자동차산업의 IT화와 발전과제

조철 연구위원 / 산업연구원

1. 자동차 IT화의 개념

자동차의 IT화는 자동차에 전기전자 및 정보통신기술의 활용이 증가하는 것을 의미한다. 시동모터, 자동차용 전압조정기, 자동차용 라디오, 자동차용 에어컨 등 전기전자제품이 자동차생산 초기부터 적용되어왔지만, 본격적으로 IT화가 진행되기 시작한 것은 1980년대 들어서이다. 이후 전기전자부품 및 제품의 수량은 빠르게 증가해왔고, 자동차전자시스템의 성능은 보다 강화되고 있다. 전통적인 전기제품 외에 차량의 전자화는 연비향상 및 배기가스저감을 위한 효율적인 차량 운행관리에 처음 도입되었다.
이후 차량의 정밀제어 및 첨단 안전장치 등을 통한 운전자 가치 증대 측면이 더욱 강조되었다. 결국 차량의 안전, 효율성, 지능화를 높이는 방향으로 차량의 전자화가 진행되고 있다는 것이다. 즉 자동차의 IT화는 이동의 매개체인 기계장치에서 안전, 편의, 환경 등이 강조되면서 기계와 전기전자가 결합된 종합편의장치 기능을 가진 생활공간으로 변모하는 양상을 말하는 것이다. 최근 정보통신기술이 접목되면서 이러한 경향은 더욱 가속화되고 있다.

2. 자동차 IT화의 현황 및 전개방향

(1) 자동차 IT화의 변화추이 및 전망

자동차의 IT화를 측정할 수 있는 공식적인 지표는 없지만, 자동차업체들이 자동차에 투입하는 비용 중 전기전자부문의 비중을 가지고 추론하고 있다.
현대자동차(송복구, 「자동차의 스마트화 동향과 전망」, 2011 한국자동차산업학회 춘계 워크샵, 2011.4.29)에 따르면, 2000년 이후 전자화가 급속히 진행되어 2000년 20%에 불과하던 전기전자부품의 비율이 2010년 32%로 증가했고, 2015년 30~40%, 2020년 40%를 상회할 것으로 예상하고 있다.
특히 최근 차세대자동차로 급격히 부상하고 있는 전기자동차의 경우 전기전자부품이 원가에서 차지하는 비율이 70%에 달할 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 글로벌오토뉴스는 자동차 신기술의 90%가 전기전자분야에서 이루어질 것이라고 예측하고 있다.
전자화가 진행됨에 따라 자동차에 적용되는 전자제어시스템(ECU) 수도 급격히 늘어나고 있는데, 1975년 1개, 1985년 5개 등에 불과했지만 2001년 이미 35개로, 2005년 61개로 늘어났고, 현재 차량에 따라 100여개 이상의 ECU를 사용하는 차량도 늘어나고 있다.
자동차의 IT화가 급속히 진행되면서 차량용 반도체의 수요도 크게 증가하고 있다. 자동차의 전자제어시스템은 크게 센서(입력 역할), 제어기(연산/제어 역할), 액츄에이터(출력역할)로 구성되는데, 그 중 두뇌역할을 담당하는 제어기에 자동차용 반도체가 적용되어 신호처리, 연산/제어, 동력전달 등의 역할을 담당한다.
자동차용 반도체는 메모리가 3%에 불과하고, 비메모리가 97%에 달하며, 온도, 습도, 보증 수명, 불량률 등에서 엄격한 품질기준이 요구된다. 메모리반도체는 RAM/ROM과 플래시메모리 등과 같이 DMB 드라이브 저장 및 내비게이션 지도 저장 등과 같은 데이터 저장용으로 사용된다.
비메모리반도체는 마이크로컨트롤러(엔진, 에어백 제어 등), 아날로그 IC(음성신호변환 등), 디스크리트(인버터 전력 변환, 모터 구동 등) 등으로 구분되며, 자동차의 파워트레인, 새시/안전, 바디, 인포테인먼트 등 각 영역별 특성에 맞게 특화되어 적용된다.
자동차 한 대 당 반도체 평균비용은 2008년 249달러에서 2010년 261달러, 2016년 328달러로 크게 증가될 것으로 예상되고, 세계시장규모도 2009년 이후 매년 연평균 13.3%씩 증가하여 2016년 339억달러에 달할 것으로 전망된다.
1) 선우명호, 「미래자동차의 핵심기술과 시장변환」, 자동차부품산업진흥재단 2010년 춘계학술세미나, 2010.4. 및 윤재석, 자동차의 전자화 동향과 전망, 「자동차경제」, 2010.4. 등 2) 김경호, 자동차용 반도체에 대한 완성차업체의 대응, 「자동차경제」, 2011.6.
< 그림1 > 세계 차량용 반도체 시장규모 및 대당 반도체 비용 자료 : Strategy Analytics, 2010.6(김상기, 「자동차 전자 기술 동향 및 과제」, 자동차부품산업진흥재단 2010년 추계세미나, 2010. 10.에서 재인용)

(2) 자동차 IT화의 주요 부문별 전개방향

자동차 IT화와 관련한 미래 핵심기술은 자동차의 편의성 및 오락성 등 고객의 니즈를 향상시킨 IT 융합기술과 자동차의 안전 및 운행편의성을 향상시키는 지능형 차량기술 등이다. 환경문제와 관련하여 파워트레인에 전기전자기술을 적용하여 연비를 향상시키고, 오염물질 배출을 감축시키는 기술도 중요한 기술이지만, 전기자동차 및 하이브리드자동차 등 신에너지자동차로 전환되면 전기전자기술의 사용이 보다 확대될 것이다.
IT융합기술을 통해 편의, 정보, 엔터테인먼트 등의 기능을 향상시켜 자동차의 차별화 및 경쟁력을 강화하고 있다. 현재 차량에 적용되고 있는 IT기술은 전통적인 전기기기뿐만 아니라 이동통신, 디지털TV, 위성라디오 등 방송통신, USB, SSD, HDD 등 저장매체, 컴퓨터, 오디오, 동영상 등 음향영상기기, 내비게이션, IPOD, PDA, 핸드폰 등 휴대용기기 등이다.
지능형 안전차량 기술은 차량제어기술의 발전에 따라 시스템의 운전 참여영역을 확대하고 있고, 향후 자율 주행을 목표로 하고 있다. 충격흡수차체, 에어백, 시트벨트 등 충돌시 상해저감 기술에서 시작한 안전관련 기술은 ESC(Electronic Stability Control), 액티브 스티어링, 전자제어서스펜션 등 사고회피기술, 차선이탈경보, 후측방 카메라 등 차량위험인지 기술, 차간거리제어, 프리세이프 등 충돌예측/판단 제어기술 등으로 발전해왔다. 현재 전구간 차간거리제어, 차선유지 등 자율형자동운전기술이 상용화단계에 와있고, 향후 차와 차, 차와 인프라간 통신이 가능한 네트워크형 자동운전 기술, 인프라통합안전기술로 발전할 전망이다.
기타 현재 적용되고 있는 신기술을 예로 들면, 후측방 경보 시스템으로서 카메라나 레이더 센서를 이용하여 차선 변경시 사각지대나 근접하는 차량에 대해 경보를 통해 사고를 예방하는 시스템이다.
전방 카메라를 이용하여 운전자의 의도하지 않은 차선이탈 발생시 경보하여 안전을 확보하는 LDWS(차선 이탈 경보 시스템)과 전방 카메라와 조향 액츄에이터를 이용하여 차선내로 주행하도록 조향 제어하는 LKAS(차선유지지원 시스템)가 안전을 확보하는 새로운 전자 신기술이다. 이밖에 주차지원 자동 조향시스템이나 차간 거리제어시스템(SCC: Smart Cruise Control), 충돌 피해 경감시스템(Collision Damage Mitigation), 운전자 상태 감시 시스템 등이 존재한다.
자동차의 유비쿼터스화가 급속하게 진행되어 운전자에게 언제, 어디서나, 원하는 서비스를 제공하는 첨단 정보통신 환경이 구축되고 있다. 미래에는 자동차가 상시 정보통신 환경과 연결되어 운전자가 필요한 기능을 외부로부터 다운로드 받아 오래된 차량이라도 내부 기능 및 소프트웨어는 최신의 제품으로 유지가 가능할 것이다.
자동차는 차량 내 기기들 간의 통신뿐만 아니라 차량내 전자기기와의 무선통신, 무선이동통신, 타차량, 교통 인프라 등과의 근거리 무선통신, 인공위성과의 통신 등이 이루어질 것이다. 이에 따라 차량한대에 소요되는 네트워크 비용도 빠르게 증가하고 있는데, 2010년 14달러에서 2015년 22달러에 달할 것으로 전망하고 있다.
자동차의 전자화를 통한 기능 향상은 안전관련 규제를 선도해 나가고 있다. 에어백 장착의 의무화뿐만 아니라 최근 미국에서는 후방감시모니터시스템의 장착도 의무화할 계획으로 있다. 후방감시모니터시스템은 자동차의 후진시 차량 뒷면에 설치된 비디오카메라를 통해 후방을 확인해주는 장치로서 후진시 사고를 방지한다. 현재 이의 탑재율은 10% 정도로 낮지만 법안 채택을 통해 이를 의무화하고 2014년 9월 이후 생산되는 신차에 대해서는 100% 후방감시모니터시스템을 장착하도록 할 예정이다. 일반적으로 환경과 관련하여서는 규제가 기술을 선도하고 있지만, 안전은 기술이 규제를 선도하는 모습을 보일 것으로 판단된다.
전기자동차시대가 도래하면서 전지, 모터, 각종 전기장치, 관련 ECU 등 전기자동차관련 부품의 증가뿐만 아니라 전기자동차용 텔레매틱스 등 여타 전자기기의 변화도 이루어지고 있다. 전기자동차는 충전인프라 및 충전상황과 밀접한 관련을 갖는데, 텔레매틱스를 통해 전지의 잔량 및 항속가능거리뿐만 아니라 최고로 가까운 충전소 정보 등을 제공하여 안정적인 운행을 돕는다는 것이다.
3) 송현주, 자동차 전자화 다이나믹스 분석, 「자동차경제」, 2011.4 4) Fourin, バックモニタㆍツステム,借糧後進時の卷きこみ事故の防止に向けて, 美國政府が搭載義務化法案提出, 「世界自動車調査月報」, 2011.1.
이미 닛산(Leaf)이나 GM(Volt)에서 전기자동차나 플러그인 하이브리드자동차에 전기자동차용 텔레매틱스의 장착을 준비하고 있다.

3. 국내 자동차 IT화의 수입의존심화와 대응방안

(1) 자동차산업의 IT화에 따른 수입의존 심화

시장조사기관 iSuppli가 선정한(2009년 2월) 텔레매틱스, 내비게이션, 디지털 엔터테인먼트 및 안전부문 35개 신기술 기준 최첨단 전자기술 적용 차량 순위 10위권에 현대 에쿠스와 제네시스가 올라있다. 에쿠스는 4위로 26개, 제네시스는 공동 5위로 25개의 신기술이 적용되고 있다. 이는 국내 자동차업체가 자동차의 IT화에 적절히 그리고 선도적으로 대처하고 있는 것으로 평가할 수 있다.
< 표1 > 자동차산업 중간투입의 품목별 수입비중 자료 : 산업연관표 각 연도
5) Fourin, EV用テレマティクス, 2010年後半にGM, 日産が本格運用開始, 部品/インフラメㆍカㆍも參入に意慾, 「世界自動車調査月報」, 2010.11.
그러나 전체 자동차의 높은 국산화율과 달리 자동차생산에 투입되는 중간재로서의 전기전자부문은 대체적으로 높은 수입의존도를 보이고 있는 것으로 나타났다. 2009년 현재 자동차산업 전체 중간투입의 수입비중은 13.8%에 불과한 반면, 전기전자부문은 35%를 상회하고 있고, 전통적인 전기전자제품인 공조기기나 음향기기를 제외하면 수입비중이 크게 높다.
특히 자동차용 반도체는 거의 수입에 의존하여 집적회로의 수입 의존도는 98.4%에 달하고 있고, 최근 비중이 크게 늘고 있는 기타 전기장치부문도 수입의존도가 2000년 23.4%에서 2009년 33.8%로 대폭 증가되었다. 또한 자동조정 및 제어기기의 수입의존도도 93.3%에 달하고 있으며, 전기공급 및 제어장치부분도 77.3%의 높은 수입의존도를 보이고 있다.
자동차산업의 중간투입 전기전자부문 수입의존도는 지속적으로 높아지고 있는데, 2005년만 해도 30%를 넘지 못했었다. 이에 따라 자동차산업의 중간투입 전체도 수입의존도가 높아지고 있는 상황이다. 결국 자동차산업의 IT화가 진전되고 있지만, 이에 따른 수혜는 해외부문이 향유하고, 국내 IT부문과는 큰 상관관계가 없다는 것을 의미한다.
대표적인 예로 메모리반도체는 우리나라가 세계 1위 생산국이지만, 자동차용 반도체는 대부분 수입에 의존하고 있다. 자동차의 IT화로 반도체의 사용이 증가되고 있지만, 국내 반도체업계의 발전과는 큰 상관관계가 없다는 것을 의미한다.
국내 자동차용 마이크로컨트롤러 및 전자제어장치(ECU)의 90% 이상을 수입에 의존하고 있는데, 이는 마이크로컨트롤러 및 ECU 전체 수입의 약 10%에 달한다. 수입액은 2010년의 14억달러에서 2013년 16.1억달러까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 국내 마이크로컨트롤러 시장은 Freescle, Infineon 등 유럽 및 미국계 반도체회사가 90%를 점하고 있다.

(2) 자동차산업의 IT화 생태계 구축 전략

① IT화를 통한 자동차산업의 경쟁력 강화
IT화는 향후 자동차산업의 경쟁력을 결정짓는 핵심적인 요소가 될 것이다. 미래 자동차의 4대 주요 가치는 친환경, 편의성, 안전, 다양성 등인데, 이들 가치를 충족시키기 위해서는 자동차의 기본 기능(주행, 연비, 안전 등)을 향상시킬 뿐만 아니라 외부와의 소통기능, 오피스기능, 오락기능, 자율운행기능, 레저기능, 유비쿼터스 기능 등 다양한 기능을 갖추어야 할 것이다.
이러한 기능의 대부분이 SW, 전기ㆍ전자, 정보통신기술 등 IT기술과 밀접한 관련을 가지고 있다. 결국 IT기술을 어떻게 자동차에 접목시키느냐에 따라 자동차의 경쟁력이 결정된다는 것이다.
6) Fourin, 韓國ㆍマイコン/ECU,歐洲からの輸入に依存するが現代自などが國産化に向けた動きを加速, 「アジア自動車調査月報」, 2011.6.
< 그림2 > IT화를 통한 자동차산업 경쟁력 향상 메커니즘
② IT화에 따른 자동차산업의 경쟁생태계 변화 자동차의 IT화와 관련하여 반도체, 센서, 모터 등 핵심부품들이 각종 시스템에 적용될 뿐만 아니라 음향영상기기, 모니터, 카메라, 정보통신기기 등이 장착된다. 각종 제어(ECU)와 관련한 SW의 중요성은 점점 커져가고 있고, 각종 콘텐츠도 자동차 IT화와 관련하여 소비가 증가하고 있으며, 자동차가 정보통신서비스의 주요 수요자가 되고 있다.
이에 따라 이들 분야가 자동차의 경쟁력을 결정짓는 요인으로 작용할 뿐만 아니라 자동차산업의 생태계를 크게 변화시키는 요인으로 작용하고 있다.
IT업체들이 단독으로 혹은 자동차업체와 전략적 제휴를 통해 진출을 강화할 수 있고, 자동차업체가 IT부품의 독자 생산을 실시하거나 IT업체와 전략적 제휴를 강화할 수 있다. 또한 IT기술을 활용하여 수많은 벤처기업이 자동차용 IT분야에서 창업될 수 있다. 이렇게 되면 과거와 같은 완성차업체에 대한 부품업체의 종속관계는 자동차용IT 업체로 인해 큰 변화가 발생할 것이다.
외형적으로 경쟁과 협력이 동시에 이루어지지만, 이는 자동차업계와 IT업계간의 눈에 보이지 않는 주도권 다툼이 될 것이다.
특히 과거 자동차산업의 기술기반이 되었던 엔진 및 변속기가 필요 없게 되는 전기자동차시대가 도래하게 되면, 전지 및 전기산업을 포함하는 IT업계와 기존 자동차업계간의 경쟁은 더욱 치열하게 될 것이다.
< 그림3 > 자동차 IT화에 따른 경쟁생태계의 변화
③ 자동차용 IT산업의 발전전략 자동차산업의 경쟁력 강화를 위해 자동차업체 및 부품업체들은 IT제품 적용을 보다 확대해 나가야 할 것이다. 새로운 고객가치 실현을 위해 IT활용제품을 개발하고, IT산업의 신제품을 자동차산업에 적극 적용하는 방안을 강구해야 한다. 이를 위해 자동차업계는 IT분야의 신기술 발전 추이에 적극적으로 대응할 필요가 있다.
IT분야 신기술 정보수집뿐만 아니라 이들 신기술의 자동차산업 적용과 관련한 연구개발을 강화해야 한다. 필요에 따라서는 IT관련 신기술의 개발도 자동차업계 차원에서 실시할 수 있다. 이를 위해서는 IT관련 인력을 더욱 더 확충하고, 연구개발투자도 큰 폭으로 확대해야 한다.
그러나 자동차업계가 IT 전체를 다 포괄하기는 쉽지 않을 것이고, 적절한 수준에서 IT업체들과 전략적 제휴를 통해 자동차용 IT제품을 조달받을 수 있도록 해야 한다. 또한 IT분야에는 수많은 벤처형 중소형 기업들이 창업될 수 있는데, 자동차용 IT제품 개발을 위해 적절한 파트너를 발굴하는 것도 자동차의 IT화를 촉진시키는 좋은 방안이다.
IT기업으로서도 자동차용 IT제품이 매우 매력적인 시장이기 때문에 적극적인 진출을 모색해야 한다. 과거 기계부품은 완성차와 구조적인 결합이 매우 중요했지만, IT제품 중 전체적인 성능이나 구조와 상관없이 부가적인 기능을 제공하는 제품도 많이 존재한다. 이에 따라 IT업체가 주도적으로 자동차와 관련한 새로운 시장을 창출할 수 있을 것이다.
이밖에 자동차의 성능이나 안전 등과 관련한 핵심 IT부품은 자동차업계와 긴밀한 협력관계를 구축할 필요가 있다. 메모리반도체나 센서, 모터 등 자동차의 기능과 관련 없이 사용되는 부품도 있지만, 비메모리반도체나 특수 센서 및 모터 등은 자동차 및 관련 부품과 밀접한 관련을 가지고 개발 및 생산이 이루어지는 부분도 존재한다.
자동차산업의 IT화는 대표적인 산업융합화부분이다. 산업융합화는 정부산업 정책의 중요한 화두의 하나로 등장하여 이미 지원이 이루어지고 있다. 자동차부품연구원 등 자동차관련 연구소뿐만 아니라 전자부품연구원, 전자통신연구원 등 전자통신관련 연구소가 연구개발 및 테스트 등 서비스지원과 더불어 설비 및 인력지원도 실시하고 있다.
또한 연구소, 대학 등을 중심으로 자동차용 IT관련 인력 양성지원도 추진 중에 있다. 중소 차량용 IT업체들은 자체적인 연구개발 자금 및 테스트 장비, 인력 등이 부족하여 향후 이러한 지원이 보다 강화되어야 할 것이다.
단순히 연구개발관련 지원뿐만 아니라 개발된 IT부품의 수요까지 고려한 종합적인 대책이 필요하다. 현대ㆍ기아자동차가 중심이 되어 MS, 정보통신연구진흥원 등이 함께 2008년 11월 설립한 차량IT 혁신센터는 기술개발에서 시장진출에 이르기까지 패키지 형태로 지원을 실시하고 있다.
정부의 기술개발자금으로 기술개발을 실시하는데, 수요자인 현대/기아자동차가 사전적으로 연계되어 있어 개발 후 차량 검증 및 적용과정이 자연스럽게 연계되는 프로세스를 가지고 있고, MS가 해외진출까지 지원하는 종합적인 시스템이다. 그러나 차량IT 혁신센터는 매년 지원되는 업체수나 성과가 10개 미만의 소수에 불과하여 현재 산업의 발전추세에 크게 미치지 못하는 실정이다.
따라서 다양한 차량용 IT제품을 발굴하고, 이를 수요업체와 연계하여 지원할 수 있는 보다 폭 넓은 대책수립이 필요하다. 정부와 완성차 및 주요 부품업체가 자동차산업에서 필요한 IT부품 리스트를 발굴하여 제시하고, 이를 차량용 IT 벤처업체가 개발할 수 있도록 유도하는 것도 고려해 볼 수 있다.
반도체나 ECU 등 절대적으로 수입에 의존하는 주요 IT부품의 국산화를 위해 대형 반도체업체 및 소프트웨어업체들과 자동차 및 부품업체간 협력을 강구해야 할 것이다.
이를 위해서는 IT업계와 자동차업계간 협력체제가 보다 강화되어야 할 것이다. 비록 상호 주도권 싸움이 벌어지고 있지만 당장 상호간의 이익 및 해외업체와의 경쟁을 고려하여 협력을 추진하는 것이 바람직하다.
정부차원에서도 IT업계와 자동차업계간 건전한 경쟁과 협력이 추진될 수 있도록 정책환경을 조성하는 것이 중요하다.