기고문

주목할 만한 차세대 자동차부품의 변화

송세일 차체샤시연구센터장 / 자동차부품연구원

세계적으로 배기가스 규제와 연비 규제가 강화됨에 따라서 연비 향상을 위한 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차가 개발되어, 하이브리드 자동차는 시장 점유율이 빠른 속도로 증가하고 있다. 이러한 새로운 형태의 자동차가 등장함에 따라서 기존 차량에 없는 새로운 부품이 개발되어 장착되거나, 더 이상 필요가 없는 기존 부품은 차량에서 제거되고 있다. 이러한 자동차 기술의 급격한 환경 변화는 부품업체의 능동적인 대응을 요구하고 있다. 미국에서의 하이브리드 자동차의 판매는 2006년 250,000대에서 2007년 352,184대로 급격히 증가하고 있으며, 자동차 판매가 급감한 올해도 9월말까지 255,792대가 판매되었다. 2007년 미국에서 하이브리드 자동차 판매 통계를 보면, 도요타가 257,760대로 제일 많고, 다음으로는 혼다(35,880대), 포드(25,108대), 렉서스(19,873대), 닛산(8,388대), GM(5,175대) 순이다. 2008년 9월 현재 미국에서 판매되는 하이브리드 차량은 도요다 프리우스를 비롯한 16개 차종이며, 향후에 지속적으로 증가하리라 예측된다. 소비자가 자동차를 선택하는 기준은 차량의 성능과 전체 비용(차량의 구매 비용, 연료비, 유지보수 비용, 보조금 등) 그리고 정부의 정책 및 규제(연비, 배출가스 등) 등에 따라서 선택될 것이다. 이러한 기준에서 하이브리드 자동차가 기존의 차량을 능가하게 되는 시점이 되면 하이브리드 차량이 주류가 될 것으로 예상된다. <그림 1 하이브리드 차량의 구성> <그림 2 도요다 프리우스 하이브리드 자동차의 구성 부품> <그림 3 모델기반 제어기 개발 기술> 이러한 하이브리드 자동차의 판매가 빠르게 증가함에 따라서 하이브리드 부품 기술의 중요도도 커지고 있다. 하이브리드 자동차를 구성하는 주요 부품은 그림1과 그림 2에 있는 바와 같이 엔진, 모터, 제너레이터, 인버터, 컨버터, 배터리, 변속기 등이며, 변속기는 프리우스 경우와 같이 단순한 유성기어로 대체될 수 있다. 하이브리드 자동차에서 새로이 적용되는 모터, 제너레이터, 변속기 등과 이를 제어하기위한 각종 ECU는 기계와 전자기술이 융합된 기술로서 국내기술 수준이 상대적으로 낮은 분야이다. 따라서 경쟁력있는 하이브리드 자동차 핵심 부품을 개발하기 위해서는 H/W, S/W, 제어로직 분야에 많은 투자가 필요한 실정이다. 하이브리드 자동차는 동력이 엔진과 모터, 제너레이터에서 발생하며, 이를 주행조건에 맞게 토크와 속도를 각각 제어해야 하기 때문에 제어로직이 기존차량보다 더 복잡하여 이를 개발하는데 더 많은 노력이 필요하다. 그러나 발전된 H/W 기술을 바탕으로 모델기반 설계(Model base design) 기술을 적용함으로써 개발에 필요한 인력, 비용, 기간을 크게 줄일 수 있다. 자료에 따르면 프리우스 개발에도 이러한 기술이 적용되었으며, 현재 엔진, 변속기 등의 고성능화를 위해서 적용이 증가하고 있다. 그림 3에서 보는 바와 같이 기존의 개발 방법은 먼저 시스템 요구 및 사양을 정하고, 이를 제어사양서로 변환한 후에 프로그램 작업을 거처 나온 시제품을 시험을 통하여 검증한다. 그러나 모델기반 설계 방법은 모델을 개발하고, 시뮬레이션을 하여 모델과 제어로직을 검증한 다음 Auto code generation을 통하여 S/W를 작성하여 이를 시험하여 검증하는 방법으로서 기존 방법에 비해서 훨씬 효율적이다. 자동차부품연구원과 현대오토넷이 자동화수동변속기 개발에 모델기반 설계 기술을 적용하여 적은 인력과 비용으로 투입하여 큰 효과를 거두었다. 한편, 폭스바겐의 6세대 골프는 고효율 디젤엔진과 신개념의 DCT(Double Clutch Transmission)를 적용하여 2012년 유로 이산화탄소 배출 규제를 만족시키는 116 g/km 수준을 달성하였다. 이와 같이 자동차의 연비 향상을 위하여 다양한 기술이 개발되고 적용하는데 우리나라 자동차산업계도 관심을 가지고 관련 기술을 개발하고, 핵심 부품을 국산화하여 차세대 자동차 개발에서도 경쟁력을 가질 수 있도록 지속적인 노력이 요구되고 있다.