친환경차 부품 시장 동향과 업체별 수급 전략

위인철 연구원 / 한국자동차공업협회
세계 자동차산업은 글로벌 금융위기를 거치면서 시장 구도 및 업체 간 경쟁 현황 등 산업 지형이 빠르게 변화하고 있다. 그 중 가장 큰 변화 중의 하나가 친환경차 시장의 본격적인 성장이라 할 수 있다. 정부의 환경 규제가 한층 강화되는 가운데 보조금 지원 등 친환경차 수요 촉진을 위한 지원 정책이 본격화되면서 친환경차 시장이 세계 자동차산업의 핫이슈가 되고 있다.
그러나 수요 측면에서의 성장과는 달리, 아직 친환경차의 기술 수준이 가솔린차를 대체할 정도의 양산화 단계에는 이르지 못하고 있다. 따라서 현재 완성차 메이커들과 주요국 정부는 아직 초보 단계에 머물고 있는 친환경차 기술을 선점하기 위해 경쟁적으로 기술 개발에 집중하고 있는 실정이다. 이와 같이 친환경차 시장이 점차 확대되고 경쟁이 더욱 치열해지면서 이를 직접적으로 뒷받침하는 친환경차용 부품 경쟁력 확보가 완성차 메이커의 필수 과제가 될 것으로 전망된다.
특히, 배터리, 인버터, 전기 모터는 기존 내연기관차의 파워트레인 역할을 대체하는 핵심 부품으로서 앞으로 완성차 메이커에 있어 상기 부품에 대한 기술 확보 및 안정적인 수급 방안 마련은 더욱 중요해질 것이다. 따라서 본고에서는 친환경차 핵심부품들의 시장 특징과 주요 업체들의 부품 수급 전략에 대해 살펴봄으로써 향후 우리나라의 친환경차 부품 산업을 위한 시사점을 찾아보고자 한다.

주요 부품별 시장 특징

우선 친환경차 구동에 필요한 고전압 전력을 공급하는 배터리를 살펴보면, 기존 하이브리드차에 보편적으로 적용되던 니켈수소 배터리 대신 에너지밀도, 셀 동작 전압, 수명 등의 성능이 우수한 리튬이온 배터리 중심의 시장 확대가 전망된다.
한국을 포함한 미국, 일본, 중국, 유럽 등의 주요 국가들은 그린 산업 가운데 친환경차 및 배터리를 미래 성장 동력으로 선정하고, 경쟁에서 뒤쳐지지 않기 위해 연구개발 및 신규 공장 건설 등 관련 산업의 투자를 적극적으로 지원하고 있다. 이 가운데 일본에 친환경차 주도권을 빼앗긴 미국과 전기차 강대국을 추진하는 중국이 가장 적극적인 투자 및 지원을 발표하고 있다.
이와 더불어 배터리업체들도 친환경차용 배터리에 대한 투자를 경쟁적으로 확대하고 있다. 미국의 A123시스템즈는 약 2.9조원, 일본의 오토모티브 에너지 서플라이(닛산과 NEC의 배터리 합작사)는 약 2.2조원, 그리고 한국의 LG화학도 2015년 까지 약 1조원이 넘는 대규모 투자 계획을 발표하는 등 향후 성장 가능성이 높은 배터리 시장을 선점하기 위한 주요 배터리업체들의 경쟁은 더욱 심화되고 있다.

또 다른 중요 부품으로는 배터리의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터에 공급해주는 인버터를 들 수 있다. 인버터는 크게 전력회로부, 제어회로부, 기구부로 구성되어 있으며, 이 중 전력회로부 내 전력반도체가 인터버의 성능과 가격 측면에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다.
전력반도체는 제조 단계에서 일반 반도체 제조와 다른 큰 차이점을 가지고 있는데, 일반 반도체는 공정 기술을 향상시켜 생산성을 확보하는 제조 공정이 중요한 반면, 전력반도체의 경우 인버터의 성능 저하를 초래하는 열에 대한 ‘방열 효율 향상’과 효율적인 모듈 설계를 통해 생산성을 높일 수 있는 ‘패키징 기술’이 매우 중요하다.따라서, 향후 인버터의 성능과 품질 향상을 좌우하는 전력반도체 패키징 기술 확보를 위한 완성차 메이커의 노력은 지속될 것으로 전망된다.
다음으로 전력반도체의 수급 측면을 살펴보면 전력반도체 시장은 상위 5개사가 약 70% 이상의 시장점유율을 차지하는 공급 과점 시장으로서, 향후 완성차 메이커에게 전력반도체의 안정적인 수급은 더욱 중요해질 것으로 예상된다.만약 친환경차의 수요가 급격하게 증가하는 경우, 과점 시장인 전력반도체의 공급 부족 가능성은 더욱 높아질 것이며 최악의 경우에는 친환경차 생산이 중단되는 시나리오도 배제할 수 없을 것이다.
마지막으로 전기 모터는 기존 내연기관차 엔진을 대체하는 구동 역할과 회생 제동 시 발전 역할을 수행하고 있다. 현재 친환경차에는 일반적으로 1개의 구동용 모터가 탑재되고 있으며, 모터는 크게 영구자석, 전기강판, 권선, 회전각 센서로 구분된다. 이 가운데 영구자석에 사용되는 희토류는 자력 및 내열성 향상을 통해 모터의 크기, 무게, 성능을 획기적으로 개선시키는 역할을 하기 때문에 점차 적용이 증가하고 있는 추세이다.
그러나 최근 희토류의 독점적 공급 국가인 중국이 희토류 수출 억제 정책을 취함으로써 향후 친환경차 수요 증가 시 모터의 수급 불안 가능성이 더욱 커질 것으로 예상된다. 가격적인 측면에서도 희토류는 여타 광물 대비 채굴 가능 규모가 매우 작으며, 일부 특정 국가에 생산이 편중되어 향후 희토류 가격은 지속적으로 상승할 것으로 예상된다.
따라서 최근에는 희토류의 수급 불안과 가격상승 문제를 해결하기 위해 모터 내 희토류 사용을 줄이거나 또는 희토류를 사용하지 않는 모터를 개발하는 방향으로 모터 기술이 발전되고 있다.

주요 업체별 부품 수급 현황

그 동안은 업체별로 친환경차용 부품의 개발과 생산에 있어서 다른 양상을 보여왔으나, 최근 들어 업계 전반적으로 친환경차용 핵심 부품만큼은 내제화하려는 움직임이 나타나고 있다. 친환경차 개발에 앞장서 왔던 도요타, 닛산, 혼다의 일본계 완성차 메이커 3사는 일찍부터 핵심 부품의 내제화에 중점을 두어 왔다.그리고 친환경차 분야의 후발업체인 GM, 포드, 폭스바겐 등 미국ㆍ유럽계 완성차 메이커도 높은 외부 조달 의존도에서 벗어나 핵심 부품에 대해서는 자체 생산 비율을 점차 높여나갈 계획이다.
먼저 도요타는 현재 친환경차용 주요 부품을 대부분 내제화 중이거나, 계열사를 통해 조달하고 있다. 대표적으로 구동용 모터와 인버터의 경우 자체적으로 생산하면서, 동시에 부품 계열사를 통해서도 조달하고 있다.이를 통해 도요타는 핵심 부품의 조달을 이원화하여 부품 조달에 차질이 발생할 수 있는 위험을 분산하였으며, 공급업체간 경쟁 체제를 구축하여 주요 부품의 기술력 향상을 도모하고 있다.
최근에는 프리우스를 포함한 하이브리드차 판매 증가로 인해 친환경차용 부품 수요가 크게 확대되면서, 계열사를 통한 부품 조달을 점진적으로 확대하고 있다.또한 도요타는 부품 선행 단계의 핵심 원재료까지도 사업 영역을 넓혀가고 있다. 향후 친환경차용 배터리의 대량 생산에 대비하여 필수 원재료인 리튬의 안정적인 조달을 목적으로, 지난해 1월 호주 광산업체와 합작법인을 설립하여 아르헨티나의 리튬 광산 개발에 돌입하였다.
그리고 구동용 모터의 핵심 원재료인 희토류에 대해서는 중국 일변도의 공급 의존도에서 벗어나기 위해, 계열사인 도요타통상을 통해 인도와 베트남 등에서 합작법인을 설립하여 현지 공장의 건설 또는 광산 개발을 착수하였다.

닛산은 1947년 ‘타마 EV 모델’을 출시한 이후, 60년 넘게 관련 기술을 독자적으로 개발하여 노하우를 축적하고 있는 전기차 분야의 선두기업으로서, 전기차용 주요 부품의 기술 및 생산을 내제화하고 있다. 한때 하이브리드용 핵심 부품을 도요타, 히타치 등으로부터 외부 조달한 적이 있으나, 현재는 독자적으로 하이브리드 부품을 개발하고 있다.
우선 배터리의 경우 NEC와 합작 법인인 오토모티브 에너지 서플라이(AESC)로부터 조달하고 있는데, 일본 내 배터리 관련 특허 취득 건수가 도요타 보다 많을 정도로 배터리 기술 수준이 높은 편이다. 또한 인버터에 탑재되는 핵심 부품인 전력반도체에서도 관련 기술 라이센스를 산요전기에 제공하고, 차세대 소재를 사용한 전력반도체 개발에 착수하는 등 경쟁사 대비 앞선 행보를 보이고 있다.
혼다는 기존 내연기관의 기술력을 바탕으로 구동용 모터, 트랜스미션 등 친환경차의 주요 구동계 부품을 내제화하고 있으며, 외부로부터 조달하고 있는 다른 부품에 대해서도 관련 핵심 기술을 내부적으로 보유하고 있는 것으로 파악된다.
예를 들어, 친환경차 주력 차종인 인사이트용 인버터를 외부로부터 조달하고 있지만, 혼다 자체적으로 인버터 내 핵심 부품인 전력반도체의 주요 공정을 생산하고 있으며 외부 연구기관과 협력하여 차세대 전력반도체 모듈을 개발 중에 있다. 또한, 일본 배터리업체인 GS유아사와 합작 법인을 설립하는 등 친환경차용 배터리의 안정적인 조달처를 확보하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.
GM은 친환경차용 개발 초기에는 히타치 등 일본계 부품사로부터 배터리, 구동용 모터 등 핵심 부품을 조달하였으나, 2008년부터는 일본계 부품사에 대한 의존도를 낮추고자 비일본계 OEM 및 부품사와 공동으로 하이브리드 시스템의 개발을 시작하였다.현재 배터리의 내제화를 추진 중으로 2009년부터 ‘글로벌 배터리 시스템 실험실’을 운영하여 정부기관, 대학, 배터리 공급업체와 협력관계를 구축하면서 배터리 관련 R&D 능력을 확대하고 있으며, 리튬이온 배터리의 자체 생산을 목표로 팩 조립공장을 2010년 신설하였다. 또한 구동용 모터를 자체적으로 개발하고 생산하기 위해 약 2.5억 달러를 투자하여 미시간, 인디애나, 캘리포니아 R&D 시설을 구축하였으며 2013년부터 양산차종에 적용할 계획이다.
포드는 기존 내연기관의 성능 향상에 중점을 두면서, 친환경차 핵심 부품에 대해서는 타 경쟁사와 마찬가지로 내제화를 추진하고 있다. 먼저 내연기관의 성능 향상을 위해 ‘에코부스트(EcoBoost)’라는 엔진 기술을 독자적으로 개발하여 연비를 약 20% 이상 개선하고 2013년까지 전 차종의 약 90%까지 확대 적용할 예정이다.
트랜스미션 분야에서도 고속기어와 DCT(Dual Clutch Transmission, 듀얼 클러치 변속기)의 적용을 확대할 예정이다. 친환경차 개발 초기에는 GM과 마찬가지로 일본계 시스템에 의존하여 도요타그룹으로부터 기술 라이센스 및 핵심부품을 조달하였지만, 배터리와 트랜스미션을 자체적으로 생산하기 위한 투자를 확대하는 등 점차적으로 시스템 자체 개발 및 핵심 부품의 내제화를 위해 노력 중에 있다.
폭스바겐은 현재까지 친환경차 시장에 직접 진출하기 보다는 기존 내연기관 성능 개선을 중점적으로 추진하였지만, 올해 이후부터는 친환경차 시장의 확대에 대응하기 위해 점차 친환경차 출시를 늘려나갈 것으로 보인다.
핵심부품의 자체 개발과 생산을 위해 배터리의 경우 ‘리튬이온 배터리 2015 컨소시엄’을 구축하였으며 구동용 모터는 2013년 양산을 목표로 관련 부서를 신설하여 기술 확보를 추진 중에 있다. 그 외 기타 부품은 전기 전자 기술력이 우수한 유럽 부품사와 기존의 공급업체를 활용할 것으로 보인다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 친환경차의 시장이 확대됨에 따라 친환경차용 주요 부품에 대해 각 완성차 메이커의 부품 수급 전략은 지속적으로 변하고 있다. 친환경차에 대한 배터리, 인버터 내 전력반도체, 전기 모터 등 주요 부품의 중요성이 더욱 커짐에 따라서 완성차 메이커의 핵심 부품 내제화 경향이 두드러지고, 이와 같은 추세는 향후에도 이어질 것으로 보인다.
따라서 완성차 메이커는 친환경차용 주요 부품 시장 현황에 대한 상시적인 모니터링을 강화하면서, 시장의 다양한 변화 가능성에 대한 대응 역량을 갖추어야 할 것이다. 또한 주요 기술의 내제화 이외에도 부품의 수급 불안을 완화할 수 있는 대안을 마련하기 위해 밸류체인 확장, 대체 기술 개발 등의 방안에 대해서도 고민해야 할 것이다.