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PAS(Pedal Assist System) 자전거, 즉 페달을 밟는 것을 전기 모터의 힘으로 보조해주는 장치가 달린 자전거다. 페달을 밟지 않고 모터의 힘만으로 움직일 수 있는(=스로틀이 달린) 자전거는 전기자전거가 아닌 개인형 이동장치로 분류된다. 전기자전거는 사람이 페달을 밟지 않으면 자력으로 전혀 움직이지 않기 때문에 오토바이와 모페드(moped), 스쿠터, 원동기장치자전거 등과는 차이가 있다. 법률상으로 전기자전거는 구동방식이 PAS방식 자전거 중에서 차체 공중량 30kg 미만, 최고속도 25km/h 미만으로 제한되어 있으며, 그 외 방식의 자전거의 경우 전기자전거에서 제외된다.

물론 법률 상 분류가 그렇다 뿐이지 실생활에서 말하는 전기자전거는 그냥 전기모터로 움직이고 자전거처럼 생긴 모든 것을 총칭한다. 스로틀이든, PAS든, 고출력이든 다 막론하고 자전거처럼 생기고, 전기모터로 움직인다면 모두 전기자전거라고 말한다.[2]

주행 방법에 대한 것은, PAS 인증을 받은 전기자전거와 PM 인증을 받은 전동킥보드는 자전거도로 주행이 가능하다. 여기에 해당되지 않는 모델은 원동기장치자전거로, 공도로만 주행해야 한다.[3] PAS 인증을 받은 전기자전거는 면허도 필요 없다.

다음의 경우에는 원동기장치자전거로 본다. 여기에서 한가지 이상 해당된다면 자전거도로 진입이 불가능하고 원동기장치자전거 이상의 면허가 필요하다.

원동기장치자전거 중 다음의 조건을 충족하면 개인형 이동장치(PM)로 취급되어 자전거도로 진입이 가능하다. 다만 PM은 자전거와 달리 헬멧 미착용 시 범칙금이 있으며, 원동기 이상의 면허가 필요하다.

처음 등장은 19세기 후반의 미국이었고 심지어 관련 특허도 등록이 되어있었으나 당시 기술력의 한계로 배터리의 효율성이 좋지 않았기에 대중화는 되지 못했다.[7]

결국 실용화에 성공한 것은 일본 메이커로, 자전거 운용 목적이 레저 보다는 실용쪽이 월등한 일본의 특수한 상황이 시장 형성에 도움을 줬다. 일본의 야마하 모터가 1993년 개발한 것이 유래로, 최근 들어 친환경 열풍 등이나 고연령화에 힘입어 여러 메이커에서 발매되고 있다.

크게 힘을 들이지 않고도 이용할 수 있어 유아시트가 달린 자전거에서는 일반적으로 사용되고, 청소년[8], 출퇴근하는 직장인 등이 요즘들어 각광받고 있으며 시장도 계속 커지고 있다.

일반적으로 페달을 밟으면 모터에 걸리는 부하에 일정 비율 만큼 모터가 힘을 보조해주는 방식이 사용되며 달리기 시작할 때, 언덕을 오를 때, 적재한 짐(유아 시트)이 무거울 때 등에 적은 힘으로 페달을 밟을 수 있어서 편리하다. 일본의 경우 전동 어시스트 자전거에 대한 법률로서, 2008년 이전에는 페달을 밟는 힘과 모터가 보조해주는 비율이 1:1이었지만, 법이 개정된 2008년 이후부터는 1:2로 바뀌었다.[9]

주행거리는 기종, 모터, 배터리, 운전자의 체중이나 코스의 상태등에 따라 편차가 매우 크다. PAS모드 기준으로 1회 충전으로 100km이상 달릴 수 있는 것이 있는가 하면, 10km 남짓 달렸는데 배터리가 바닥나는 물건도 있다.[10] 자신이 어떤 자전거를 어떤 방식으로 얼마나 운전할지 등을 고려해서 적당한 것을 사지 않으면 크게 후회할 수 있다.[11] 배터리가 떨어지면 일반 자전거처럼 달릴 수도 있으나 배터리나 모터 등의 무게가 더해진 데다 모터 등에서 추가로 저항이 발생하여 일반 자전거보다 페달 밟는데에 더 힘이 드는 상태가 된다. 때문에 장거리를 운행할 때는 주행모드를 배터리 소모가 덜한 이코노미 모드로 설정할 필요가 있다.[12] 여분의 배터리를 하나 더 챙기는 방법도 있기는 하나 배터리팩은 무게도 상당하고 가격도 최소 수십만원 이상으로 아주 비싼 편이라 여분을 구하는 것은 상당히 비현실적이다.

한국에서의 법률 문제로 10 km/h가 넘어가면 모터의 보조가 차차 감소해서 24 km/h가 넘으면 완전히 보조가 멎도록 되어 있다. 그와 더불어서 '전기자전거'로 판매되는 완성차는 법률의 제약 때문에 정격출력 350W 이상의 모터를 달지 못하고, 달더라도 대외적인 표기는 350W로 한다.[13]

그외, 고출력 모터에 대용량 배터리를 MTB에 달아 패달링 없이 스로틀만 당겨도 업힐이 가능한 모델도 나오지만 서두에 상술한대로 페달링 없이 자력으로 움직이는 자전거는 전기자전거가 아닌 개인형 이동장치로 분류되며, 개인이 모터와 배터리를 달아 개조한 자전거는 원동기장치자전거로 분류되기 때문에 전기자전거로 볼 수가 없다.[14]

전기 자전거는 대개 200만원 언저리의 수입산(주로 일본산)이었지만, 이제는 국산도 많이 나와 있으며 삼천리 자전거나 알톤에서 80~90만원대의 생활차형 전기자전거를 출시하고 있으므로 접근성도 그리 나쁘지 않다. 또한 1세대 엠티비동호인들이 나이가 들어 업힐이 힘들때 전기 엠티비를 선택하는 경우도 많아지고 있다. 즉, 500-1,000만원대 고가의 전기자전거시장도 함께 활성화 되고 있다.

모터는 휠의 축에 위치하는 허브 모터 방식과 이외 방식으로 나눌 수 있다. 휠 허브에 다는 방식은 전륜인지 후륜인지로 나뉘고, 이외 위치에 다는 방식은 크랭크에 연결하는 방식과 휠 외부에 다는 방식으로 나뉜다.

휠 외부에 장착하는 방식은 무게중심이 한쪽으로 크게 쏠리지만, 가격은 가장 저렴한 방식이어서 철티비용 개조킷 정도만이 시판되고 있다.

대세는 크랭크에 연결하는 중앙구동형과 전륜 또는 후륜 허브 모터로 수렴된다. 현재 일반적인 용도의 전기 자전거는 거의 후륜구동이라 보면 되고, 중앙구동형은 더 높은 토크와 배터리 효율을 가지고 구동감도 더 자연스러운 대신 가격이 비싼 편이다.

허브모터 방식은 공통적으로 간단한 구조와 구동계에 무리를 주지 않는 다는 장점이 있으나 일반 휠을 못쓰기 때문에 스포츠용 전기자전거엔 적합하지 않다. 휠이 무거워 효율도 조금 낮아진다. 구동방식으론 전륜과 후륜으로 나뉘는데 전륜 방식은 케이블을 단순하게 정리할 수 있다는 장점이 있어 치사이클 ef1나 개조킷에서 흔히 볼 수 있다..

반면 후륜 방식은 손쉽게 고출력의 모델을 만들 수 있고 비교적 정돈된 외형상의 장점이 있으나 무게 중심이 뒤쪽으로 가게되고 뒷바퀴 분리가 힘들어 펑크 수리등에 애로 사항이 있다. 단점이 적어 일반 전기 자전거에 가장 많이 쓰이는 방식이다. 듀얼 허브 모터는 거의 쓰이지 않는다. 파워가 강하지만 무게의 증가가 많고 자동차 4륜 구동처럼 평지에서 손실이 크다.

중앙구동형은 모터를 패달의 회전축에 설치하는 방식으로 판매자들의 이야기에 따르면 자전거의 동력원인 페달동력 손실이 가장 적고, 자연스러운 구동방식이라고 하며, 기어비를 활용할 수 있기 때문에 언덕을 올라갈 때 유리하다는 장점이 있다.[15]

그러나 자전거 체인을 사용하는 방식이므로 체인의 내구성으로 인해 출력의 한계가 존재하며, 그걸 어찌저찌 잘 조정해서 모터의 와트수를 올리면 가격대는 안드로메다로 올라간다. 750w급의 전기자전거 개조킷만으로도 꽤 좋은 입문용 로드를 살 수 있을 정도. 그리고 이렇게 개인이 개조한 자전거나 일부 완성차들은 일반 자전거에 배터리팩과 소불알 크랭크셋 앞에 붙는 모터 등 뭐가 덕지덕지 붙는 모양새라고 싫어하는 사람도 많다.

그리고 가장 결정적으로, 외부로 노출된 모터는 생활방수와 내충격성을 아무리 잘 개선해도 험지를 막 타거나 비를 맞으면 잘 고장난다. 또한 인력으로 가도록 설계된 스프라켓과 크랭크, 체인이 중앙구동형 모터의 토크를 견디지 못해 자주 손상되는 문제점이 있다.

E바이크용 체인을 별도로 장착하거나 자주 교체하게 되는 것은 그런 이유다. 적당한 체인 길이와 (당연히 자전거마다 다르니) 유지 보수에 신경쓰도록 하자. 완성차의 경우 이런 단점들이 해결된 자전거들이 있지만 가격이 안드로메다. 덧붙여 일정 마일리지 단위로 내부 베어링 마모로 인해 센터 방문하여 점검 받는 것을 권장한다. 잡소리나 내부 마모의 위험이 있으니 크랭크의 기어를 사용할 수 없고 속도에 따라 기어 변속을 해줘야 되는 것도 귀찮다. 요약하면 좋은 출력과 업힐에서의 강력한 이점이 있으나, 다소 아쉬운 내구성과 유지보수의 번거로움이 있는 방식. 본인이 업힐을 즐기고 자가정비에 능숙하다면 추천한다.

마찰식은 모터를 프레임에 장착하고 모터의 힘으로 뒷바퀴와 맞닿는 작은 롤러를 돌린다. 회전력을 모터-롤러-바퀴로 전달하는 셈. 브레이크를 잡는 경우 센서가 감지하고 롤러를 바퀴에서 떼어놓는 기능도 부가되어 있다. 이 방식은 모든 부품을 자전거 외부에 부착하는 것이기 때문에 개조 과정에서 자전거의 크랭크조차도 분해할 필요가 없고, 사용하지 않을 때는 저항이 전혀 없는게 장점이라고 할 수 있다.[16]

단점으로는 타이어가 물에 젖거나 하면 롤러와 타이어 사이의 마찰계수가 낮아져서 효율이 떨어지며 타이어 공기압이 떨어지면 회전력의 전달 효율이 떨어지는 것, 그리고 아무래도 롤러와 타이어가 직접 접촉해서 돌다 보니 타이어 마모가 빨라질수 있다는 것 등이 있다. 인터넷에 사용 후기가 많지 않은 상당한 비주류이다. 롤러로 큰 바퀴를 돌리는 것으로 볼 때 토크를 크게 만들어 바퀴에 전달할 수 있으나 그만큼 낮은 속도에서도 모터를 고속회전시켜야만 하는 탓에 속도 향상은 어려울 것으로 보인다.

전동기(모터)의 힘만으로 가는 쓰로틀 방식과, 페달을 돌리면 힘을 보조해주는 PAS(Pedal Assist Systems, 페달 보조 시스템) 방식이 있다. 쓰로틀과 PAS를 혼합한 듀얼 방식도 있다.

국내 법률상으로 PAS 방식만 전기자전거에 해당되고, 스로틀 겸용이나 전용 전기자전거는 원동기장치자전거인 개인형 이동장치로 분류되기 때문에 원동기 면허가 필요하고, 헬멧 착용이 의무화된다.[17]

스로틀을 누르면, 전기를 많이 먹는 대신 오토바이처럼 편하게 간다. PAS는 스로틀보다 오르막 가속과 출발이 힘들다. 특히 스피드센서 방식은 패달이 돌아가는 속도를 측정해서 모터를 구동시키는 방식이기 때문에 오르막 주행이 더 힘들다. 반면 스로틀의 경우는 킥보드처럼 힘을 하나도 들이지 않고 올라가는 것 정도는 아니더라도 PAS 처럼 가속이 힘들지는 않다.

다만 정지 상태에서 스로틀이 작동되지 않도록 락이 걸려 있는 모델도 있기에 구입 시 잘 알아보고 구입해야 한다.

한국의 경우는 스로틀이 달린 자전거의 판매나 사용은 불법은 아니나 일반 자전거와 동일하게 분류되지 않고 개인형 이동장치로 분류된다. 인증받은 모델이라면 전기자전거와 유사하게 자전거 도로를 달릴 수 있으나 운전면허, 관련 보험 상품이나 교통사고 처리 등에 있어서 적용되는 법률에 차이가 있어 주의가 필요하다.

보험의 경우 PAS 전용 전기자전거는 일상생활 배상 책임 보험 등 자전거 사고를 배상하여 주는 보험상품으로 보장이 되는 경우가 많지만, 스로틀 전기자전거의 경우 퍼스널 모빌리티로 분류되어 퍼스널 모빌리티 전용 보험상품에 가입해야 한다.

PAS 방식, 특히 토크센서 방식은 자전거 가격이 상당히 비싼 경우가 많다. 이는 일단 페달에 가해지는 힘을 측정하는 토크센서의 가격이 비싼데다가, 제어방식도 더 복잡하기 때문이다.

가령 중국산 저가형 전기자전거들은 PAS가 조잡해서 고장이 나기 쉽고 배터리 수명도 상당히 떨어진다. 반면 PAS가 정교한 모델의 경우 PAS 때문에 단가가 미친듯이 오르게 된다. 그리고 반대로 훈련할 시간이나 체력은 없지만 자전거를 레저로 즐기고 싶은 동호인의 경우 스로틀 방식은 애초에 살 가치조차 없고 동호회에서 받아줄리도 없다. 이런 경우 일단 밟아야 나가고 본인이 타는 느낌도 확실히 주는 토크센서 PAS 방식이 답이다.

PAS의 종류는 두가지인데, 스피드센서와 토크센서이다.

스피드센서 방식은 설치된 센서 자석이 크랭크가 돌아간다고 인식하기만 하면 기존에 설정된 PAS의 단계별 속도로 모터가 가동하는 방식이다.

작동 방식이 단순하기 때문에 가격이 저렴하여 대부분의 200만원대 이하 전기자전거는 스피드센서 방식이다. 특히 한국은 전동기만으로 작동하지 않고 25km/h 이상일 시 모터가 정지하기만 하면 전기자전거로 인정되기 때문에 거의 대부분 스피드센서를 사용한다.

각 PAS 단계별로 정해진 속도까지 모터가 보조해주는데, 바꿔 말하면 PAS 5단으로 하면 헐리웃 페달링을 하면서 힘을 하나도 안 들이고 25km/h로 항속할 수 있다는 말이다. 운동보다는 편한 이동수단이 필요한 사람, 출근길에 땀을 흘리면 곤란한 직장인 등에게 추천된다.

토크센서는 탑승자가 페달을 밟는 힘을 인식하여 PAS 단계에 따라 모터의 보조 토크를 조절하는 방식이다. 토크센서라고 스피드를 측정하지 않는 것은 아니고, 토크센서에는 스피드센서와 케이던스 센서 등이 모두 포함되어 있다.

스피드센서와는 작동 방식이 다른데, 스피드센서 방식은 PAS 1단계 15 km/h, 2단계 20 km/h, 3단계 25 km/h 등 PAS 단계에 따라 단순히 컨트롤러에 설정된 속도에 맞출 때까지 모터가 돌아가는 방식이라면 토크센서는 PAS 1단계시 밟는 힘에 +50%의 모터 도움, 2단계시 100% 도움, 3단계시 150% 도움 등 PAS 단계별 모터의 도움량을 조절하는 식이다. 당연히