기고문

일본 완성차업계의 친환경 연구개발 동향

전 세계적인 자동차 판매 감소에 따라 자동차업계의 감량 경영이 확산되고 있는 가운데 이산화탄소(CO2) 배출 감축(연비 개선) 등 규제에 대응하여야 함은 물론 상품의 부가가치 향상을 위한 친환경 전략의 중요성은 더욱 증대되고 있다. 또한 경영 여건의 악화에도 불구하고 완성차업체들이 대규모 연구개발 투자를 지속하는 것은 이러한 상황을 반영하는 것으로 주요업체들의 친환경 기술 연구개발(R&D) 동향에 대한 관심이 고조되고 있어, 일본 완성차업계의 친환경 연구개발 동향을 살펴본다.

■ 도요타

○ 하이브리드카를 핵심으로 다양한 친환경 기술 개발 추진 - 도요타 다키모토 부사장에 따르면 자동차산업 환경의 급격한 변화에도 불구하고 소비자들이 원하는 것은 크게 바뀌지 않고 있어 도요타는 전체 예산 규모를 축소하면서도 환경, 안전, 에너지 부문에 최우선 순위를 두고 예산을 줄이지 않고 있으며, 오히려 일부 예산의 조기 집행을 추진 - 신형 프리우스 출시를 통해 일본 내수시장 입지를 공고히 하려는 도요타는 친환경 전략의 일환으로 플러그인 하이브리드카(PHV)의 조기 상용화를 추진하는 한편, 디젤엔진, 바이오, 천연가스 등 다양한 연료에 대응할 수 있는 기술 개발 및 차세대 동력원으로서 연료전지차(FCV), 전기자동차(EV)의 실용화 준비 등 전방위 개발을 지속할 방침 ○ HV 유닛 비용을 초기 대비 1/8 수준으로 줄이는 목표 달성을 추진 - 도요타는 제 3세대 프리우스 개발을 통해 하이브리드카의 유닛 비용을 제 1세대 프리우스의 1/4 수준으로 줄이는 목표를 설정하여 거의 실현하였으며 앞으로 1/8 수준까지 줄일 계획 - 도요타는 판매대수 증가에 따라 앞으로 효율성과 비용 측면에서 우월한 HV 전용 엔진 개발을 추진할 방침이며, 예혼합 압축착화(HCCI) 엔진도 검토 대상 - 도요타는 혼다의 하이브리드카 인사이트가 경기침체기에 저렴한 가격으로 출시되어 가격을 중시하는 소비자들을 대상으로 적절한 시기를 선택한 것으로 평가하고 있으며, 경기 회복으로 유가가 상승하면 가격경쟁력과 우수한 연비를 갖춘 프리우스의 진가가 발휘될 수 있을 것으로 예상 - 도요타는 혼다의 하이브리드 시스템을 채택한 피트 출시 계획에 대해 두 개 모터 방식의 하이브리드 시스템인 THSII로도 대응이 가능하며, 연비를 향상시킬 수 있을 것으로 기대 ○ 플러그인 하이브리드카의 주행거리 선택이 가능하도록 할 방침 - 도요타는 올해 말부터 법인 고객 등을 대상으로 실시할 예정인 500대의 플러그인 하이브리드카 실증 시험 결과에 따라 2년 내에 실용화하는 목표를 추진 - 도요타는 이전 EV와는 달리 플러그인 하이브리드카 실용화 과정에서 사용자 측면에서는 걸림돌이 없을 것으로 보고 있으며, 실용화의 최대 관심사는 가격 - PHV의 주행거리 연장을 위해서는 배터리 탑재 양이 늘어나기 때문에 도요타는 시장 동향을 파악하기 위해 주행거리를 달리 하는 여러 모델들을 실증실험에서 이용하고, 주행거리 연장 모델은 선택사양으로 검토 - 현재 PHV 주행거리는 10km 정도이며, 소비자들의 주행거리 연장 요구를 반영할 때 최대 주행거리는 30km가 될 것으로 예상 - 도요타는 HV의 모터 구동은 현행 방식이 최적으로, 배터리가 방전되어 있을 때 엔진으로 발전하여 모터를 구동하는 방식이 효율적이지 못한 것으로 파악하고 있으며, 시리즈 방식의 모터 구동은 채택하지 않을 방침 ○ 경량화를 추진하는 가운데 배터리 사용의 최적화 추진 - 고장력 강판 또는 알루미늄 등의 소재 사용 및 설계 변경 등을 통한 경량화 노력이 지속되고 있는 가운데 도요타도 이의 일환으로 일부 모델들의 100kg 경량화를 15년 앞서 실현 - 도요타는 통상적인 하이브리드카의 배터리 용량은 리튬이온 배터리를 필요로 하지 않으며, 크지만 가격이 저렴한 니켈수소 배터리를 하이브리드카에 계속 사용할 방침 - 도요타는 리튬이온 배터리의 내부 설계, 생산방식 등을 감안할 때 생산이 늘어도 생산비용이 크게 하락할 가능성에 대해 회의적이며, 가격이 낮아졌을 때 하이브리드카에 채택하는 방안을 검토할 계획 ○ 각 시장 환경에 맞는 친환경 연료 대응 차량 개발 추진 방침 - 도요타는 석유를 대체할 수 있는 유일한 대안이 아직 파악되지 않은 상황에서 여러 가지 대안들이 각기 장단점을 가지고 있으며, 나라별 시장 상황에 따라 다르기 때문에 하나의 유력한 친환경 기술을 선택할 수 없다고 판단 - 브라질시장에서는 바이오연료가, 태국과 파키스탄은 천연가스를 주력 연료로 사용하고 있기 때문에 여러 가지 엔진을 사용하지 않을 수 없는 상황이며, 지역, 시기 및 차량 모델에 따라 대응하는 것이 필요 ○ 전기자동차 시장의 확대 가능성에 회의적 - 미국 캘리포니아주의 무공해 차량(ZEV) 보급 방침에 대한 대응 모델로 소형차 iQ를 기본 모델로 하는 전기자동차(EV)를 검토하고 있는 도요타는 EV 시장이 협소한 것으로 판단 - 배터리 탑재량이 많은 EV는 값이 비싸고, 배터리 수명 또한 한계가 있어 상품성이 낮다고 판단하는 도요타는 소량 보급을 추진하면서 규모를 확대할 방침 ○ 대형차에는 FCV, 소형차에는 EV가 우월할 것으로 예상 - 도요타는 유가 안정으로 연료전지차(FCV)에 대한 관심이 줄어들고 투자도 축소되고 있지만 개발을 지속적으로 추진 - 도요타는 미래 친환경차 시장에서 효율성이 우수한 FCV는 대형차에 주로 적용되고, 전기자동차는 소형차에서 우위를 보이며, 그 외 대부분은 HV 또는 PHV가 될 것으로 전망

■ 닛산

○ EV 및 연비 관련 기술 개발투자에 주력 - 일본 빅3 가운데 전기자동차(EV) 실용화에 가장 적극적인 닛산은 2010년부터 미국과 일본, 2012년부터 전 세계시장에서 EV를 판매하기 위한 노력을 가속화 - 어려운 경영 환경 속에서도 연구개발 투자비의 20%를 기술 개발에, 기술 개발(선행개발) 투자의 60～70%를 EV 및 연비 관련 분야에 집중하고 있는 닛산은 NEC 합작사에서 생산하는 리튬이온 배터리의 역할에 크게 기대 - 닛산은 시뮬레이션을 통한 시작 모델 개발 등을 통해 여타 분야 비용 절감을 추진하면서 시대 상황에 적합한 친환경 차량으로 전기차 개발을 중점적으로 추진 - 닛산은 전 세계적인 디젤엔진 승용차 시장의 확대 가능성에도 불구하고, 미국에서는 디젤엔진 승용차에 대한 규제가 강화되는 반면, 바이오연료 비율은 높아질 것으로 전망 ○ EV 보급에 주력하면서 안전과 환경 분야 기술 개발에 주력할 방침 - 닛산은 EV 판매가 처음부터 크게 늘어나지 못할 것으로 예상하고, 2010년 출시 이후 2012년부터 늘려갈 계획이며, 현재 경제 상황에서 판매 규모를 예상할 수 없지만, 전 세계적으로 EV 운행에 적합한 지역이 많아 상당한 규모의 시장을 형성할 수 있을 것으로 예상 - 안전, 환경, 주행 성능, 차량 내 안락함(인테리어 포함) 등 네 가지 분야에 주력해 온 닛산은 경제 위기에도 불구하고 안전, 그리고 환경 분야에서의 기술 개발 및 제품 로드맵 구상에 주력할 방침 - 또한 닛산은 차량 품질이 향상되고, 주행 가능한 기간이 늘어남에 따라 차량 관련 서비스가 하나의 새로운 테마로 부상하는 상황에서 EV 관련 서비스 향상에도 주력할 방침 ○ 파워트레인 개발의 방향성 - NEC 합작사를 통해 배터리를 개발하고 있으며, 자체 기술을 활용하여 모터와 인버터를 어느 정도 만들 수 있는 닛산은 기술 진보 상황에 맞춰 모터와 인버터 개발 및 생산 방향성을 유연하게 설정할 방침 - 한 번 충전하여 최대 160km 주행 가능한 EV 개발을 추진하고 있는 닛산의 목표 달성 여부는 아직 불확실한 가운데 생산비용이 여전히 높지만, 양산효과를 통한 가격 인하를 기대 - 또한 닛산은 기술 진화 및 신기술 도입을 통해 EV 도입 이후 5년 동안 가격이 낮아질 가능성이 높으며, 정부 및 지자체의 지원을 통해 소비자들의 추가 부담은 그리 크지 않을 것으로 예상 - 닛산은 전극과 셀 및 이를 통합한 팩, 그리고 컨트롤러를 붙인 모듈 등 4단계로 구성되는 배터리를 가능하면 완성차 생산 공장 인근에서 생산하는 것이 품질 확보 측면에서 유리하다고 판단 - 한편 배터리 생산에 있어 품질 관리가 중요한 요소이기 때문에 EV를 해외생산하는 경우, 배터리의 해외생산은 이러한 요소들을 감안하여 어느 수준에서 해외생산을 할 것인가를 신중히 검토할 방침 ○ 연비 향상과 플랫폼 공유화 확대 노력 - 닛산은 내연기관의 연비를 획기적으로 개선시킬 수 있는 기술을 찾기 어려운 상황에서 기술 축적을 통해 점진적인 연비 향상을 추진할 방침이며, 이의 일환으로 엔진정지-재시동(아이들링 스톱) 기능의 채택을 검토 - 닛산이 A 플랫폼을 이용하는 차량 생산대수 100만대를 목표로 하고 있지만 전 세계시장의 다양한 수요와 요구로 인해 한 플랫폼 생산대수 100만대 실현의 어려움에 직면 - 닛산은 생산 기술 향상을 통해 설비투자를 확대하지 않으면서 여러 모델을 생산할 수 있는 방안을 확립하는데 주력하고 있으며, 이의 일환으로 이미 실시되고 있는 르노와의 플랫폼 공유화를 확대하면서 부품 또는 시스템 부문에서의 공용화를 적극 추진할 방침 - 닛산의 새로운 A 플랫폼 채택 모델이 2010년부터 생산되고 차세대 A 플랫폼은 2013년 또는 2014년에 적용될 예정 - 세계 자동차시장이 회복국면에 접어든 이후 르노가 로간에 닛산의 A 플랫폼을 채택할 가능성은 있지만, 닛산은 전 세계 생산대수보다는 한 공장 생산규모 30만대 달성이 효율성 측면에서 효과적일 것으로 판단

■ 마쯔다

○ 일본 정부의 친환경 정책과 상치되고 있는 마쯔다의 전체 모델 연비 향상 전략 - 마쯔다는 주력인 스포티한 차량 생산과 환경친화성을 융합한 기술 및 상품 전략을 추진하고 있으며, 이러한 전략의 기본은 시장 대부분을 차지하고 있는 가솔린 및 디젤엔진 차량의 연비 개선 - 하이브리드카 또는 전기자동차와 같은 특정 분야에 집중하기보다는 모든 차량의 연비를 10% 향상시키려는 마쯔다의 기본 전략이 최근 일본 정부의 친환경 차량 우대 정책과 상치되고 있는 상황에서 전동 디바이스 개발에도 경영 자원을 할애하지 않을 수 없는 상황에 직면 ○ 친환경 기술 개발을 중점으로 비용 절감을 위한 부문간 공동노력 전개 - 친환경 기술 및 2011년 이후 신모델 개발을 최우선 과제로 추진하는 마쯔다는 시기 조정과 일부 축소 등을 통해 친환경 기술 개발을 최우선하는 전략을 추진 - 마쯔다는 다른 분야의 연구개발비를 대대적으로 축소하면서 중간 점검 및 유형별 비용 감축을 추진하고 있으며, 가상 기술을 통해 시작 모델 생산도 축소 - 마쯔다는 환경친화성 향상의 핵심인 기술의 개발 단계에서 비용 지출은 불가피한 것으로 인식하지만 비용은 생산 기술 요소와도 관련이 있기 때문에 기술개발 부문, 생산기술 부문, 부품업체들이 비용 절감을 위한 공동노력을 전개 - 마쯔다는 공통 아키텍처, 일괄 기획 등을 통해 비용 절감을 추진하는 한편 엔진 및 플랫폼도 비용 절감 차원에서 검토 대상으로 하고 있지만, 시작단계에서 포드와의 시너지 효과를 감안하여 신기술을 개발하는 방식은 배제 ○ 마쯔다의 하이브리드카 개발 동향 - 수소 로터리엔진 하이브리드카 개발을 추진하고 있는 마쯔다는 로터리엔진 HV는 구상 단계이며, 사업화를 위한 모델이 아니라는 입장을 가지고 있으며, 이에 따라 왕복엔진(reciprocating engine) HV 개발 가능성은 희박 - 마쯔다는 상업용 HV를 2015년까지 출시할 계획을 밝히고 있지만, 최근 HV에 대한 관심이 고조됨에 따라 그 전에 출시할 가능성을 시사 - 마쯔다는 포드 HV도 포드 독자 모델이 아니며, 마쯔다의 로터리 엔진 프리머시 하이브리드 모델은 독자 모델이지만, 두 모델 모두 미래 마쯔다의 하이브리드 전략에 포함시키기에는 어려울 것으로 인식 ○ 환경 규제에 대응할 수 있는 디젤엔진의 비용경쟁력 향상 기술 개발 추진 - 획기적인 연비 향상을 달성한 디젤엔진 승용차 개발 가능성을 상정하고 있는 마쯔다는 배기가스 후처리 비용으로 인해 디젤엔진 승용차가 HV에 비해 불리할 것이라는 일반적인 인식에도 불구하고, 이를 극복하기 위한 기술 개발을 추진 - 한편, 마쯔다는 유럽 이외 지역에서 디젤엔진 승용차의 시장성을 상정하고 있지만 구체적인 사업 계획까지는 수립하지 않은 상황이며 시장에서 수용할 수 있는 모델을 개발하는데 주력할 방침 - 마쯔다는 현재 수준의 가솔린 로터리 엔진으로는 시장에 대응할 수 없다는 점을 인식하고 있으며, CO2 배출량의 반감 등 획기적인 연비 향상을 위한 새로운 기술 개발을 추진 ○ 경량화 목표 200kg 가운데 100kg 경량화를 위한 구체적인 방안 수립 - 차량 경량화 200kg 목표를 추진하고 있는 마쯔다는 100kg 경량화를 위한 구체적인 방안을 세웠으며, 80% 이상은 소재 사용량 및 비용 절감에도 기여할 수 있을 것으로 예상 - 한편 마쯔다는 제 2단계에서 추진할 추가적인 100kg 경량화를 위한 개략적인 방향만 설정해 놓고 있으며, 이를 위한 소재 변경 또는 비용 소요 등에 필요한 기초적인 기술 분야에 대해서도 검토할 예정

■ 후지중공업

○ 세 가지 큰 흐름의 친환경 전략으로 대응 - 후지중공업은 파워트레인 혁신에 의한 가솔린엔진 차량의 연비 개선, 디젤엔진 차량의 유럽시장 출시, 도요타와의 제휴관계를 활용한 하이브리드카 개발에 중점을 두고 있음 - 기대를 모으고 있는 전기자동차(EV)의 본격적인 대량 판매 일정은 아직 구체화되어 있지 않은 가운데 후지중공업은 제휴업체들의 활용을 포함하여 EV 실용화 검토를 추진할 방침 - 중기 경영계획의 목표로 환경과 스바루의 정체성 융합을 제시하고 있는 후지중공업은 최근 출시한 레거쉬까지는 소비자들에게 좋은 반응을 얻었지만, 침체기 이후 수요가 어떻게 변할 것인가에 대한 불확실성에 직면한 것으로 인식 - 미래 시장 수요의 핵심적인 요소로 연비와 판매 가격을 중시하고 있는 후지중공업은 신형차와 기존 판매 차량을 포함하여 비용 절감 노력을 강력하게 추진할 방침 - 올해 신형 CVT를 도입할 예정인 후지중공업은 막대한 자금이 소요되는 파워트레인 개발 투자 부담을 분산시키기 위해 차세대 엔진인 제 3세대 수평대향 엔진을 내년 이후 출시할 계획 - 한편 직분 방식 또는 엔진정지-재시동 기능(idling stop) 개발을 지속적으로 추진 - 후지중공업이 중기 경영계획을 통해 제시해 왔던 엔진의 개량, 신형 트랜스미션 출시, 도요타와의 협력을 통한 HV 개발 등 세 가지 핵심전략은 유지하지만, 진행시기를 일부 조정함으로써 2010～2012년이 연비 개선과 스바루의 정체성 융합을 실현하는데 중요한 시기가 될 것으로 기대 ○ 연비 규제 강화에 따라 HV의 실용화 필요성을 인식 - 후지중공업은 독자적인 HV 실용화가 가능하지 않지만, 세계 각국의 연비 규제 강화에 따라 가솔린엔진만으로는 2015년 이후 기준을 충족시킬 수 없어 HV의 실용화 필요성을 인식 - 경차 사업에서 철수하고 소형차도 없는 후지중공업의 EV 사업에 대한 불확실성이 증폭되는 가운데 후지중공업은 EV 사업의 지속 여부를 고심 - 한편, 리튬이온 배터리와 모터 제어 및 에너지 회생 기술은 HV에도 이용될 수 있는 만큼 기술 축적을 계속하고 있으며, 축적된 기술을 HV 공동개발에 활용할 수 있을 것으로 예상 <자료 : 日刊自動車新聞 / 2009. 5. 27>