기고문

국내 자동차산업의 차세대 자동차 개발 동향

정희식 연구원 한국자동차산업연구소 대기오염, 지구 온난화 등에 의한 인류 위협으로 친환경 자동차 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 다른 한편으로는 사회적으로 교통사고를 미연에 방지할 수 있는 예방 안전에 대한 요구가 증대됨에 따라 안전 기술 개발에 대한 욕구도 증대되고 있다. 친환경 기술과 마찬가지로 기술 우위 및 차별화를 강조하는 차원에서 상품 경쟁력을 확보하기 위한 안전기술 개발경쟁이 치열해지고 있다. 아울러 정보통신 기술을 자동차에 적용함으로써 고객의 편의를 향상시키려는 노력도 함께 진행되고 있다. < 차세대 자동차 기술 현황 > 이 글에서는 차세대 자동차를 친환경 자동차와 지능형 자동차로 구분하고, 국내 자동차산업의 관련 기술 개발 현황과 계획, 그리고 시장 규모를 전망해 보고자 한다.

친환경/지능형 자동차 개발 현황

① 친환경 자동차

선진 업체들에 비해 기술 경쟁력이 떨어지는 것으로 평가되지만, 많은 투자와 노력을 통해 기술 격차를 차츰 좁혀나가고 있다. 국내 완성차업체들의 친환경 자동차 기술 수준은 선진국의 70～80% 수준인 것으로 평가되고 있다. 하이브리드차의 경우 도요타가 1997년 프리우스를 최초 개발한 이후 일본 업체 중심으로 개발 경쟁이 가속화되고 있다. 혼다도 2009년에 하이브리드 전용 모델을 출시할 예정이어서 본격적인 하이브리드차 기술개발 경쟁이 펼쳐질 것으로 예상된다. 현대-기아차는 1995년 제1회 서울 모터쇼에 최초 하이브리차 모델(FGV-1)을 전시한 이래, 하이브리차 시스템 및 차량 개발을 꾸준히 추진하고 있다. 베르나 하이브리드를 2000년에 개발하고, 2002년에는 클릭을 개발하는 데 성공하였다. 2004년에는 클릭의 시범 운행을 마치고, 정부에 50대의 클릭 하이브리드를 공급하였다. 2005년에는 엔진 효율을 개선한 베르나 및 프라이드 하이브리드를 생산하여 350대를 정부에 공급하였다. 2009년에는 세계 최초로 아반떼급 LPG 하이브리드차를 출시할 계획이다. < 국내외 하이브리드차 기술개발 현황 > 국내 하이브리차 기술 수준은 선진국 대비 70～80% 수준인 것으로 평가되고 있다. 주요 부품인 모터 및 전지의 기술 수준은 선진국의 90% 수준에 도달했으나, 변속기 기술은 선진국의 50～65% 수준에 불과해 가장 취약한 부분으로 나타났다. 미래의 차세대 동력으로 기대되는 연료전지 및 전기차 기술 개발도 활발하게 이루어지고 있다. 최초의 연료전지차는 다임러가 1994년에, 최초의 전기차는 GM이 1996년에 각각 개발 했지만, 매우 낮은 배터리 용량과 연료 저장 기술 미흡으로 여전히 답보 상태에 놓여 있다. 그러나 혼다, GM 등이 플러그인 연료전지차 개발에 성공함으로써 기술 발전이 가속화되고 있는 추세에 있다. 국내에서도 1998년 차세대 자동차 개발사업을 바탕으로 연료전지 자동차 개발을 시작하였다. 현대-기아차와 카이스트가 1999년과 2001년에 10kW급과 25kW급 스택(전기저장 장치)을 개발하여 스포티지와 산타페 연료전지차 시험 운행에 성공하였다. 현대-기아차는 요소기술 개발을 통한 독자 기술력 확보 노력과 더불어, 미국 UTCFC사와 기술 공동 개발을 추진했다. 이에 저동 시동성이 개선된 투싼 연료전지차를 2004년에 개발하고, 2006년에는 시범 운행도 성공적으로 마쳤다. 또한 현대-기아차는 실증 시험을 위해 2004년부터 미국 에너지부가 주관하는 수소 연료전지차 및 수소 인프라 실증시험 프로그램에 참여하고 있다. < 국내외 연료전지/전기차 기술개발 현황 > 연료전지차 기술 수준은 핵심 부품인 스택 기술의 경우 선진국의 80% 수준이며, 다른 부품설계 기술도 선진국의 90%에 도달해 있다. 그러나 차량 통합 제어 시스템 관련 기술은 선진국의 70% 수준에 불과한 것으로 나타났다. 연료전지차 기술은 아직 초기 단계이어서 선진 업체와의 기술 수준 격차가 하이브리드차만큼 크지는 않다.

② 지능형 자동차

지능형 자동차 기술은 안전기술과 정보통신 기술로 크게 구분되고 있으며, 안전 기술은 차량 제어 기술, 센서/엑츄에이터 기술로 나눠지고, 정보통신 기술은 차량 네트워크 기술과 HMI(Human Machine Interface) 기술로 구분된다. 최근 안전기술의 핵심은 수동적 안전기술에서 능동적 안전 기술로 변화하고 있는데, 능동적 안전기술은 교통 사고 발생을 미연에 방지하는 데 중점을 두고 있다. 특히 대표적인 능동적 안전기술이 적용된 부품들로는 밀리파레이더를 활용한 차간거리 제어장치, 미끄럼을 방지하는 차체 제어장치, 주행 경로 이탈을 방지하는 차선 감지장치 등이 있다. 또한 자동차에 정보통신 기술이 접목되면서 자동차가 단순한 이동수단에서 외부와 끊임없이 정보를 주고받음으로써 운전자의 편의와 흥미를 극대화하는 지능형 자동차로 재탄생하고 있다. 정보통신 기술의 자동차 적용으로 텔레매틱스, 지능형 교통시스템(ITS) 등의 제품 및 서비스 제공이 가능해진다. 또한 운전자가 음성으로 차내 시스템을 조작할 수 있는 음성 인식 기술과 복잡한 스위치를 조그 다이얼 또는 단축키로 통합하는 스위치 통합 기술 등 HMI 기술 개발이 활성화되고 있다. < 지능형 자동차 기술개발 현황 > 지능형 자동차 기술 수준은 선진 업체들이 상품화에 성공한 반면, 국내 업체들은 이제 막 개발을 시작한 것으로 나타났다. 정부의 ‘차세대 성장동력 로드맵’에 따르면 국내에서 독자개발한 지능형 안전제품은 없으며 에어백 관련 제품개발이 주류를 차지하는 것으로 나타났다. 그러나 2008년 1월에 출시한 제네시스에 적용된 첨단 지능형 자동차 기술들(어댑티브 헤드램프, 타이어 공기압 경보장치 등) 중에서는 일부 국산화에 성공한 사례들이 있다. < 제네시스에 적용된 지능형 자동차 기술 >

하이브리드/지능형 자동차 개발 로드맵

① 하이브리드차

2008년 유가가 150달러에 육박했던 7월 중순만 하더라도 내연기관 시대의 종말이 보다 빨라질 것으로 예측되었지만, 최근 유가가 급락하면서 친환경 자동차로의 전환시기가 조금 늦어질 전망이다. 그러나 각국의 환경 규제가 강화되고 있고, 세계 경제가 침체기에서 벗어나면 친환경 자동차에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 친환경차 기술의 발전 방향은 아직 구체화되고 있지는 않다. 석유 시대가 끝나기 전까지는 내연기관차와 하이브리드차(플러그인 하이브리드 포함)가 공존하는 시대가 이어질 것으로 예상되며, 석유가 고갈된 이후에는 연료전지차와 전기차가 자동차 수요를 주도할 것으로 전망되고 있다. 그러나 해당 시기를 정확히 예측하기는 매우 어려운 것이 현실이다. < 세계 친환경차 기술 로드맵 > 현대-기아차는 2009년 7월에 소프트(마일드) 하이브리드시스템을 적용한 아반떼급 LPI 하이브리차를 출시할 계획이다. 이 모델은 LPG를 연료로 사용하면서 연비는 가솔린 차로 환산할 경우 리터당 21.3km를 주행할 수 있다. LPG 가격까지 감안할 경우 유류비가 가솔린차의 45%에 불과할 것으로 예상된다. 모터, 배터리. 인버터 등 주요 부품을 대부분 국산화 했으며, 배터리의 경우 세계 최초로 리튬이온폴리머 배터리를 적용하였다. < 아반떼 LPI 하이브리드차 > 2010년에는 소나타급 중형차 하이브리드차를 출시할 계획이다. 여기에는 하드(스트롱) 하이브리드 시스템을 적용할 것이며, 기존 가솔린 모델보다 연비가 60～70% 향상된 리터당 20km 정도의 연비를 달성할 계획이다. 소나타 하이브리드차는 저속 단계에서 엔진의 도움없이 모터만으로 차량을 주행함으로써 공해 배출을 최대한 억제할 수 있을 것으로 보인다. < 국내 하이브리드차 개발 로드맵 > 중장기적으로 현대-기아차는 플러그인 하이브리드 시스템(PHEV) 개발도 계획 중에 있다. PHEV는 하이브리드차와 전기자동차의 장점을 혼합한 것인데, 단거리는 전기 에너지만으로 주행하고 중·장거리는 일반 하이브리드차처럼 엔진과 모터를 번갈아 사용하여 주행하는 차량이다. PHEV는 심야에 가정용 전기를 사용하여 충전함으로써 여유 전력을 활용할 수 있으며, 배터리 충전 기술의 발전으로 기존 1회 충전 시 주행 거리를 획기적으로 늘려 최근 차세대 하이브리드차로 급부상 중이다. < 플러그인 하이브리드차 개념 > 현대-기아차는 2013년까지 시범 운행을 통해 PHEV의 실효성과 적합성을 평가하고, PHEV 전용 부품도 개발할 계획이다. 1단계로 사전 검증 시범운행을 통해 실제 주행 연비와 소비자 선호도를 파악하려고 한다. 이를 통해 사용 조건별 성능을 분석할 수 있는데, 충전 빈도 및 시간, 일주행 거리, 운영 지역 등의 효과 분석이 수행될 예정이다. 아울러 관련 부품 사양 및 최적치도 이 시기에 검증할 것이다. 2단계에서는 필요 인프라와 최적 충전 시스템을 파악하기 위해 외부 시범 운행을 계획 중에 있다. 현대-기아차 외에 공공기관(한전, 연구소 등)과 충전 인프라 관련 업체들이 참여하여 일반 도로 사용 조건에 의한 PHEV의 실효성을 구체적으로 평가할 예정이다. 2013년 이후에는 하이브리드차 차종 확대와 더불어 PHEV의 양산을 동시에 진행할 계획이다. 그러나 PHEV의 활성화를 위해서는 관련 기술 및 부품 개발 뿐만 아니라, 가정용 충전시스템, 저렴한 전기 공급 등 인프라 구축이 선행되어야 하기 때문에 보급 확산 시기는 매우 유동적이다. < 국내 플러그인 하이브리드차 개발 계획 > ② 지능형 자동차 지능형 자동차의 기술개발 목표는 운전자와 탑승자에게 안전과 흥미를 제공하는 것이다. 세부적으로 지능형 자동차 안전 기술의 목표는 ‘충돌하지 않는 차’의 개발이다. 센서, 카메라 등으로부터 수집한 정보를 차량용 컴퓨터로 분석해 운전자의 안전 운전을 지원하거나, 충돌 위험을 회피하기 위해 자동차를 자동으로 제어하는 기술이 속속 실용화되고 있다. 현대-기아차는 우선 사전 충돌방지 기술을 개발하기 위해 노력 중이다. 운전자가 충돌을 피할 수 없는 상황을 사전에 판단하여 안전장치를 빠른 시간 내에 작동시키는 시스템이 필요하다. 현재 프리 크래쉬(Pre-Crash)경보, 프리 크래쉬 브레이크 지원, 프리 크래쉬 안전 벨트 등이 개발 또는 개발 중에 있다. 사전 충돌방지 구현의 핵심 기술은 신뢰성 높은 센서를 저비용으로 개발할 수 있느냐에 달려 있다. 제네시스에 적용된 스마트 크루즈컨트롤이 레이더와 센서를 활용해 차량 거리를 안전하게 유지해 주는 사전 충돌방지 기술의 한 사례이다. 둘째, 지능형 주차지원 기술을 개발 중에 있다. 운전자가 지정한 위치에 차량이 스스로 자동적으로 주차를 완료하는 기술을 말하는데, 현재는 자동 주차 중 후방의 안전 확인과 위험 상황 발생시 정지 조작은 운전자가 직접하는 수준으로 구현하고 있다. 궁극적으로 운전자가 하차한 후 자동차가 스스로 주차할 수 있는 시스템 개발을 목표로 하고 있다. 셋째, 차량운동 통합 제어(VDIM : Vehicle Dynamics Intergrated Management)의 개발이 진행 중에 있다. 이 기술은 차량 운행시 운전자가 엑셀레이터, 스티어링, 브레이크 등을 동작하는 데 걸리는 시간을 측정해, 운전자의 운전 성향을 파악함으로써 충돌 상황이 발생하지 않도록 엔진, 브레이크, 변속기 등을 통합적으로 제어하는 시스템이다. 궁극적으로 이 기술이 상용화되면 네비게이션을 통해 외부 도로 상황을 수집해 차량 제어에 적극 활용함으로써 안전하고 쾌적한 주행을 보장해주는 자동 운전도 가능해질 수 있을 것이다. < 지능형 자동차 기술개발 로드맵 > 운전자에게 흥미를 제공해 주기 위해서 정보통신 기술이 자동차에 접목되고 있다. 텔레매틱스, HMI(Human Machine Interface) 등이 대표적인 시스템으로 부상하고 있다. 현재는 여러 가지 기술 장애, 신뢰성 미흡 등으로 지지부진한 상태를 보이고 있지만, 무선 통신 네트워크 기술의 발달, 다양한 서비스 창출 등으로 지능형 자동차의 핵심 성장 축으로 성장할 것이다. 현재 지능형 자동차 관련 부품은 대부분 수입에 의존하고 있다. 엔진, 트랜스미션 등 파워트레인 관련 전자조절장치(ECU)들은 거의 100% 해외 부품업체로부터 공급받고 있으며, 다른 지능형 자동차 관련 부품들도 70% 이상 해외 부품업체에 의존하고 있는 실정이다. < 지능형 자동차 부품의 주요 공급선 >

부문	부품시스템	국내 공급 부품업체
파워트레인	엔진 컨트롤	보쉬, 델파이 등
	트랜스미션 컨트롤	보쉬, 델파이 등
브레이크	ESC	콘티넨탈, 테베스, 헬라 등
	전동 스티어링	콘티넨탈, TRW, 헬라 등
	전자 서스펜션	콘티넨탈, 아이싱세이키 등
내외장	지능형 와이퍼	콘티넨탈(로직), 경신공업, 유라
	지능형 시트
운전지원 (Driver Assist)	충돌 방지	보쉬, TRW등
	차선이탈 방지	보쉬, TRW등
운전 정보 (Driver Information)	인스트루먼트&디스플레이	콘티넨탈
	지능형 공조
	능형 바디 제어	현대오토넷, 옴론, 대성전기 등
	보안 장치	콘티넨탈, 현대오토넷, 옴론 등

국내외 하이브리드차/지능형 자동차부품 시장 전망

① 하이브리드차

2007년에 전 세계에서 하이브리드차는 52만대가 팔렸으며, 2008년에는 무려 67%가 증가한 약 87만대가 팔린 것으로 추정되고 있다. 오는 2010년에는 200만대 이상이 팔릴 것으로 전망되고 있다. 물론 하이브리드차 시장은 국제 유가의 향방에 많은 영향을 받을 것이지만, 환경 규제 강화로 하이브리드차에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것으로 보인다. 맥킨지 컨설팅에 따르면 2020년 하이브리드차 시장은 1,800만대로 세계 자동차시장의 18% 이상을 차지할 것으로 전망하고 있다. 하이브리드차 판매 증가로 주요 핵심 부품인 배터리, 모터, 인버터, 컨버터 등에 대한 수요도 폭발적으로 늘어날 전망이다. 일본 노무라종합연구소에 따르면 세계 하이브리드차 부품 시장은 2008년 43억 달러 규모에서 2012년에는 두 배 정도 늘어난 84억 달러 규모로 성장할 것으로 나타났다. < 세계 하이브리드차 부품시장 전망 > (단위 : 억 달러) 자료 : 노무라종합연구소 주 : 시장 규모는 모터, 인버터, 배터리 등 핵심 4가지 부품 합산 기준임 지능형 자동차부품 시장도 지능형 샤시 시스템, 바디 제어 시스템, 운전자 정보지원 시스템 등을 시작으로 관련 부품시장이 형성되는 단계에 돌입하고 있다. 세계 지능형 자동차 부품 시장 규모는 2005년 152억 달러에서 2015년 746억 달러로 5배나 증가할 전망이다. 국내에서도 지능형 자동차부품 시장이 동일 기간 동안 6억 달러 시장에서 28억 달러 시장으로 크게 확대될 것이다. 이는 제조원가 기준으로 전장부품의 사용 비중이 15～20% 내외에서 2015년에 40%까지 늘어날 것이라는 전망에 기반하고 있다. < 지능형 자동차 부품시장 전망 > (단위 : 억 달러, %)

	2005	2010	2015
세계	152.2	439.4 (23.6)	746.4 (11.2)
국내	6.2	16.9 (22.2)	28.2 (10.8)

자료 : 산업연구원(2007), ■차세대 자동차의 2020 비전과 전략■ 주 : ( )내는 연평균 증가율임

결론 및 시사점

앞에서 살펴 본 바와 같이 자동차산업의 성장 동력으로 친환경/지능형 자동차 시장의 전망은 밝다. 그러나 선진국과의 기술 격차는 매우 커 이를 따라잡기 위한 대응책 마련이 시급히 필요하다. 과거 기계 공학 중심의 자동차 개발에서는 완성차업체 혼자만의 힘으로 어느 정도 기술 추격이 가능했지만, 친환경/지능형 자동차 분야에서는 부품업체와의 협력 없이는 기술 격차를 좁히기가 거의 불가능하다. 친환경/지능형 자동차에 요구되는 기능이 매우 복잡하고 다양해서 전기·전자, 소재, 환경 등 다양한 부문과의 협력이 매우 중요하기 때문이다. 친환경/지능형 자동차 분야에서 독자 기술을 확보하기 위한 전제 조건으로 기초설계(아키텍쳐) 능력 확보, 표준화, 그리고 개발 생태계 조성을 들 수 있다. 첫째, 친환경/지능형 자동차 관련 부품을 개발하기 위해서는 전체 시스템의 컨셉을 구상할 수 있는 기초설계 능력을 확보해야 한다. 완성차업체, 부품업체, 전기전자 기술 업체, 연구소 등이 통합 프로젝트를 구성하여 설계 능력 확보를 위해 노력해야 할 것이다. 이때 공동 프로젝트를 수행하는 업체들 간에는 관련 정보가 자유롭게 공유되어야 하며, 해당 결과의 성과는 특허 또는 다른 계약 조건에 의해 공유되어야 할 것이다. 둘째, 개발된 부품의 표준화 활동이 필요하다. 선진국에서는 이미 지능형 자동차 관련 부품의 경우 완성차와 부품 업체들이 표준화 활동(AUTOSAR, JASPAR 등)을 추진하고 있다. 이는 친환경/지능형 자동차 관련 부품들의 경우 워낙 다양한 기술들이 융합되고 있기 때문에 몇몇 업체의 힘만으로는 문제 해결이 매우 힘들기 때문이다. 그러나 플랫폼(기본이 되는 부품 집합체)을 표준화한다면, 향후 기술 완성 시기를 앞당기고 소비자의 다양한 선호를 충족시킬 수 있는 친환경/지능형 부품을 개발하는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 이러한 표준화 추진 활동에 정부가 정책 자금을 지원해 준다면 기술 개발 촉진 효과는 더욱 커질 것으로 보인다. 셋째, 친환경/지능형 자동차 부품 개발에서는 아이디어 생태계 조성이 매우 중요하다. 일본의 도요타는 하이브리드차 관련 국제 특허를 이미 수백 건 이상 보유하고 있다. 이러한 기술 장벽을 뚫고 창의적인 생각에 기반한 부품을 개발하기 위해서는 다양한 아이디어들이 자연스럽게 발산될 수 있는 유·무형적 공간이 필요하다. 기존 자동차 부품업체에서부터 테헤란 밸리의 IT업체에 이르기 까지 다양한 성장 배경과 기술적 토대를 지닌 기업들이 친환경/지능형 부품 시장에 참여할 수 있는 장(생태계)을 마련해 주어야 할 것이다. 그 생태계는 기술 시장에 가까운 개념이며, 사업 추진 및 기술 개발 방향이 서로 잘 맞는 업체들끼리 자연스럽게 짝을 이뤄 부품 개발 네트워크를 구축하도록 유도할 필요가 있다. 무엇보다도 중요한 것은 한 번에 목표를 달성하려고 하기 보다는 조그맣더라도 성공사례를 하나 씩 만들어 가는 것이 중요하다.