KOSEN Report 37
자동차관련 산업은 건설업과 함께 대한민국의 대표적인 산업으로서 직간접적으로 많은 일자리를 창출하는 매우 중요한 위치에 있다. 하지만 이 분야에서 인류가 당면한 환경과 에너지의 문제를 해결하지 못한다면 우리의 대표적인 운송수단이면서 환경오염의 원인중 하나로 꼽히는 자동차산업은 큰 위기를 맞게 될 것이다. 이를 해결하기위해 세계 여러 나라의 기업은 물론 우리나라기업에서는 하이브리드카와 전기차 개발에 집중하고 있다.
글: 최성우 한국과학기술정보연구원 / www.kisti.re.kr
자료제공: KOSEN(한민족과학기술자 네트워크)
www.kosen21.org
서론
우리나라는 천연자원이 부족하므로 인적자원을 이용한 제조업 분야에 많은 투자를 해오고 그 기반으로 발전해왔다. 그중 가장 두드러지고 중요한 분야가 바로 자동차 산업이다. 매출 규모는 물론이고 국가에 기여하는 수출 및 고용창출 측면에서 그 국가경제에 대한 기여도는 어마어마하다.
자동차 산업은 그 역사가 100년 이상 된 대표적 전통산업이다. 최근 세계적 경제위기로 세계적인 자동차 회사들이 문을 닫을 위기에 직면하였으나, 미국, 일본, 독일, 프랑스 등 선진국들이 자국 자동차산업을 포기하지 않은 것은 나름대로의 이유가 있을 것이다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 자동차 산업이 갖고 있는 국가산업에 대한 기여가 굉장히 중요하기 때문일 것이다.
자동차 산업은 전통적으로 기계, 소재분야가 종합된 산업으로 우리나라 전체 제조업 부가가치의 11%를 차지하는 부가가치 산업이다. 현재 우리나라 자동차 산업은 짧은 역사에도 불구하고 독자적인 시스템 설계 및 생산기술을 개발하여 세계 5위의 생산대열에 진입하였다. 이와 같은 위치에 도달한 것은 일본 등 선진국과의 기술제휴를 진행하면서 우리만의 생산기술을 접목한 노력의 결실이라 할 수 있다.
우리 생활에 많은 편리함을 제공하는 것은 물론 산업 발전의 원동력이 돼 왔던 자동차가 화석연료 사용에 따른 지구온난화 및 온실가스 배출, 자원의 고갈에 의한 고유가 등 암울한 현실과 직면하게 됐다. 따라서 화석연료를 사용하지 않고 환경 및 자원의 지속 가능성 문제를 궁극적으로 해결할 대체 에너지원을 모색하는 것은 선택이 아닌 생존의 문제가 되었으며 전 세계적으로 전기자동차로의 전환에서 그 해답을 찾고 있는 상황이다.
현재 일본의 미쓰비시는 최대 주행거리 160km 수준의 전기자동차 '아이미브'를 개발해 시판하고 있으며 제너럴모터스(GM)는 1리터로 100km를 간다는 시보레 '볼트' 전기자동차를 개발한다고 최근 발표했다. 이와 같은 전기자동차뿐만 아니라 친환경 저탄소 개념의 대중교통 수송 시스템까지로 녹색 기술 개발이 확산돼 영국 런던은 오는 2011년까지 차세대 친환경 버스를 도입할 계획이다.
한국에서는 최근 대구시가 연간 3000대 정도의 전기버스 제조 공장을 국내 최초로 세운다는 계획을 발표했다. 하지만 전기자동차의 경우 배터리의 주행거리, 무게, 가격, 용량, 충전소요 시간문제와 충전소 설치 등 인프라 구축에 문제를 지니고 있어 여전히 대중적으로 상용화되기에는 넘어야 할 산이 많은 것이 사실이다.
전 세계 자동차 업계가 하이브리드카와 전기차의 등장으로 새로운 국면에 접어들고 있다. 특히 전기차는 유럽과 미국 등 각 국가에서 점차적으로 높아지고 있는 환경기준을 충족시키고, 경제성도 확보할 수 있어 주요 자동차 업체들이 차세대 성장 동력으로 꼽는 부문이다. 현재 주요 자동차 업체들은 각자 개발 중인 전기차를 공개했으며, 일부 업체는 시범운행을 하고 있다.
최근 유럽연합의 발족으로 유럽과의 경제교류 중요성이 크게 증대하고 있고, 국제관계에서 다자간 교류의 중요성이 증대하고 있는 데 비례하여, 유럽과의 과학기술교류의 폭과 규모, 양과 질 모두를 시급히 강화할 필요성이 증가하고 있다. 그러나 그동안 한국은 경제적으로 뿐 아니라 과학기술적으로도 국제교류에 있어서 미국과 일본에 지나치게 의존적이었던 바, 그에 따라 유럽과의 교류의 폭과 기반이 매우 취약한 형편이며, 부분적인 교류가 있었다 해도 단편적으로 되어 왔을 뿐이다.
유럽지역은 과거 과학기술의 출발지였던 만큼 탄탄한 기반기술을 많이 확보 하고 있으며, 이 기술들의 응용으로 이어지는 전기자동차분야에서도 활발한 연구가 진행 중이다. 특히 유럽연합의 발족으로 유럽 각 나라가 가지고 있던 기술들을 통합하여 시너지를 내는 유럽단위 프로젝트들이 활발히 진행 중이고 그의 중심에 바로 프랑스가 있다.
전기차는 전기에너지를 사용하기 때문에 전기에너지 생산에서 발생하는 이산화탄소로 인해 환경적 이슈가 거론되고 있는 가운데, 프랑스는 다른 나라와 달리 풍부한 원자력 에너지를 바탕으로 남는 잉여 전기 에너지를 십분 이용할 수 있는 전기차의 경제적 기술적 성공여부를 테스트할 수 있는 곳으로 점쳐지고 있다. 이런 이점을 바탕으로 각 제조사, 국가 단위 인프라 구축을 위한 많은 프로젝트들이 진행 중이다. 이런 상황에서 프랑스/유럽 지역 전기 자동차 기술 동향조사가 시급히 이루어져야 할 필요성이 있다.
본 기고에서는 우리나라 친환경 전기자동차개발이 성공적으로 수행될 수 있도록 도움을 주기 위해 프랑스 및 유럽의 기술에 대한 현황을 기술 하고 우리나라의 실정을 비교하고자 한다.
국내/외 기술개발 현황
프랑스 및 유럽의 전기자동차 개발현황
르노(Renault)
프랑스 업체 르노는 전기차 4종(그림 1)과 전기차 부문에서 가장 중요한 충전시스템까지 구체적으로 공개해 주목된다. 이에 향후 자동차 업계를 이끌 것으로 예상되는 전기차 부문에서 르노가 제시한 전기차 전략을 살펴보고 향후 전기차 산업의 미래를 조망해본다.
르노가 발표한 전기차는 선진시장뿐 아니라 신흥시장에서 모든 고객을 위한 이동성(mobility for all)을 제시하고 있다. 르노는 전기차 시장에 경쟁력을 집중해 양산형 전기차 시장에서 세계 1위를 목표로 전기차와 충전시스템을 개발 중이다. 또 주행 중 배기가스를 배출하지 않는 배기가스제로차량 시장에서도 선두 지위를 확보해 전기차로 친환경과 시장성 두 가지 모두를 확보하겠다는 전략이다.
현재 전기자동차는 친환경과 경제성을 만족하지만 배터리와 모터 가격으로 차량 가격이 고가에 설정된 것과 달리, 르노의 전기차는 엔트리급 차량도 포함하고 있는 것이 특징이다. 또 상황에 따른 3가지 방식의 충전시스템을 도입해 현실적으로 현재 자동차 산업을 대체할 수 있는 비전을 제시하고 있다는 점이 다른 자동차 업체들과 다른 점이다.
르노는 프랑크푸르트 모터쇼에서 기업고객을 위한 컴팩트 밴, 패밀리 카, 그리고 소형 시티 카로 구성된 세 가지 종류의 자동차 모델을 공개했으며 이 차들을 오는 2011년부터 출시할 예정이다. 또 오는 2012년에는 차체 길이가 약 4미터인 5인승 컴팩트 카를 출시할 예정으로 현재 공개한 전기차만 4종이다. 르노는 현재 공개한 차량을 우선 출시한 후 2012년 이후 전 차량 세그먼트에서 전기차를 출시해 다양한 고객 요구를 충족시킨다는 전략이다.
현재 공개된 르노 전기차는 효율적이고 실용적인 교통수단을 원하는 바쁜 도시인들을 위한 시티카 '트위지 Z.E. 컨셉트', 매일 단거리 운행을 주로 하면서 안락하고 편안한 승차감을 원하는 운전자를 겨냥한 다용도 콤팩트 카 '조이 Z.E 컨셉트', 편안한 승차감으로 최대 5명까지 탑승 가능한 세단 '플루언스 Z.E. 컨셉트' 운수 및 업무용을 위한 밴형 '캉구 Z.E 컨셉트' 등이다.
르노는 2011년부터 4종 전기자동차를 점진적으로 출시할 예정이다. 우선 이스라엘과 유럽에 플루언스 전기차를 선보이며, 운송과 업무가 주용도인 르노 캉구 익스프레스 전기자동차도 뒤 이어 출시할 예정이다.
양산 모델
실제 양산될 플루언스 전기차(그림 2)는 2가지 충전방식을 제공한다. 하나는 일반 표준인 전기플러그 충전 방식으로 6시간에서 8시간의 완충시간이 필요하고, 또 다른 방식은 바로 휴대폰처럼 배터리 패키지를 교환하는 방식으로 3분여의 짧은 시간에 교환이 가능하다고 한다.
자체 내비게이션 시스템은 배터리 충전소들을 따라 이동할 여정을 계산하고, 배터리 충전상태를 운전자의 휴대폰으로 알려주어 배터리가 바닥나지 않도록 도와준다. 최대속도는 시속 135km이고 완충시 최대주행거리는 160km이다. 가격은 5000유로 에코할인을 받아 21300유로이고 배터리는 월 79유로로 대여된다. 올 9월에 출시 예정이다.
실제 양산될 캉구 전기차(그림 3)는 최고속도 시속 130km 그리고 최대주행거리는 160km이다. 가격인 5000유로 에코보너스를 받으면 15000유로이고 배터리는 월 72유로대에 대여된다. 이 모델 역시 올 9월에 출시 예정이다.
2011년 말에 출시될 트위지(그림 4)는 두 가지 모델로 출시된다. 시속 45km로 제한된 면허없이도 운전할 수 있는 모데로가 시속 75km까지 낼 수 있는 모델이다. 일반 플러그로 3시간 반만에 완충이 가능하며 최대 100km 운행이 가능하다. 가격은 성능이 비슷한 스쿠터가격과 비슷하게 책정될 예정이다.
ZOE는 유럽형 해치백 스타일로 세련된 미래형 전기차 디자인으로 인기를 누릴 예정이다. 최대속도 시속 135km, 최대주행거리 160km를 제공한다. 일반충전, 급속충전, 퀵드랍 방식의 교환, 이렇게 3가지 충전 방식을 제공한다. 시장에서는 2012년 중반에 만나 볼 수 있을 예정이다.
르노는 오는 2012년을 기점으로 세계 전기차 시장 선점을 위해 각국 정부 및 기업들과 협력하고 있다. 르노닛산 얼라이언스는 전 세계 파트너들과 30여 개에 달하는 파트너십 협정을 체결했다.
충전방식
A. 일반 표준 플러그 충전: Twizy 모델은 일반 가정용 220V 플러그를 사용하여 3시간 반만에 완충이 가능하고 나머지 모델들은 르노에서 제작한 'Wall-box'란 충전단자를 가정에 설치하여 충전하여야 한다. 이 충전단자는 공동 주차공간에서 파손이나 도난을 방지하는 안전장치가 포함되어 있다.
출장이나 여행으로 집에 설치된 이 충전기 사용이 어려울땐 일반 충전기를 사용하여 충전이 가능한데 시간은 완충시간이 좀 더 오래 걸리는 단점이 있다. 이밖에 르노사는 프랑스 최대 전력회사인 EDF와 협력하여 위에 소개된 Modulowatt사의 충전단자와 비슷한 자동결제 충전단자를 개발중에 있다.
B. 급속충전: 급속 충전기(400V-63A)를 이용하면 10분 만에 50km를 갈 에너지를 충전할 수 있고 30분 만에 80%까지 충전 가능하다. 르노는 유럽형 급속충전기 표준화를 위해서 독일의 RWE사와 협력중이다.
C. 퀵 드롭(Quickdrop): 또 하나의 방식은 배터리 패키지 자체를 교환하는 방식이다. 로봇화된 자동 교체 시스템이 배터리를 교환하는데 3분이 채 안걸릴 전망이다(그림 6). 르노 닛산 얼라이언스와 Better Place사는 이 교체방식을 보급하기 위해 협력하고 있으며 2011년에 이스라엘과 덴마크에서 먼서 서비스에 들어간다.
PSA(Peujeot & Citroaxn)
프랑스이 대표 자동차 기업 푸조는 iOn(그림 7)이라는 순수 전기차를 만들고 2010년 말 부터 양산에 돌입했다. 사실 이 모델은 일본 미쓰비시의 iMiEV를 베이스로 하여 유럽 규제에 맞게끔 약간 수정을 한 모델이다. 그렇기 때문에 두 모델의 파워트레인은 당연 동일하다.
iOn의 전기모터 출력은 63마력, 180Nm이고 제로백은 15.9초, 최고속력은 시속 130km이다. 88셀 리튬이온 배터리팩을 쓰고 최대주행거리는 130km이다. 충전은 가정용 콘센트로 약 6시간을 충전해야 완충이 되며 급속 충전 시 30분 만에 80%까지 충전 가능하다는 설명이다.
같은 그룹사인 시트로엥의 양산 전기차 C-Zero(그림 8)도 역시 미쓰비시의 iMiEV를 베이스로 한 전기차로 동급의 사양을 가지고 있다.
푸조의 BB1 모델(그림 9)은 최신 마이크로 전기차로 르노의 Twizy에 상응하는 모델이다. 작은 차체에도 불구하고 4인승이고 스쿠터와 미니카의 중간에 위치하며 후륜에 탑재된 2개의 전기 모터로 구동된다. 실버컬러의 프로토타입은 파리 시내에서 이미 주행 테스트를 마쳤다. 미래형 도시 커뮤터를 향한 푸조의 야심이 드러난 모델이다.
말안장 형태의 좌석을 채용하여 4명이 앉을 수 있는 공간을 확보했으며 스티어링 휠 대신 스쿠터의 핸들바를 채용하였다. 브레이크도 손으로 조정한다. 시속 60km까지 이르는 시간은 4초가 소요되고 최대주행거리는 120km이다. 아쉽게도 이 모델이 실제로 양산으로 이어질지는 확실하지 않다.
메르세데스 벤츠
메르세데스 벤츠는 2011년 디트로이트 모터쇼에서 하이테크 슈퍼 전기차 SLS AMG E-CELL(그림 10)을 선보였다. 이 모델은 메르세테스 벤츠의 걸윙 스포츠카 SLS AMG의 전기차 모델이다. 이번 모델엔 차체 앞뒤에 각각 2개씩 총 4개의 전기모터를 장차해 강력한 성능을 발휘하였다. 공기저항을 줄이기 위해 츠런트 에이프런 디자인을 변경하였고 전면부 그릴이 확대되어 더욱 역동적인 모습이다.
에너지량 48kWh, 용량 40Ah의 모듈식 수냉식 고압 리튬이온 배터리가 장착되어 있고 제동시 충전도 가능하다. 최고 출력 392kW, 최대 토크 880Nm의 뛰어난 성능을 발휘하며 제로백은 4초의 놀라운 성능을 보인다. 이 모델은 최근 양산화가 결정되어 소비자들을 만나게 될 예정이다.
메르세데스 벤츠의 A클래스 E-Cell(그림 11) 전기차는 4도어 5인승 해치백 A클래스를 기반으로 만들어진 전기차이다. 전기모터와 리튬이온 배터리팩을 장착하고 최고출력 95마력을 발휘한다. 한번 충전으로 최대 200km까지 달릴 수 있는데 이는 현재 나와있는 전기차중 최고주행거리에 해당한다. 최고속도는 약 150km/h, 제로백 도달시간은 약 14초이다. 이 모델은 2010년 가을 한정 생산되었다.
BMW
BMW 그룹은 MNI의 전기차 버전 MNI E(그림 12)를 필두로 전기차 사업을 하기 위해 세계 주요도시를 중심으로 프로젝트를 진행중이다. 철저히 비밀리에 진행되는 르노나 GM사와 달리 BMW는 MNI E 700대를 만든 뒤 세계 주요국가 대도시에 배치하여 실제 정보를 확보하고 있다. 전기차는 친환경차인 것은 분명하지만 짧은 주행거리 그리고 높은 가격 등의 걸림돌이 있는 만큼 BMW사는 실제 소비자들이 전기차를 어떻게 받아들일지가 궁금했던 것이다.
MNI E는 가정내 220V를 통해 충전 시 약 8시간이 소요되고 급속충전소를 사용하면 약 3시간이 완충에 소요된다. 최대주행거리는 180km로 꽤 괜찮은 성능을 보여준다. 시장조사용이므로 실제로 양산될지는 아직 미지수다.
이외에도 1시리즈 쿠페를 기반으로 한 Active E(그림 13)를 개발하기도 하였다. Active E는 전기 자동차이면서 공간 활용도까지 높아 성인 4명이 타면서도 200리터의 트렁크 공간까지 확보하였다. 특별히 개발된 동기식 전기모터를 장착하여 최고출력 170마력, 최대토크 25.4kgm를 발휘한다. 배터리는 삼성SDI와 독일 보쉬 합작사인 SB리모티브가 개발한 리튬이온 배터리가 장착되었다.
이 모델은 경량화 구조에 맞는 부품배치를 특징으로 하여 전기모터를 뒤축에 완전 결합하고 그 위에 전력전자 장치를 배치하였다. 저중심 하중분산을 도입하여 전기차임에도 BMW만의 역동적 주행, 민첩한 핸들링이 가능하다. 제로백은 9초대이며 최고안전속도는 145km/h, 그리고 최대주행거리는 160km이다.
BMW사는 2013년 출시를 목표로 MCV(Mega City Vehicle)를 개발하고 있는데, 특히 주목을 끄는 것은 배터리팩의 탑재위치와 차체 패널을 강철이 아닌 카본 파이버 강화 플라스틱으로 하고 있다는 점이다. 이는 경량화를 위한 것으로 에너지 소비를 크게 줄일 수 있고 설계 측면에서도 맞춤형 부품 제작이 가능해 디자인면에서 자유도를 높일 수 있다. 궁극적으로는 약 300kg의 무게를 줄이면서 BMW만의 역동성을 살린다는 것이다.
BMW는 지금까지와는 다른 도심형 전기차의 필요성, 큰 배터리 용량, 전기차만의 특성을 고려한 안정성, 인구의 60% 이상이 대도시에 거주함으로써 주행방식이 변화하고 있다는것에 중점을 두고 있다. 대도시에서는 개인의 이동성이 중시되며 그로 인해 운전자의 행동 변화를 수용할 수 있는 자동차가 필요하다는 것이다. BMW가 개발하고 있는 전기 파워트레인은 세 가지 조건을 만족 시키는 것을 목표로 한다. 우선 Efficiency를 충족해야하고 운전자에게 즐거움을 주어야 한다. 더불어 미래에 대한 책임도 전제되어야 한다.
Efficiency는 에너지 소비의 효율성 제고와 유지비용 절감을 위한 경량 디자인이 포함된다. 즐거움은 경량디자인으로부터 자연스럽게 얻게되는 역동성이다. 책임은 환경과 지속가능한 자동차 사회, 재활용, 배터리 기술이다.
폭스바겐
폭스바겐은 골프 모델의 전기차 버젼 블루 e 모션(그림 14)을 공개했다. 골프 블루 e 모션 프로토타입 모델에는 한번 충전으로 최대 160km까지 주행할 수 있는 무게 80kg의 리튬이온 배터리가 장착되어 있으며, 최고출력 115마력의 성능으로 정지상태에서 100km/h까지 가속하는 데는 11.8초가 걸린다. 이 모델은 2011년에 500대 생산되어 주행 테스트를 실시하고 2013년부터 시판 예정이다.
그러나 폭스바겐의 첫 양산 전기차는 E-up(그림 15)이 될 예정이다. 소형 전기차로 8kwh 리튬 이온 배터리 팩을 탑재하고 최대 135km를 주행한다. 제로백 가속력은 다소 느린 11.3초. 전기모터의 155lb-ft의 토크로 3.5초만에 50km/h에 이른다. 고속도로에서의 스피드는 136km/h이다.
243kg의 배터리는 섀시 아래에 위치하며, 승객과 짐을 위한 넓은 공간을 제공한다. 무거운 배터리에도 불구하고 통합 드라이브 트레인을 적용하여 E-UP의 무게는 1,153kg이다. 충전시간은 가정용 플러그로 약 5시간이 소요된다고 한다. 이 모델 역시 2013년 양산을 목표로 하고 있다. 즉 E-up 기반 전기차가 폭스바겐의 첫 양산 전기차가 되며, 전기차 버젼의 골프, 제타 그리고 파사트로 이어질 것으로 보인다.
Modulowatt
Modulowatt는 미래 전기자동차의 충전방식의 표준화를 위해 앞장서고 있으며, 전기자동차의 사용 확대를 위한 점진적이고 총괄적인 접근을 도모하고 있다. 전기자동차의 채택을 가속화 하는데 중점을 두며, 이것으로부터 전기자동차의 도시내 사용을 일반화시키고 대량으로 보급하는데 목적을 둔다. 전기자동차를 충전하기 위해선 전기플러그를 꽂고 충분한 시간을 대기할 수 있는 스테이션들이 도시 곳곳에 충분히 존재하여야 하는데 현실상 기존의 도시 내부에 이렇게 많은 공간을 준비하긴 쉽진 않다. 그래서 나온 것이 바로 이 Modulowatt 프로젝트이다.
Modulowatt 프로젝트의 주된 아이디어는 충전, 충전비용 계산, 지불 등의 전기자동차의 사용에 관련된 조작들을 간략화하고 안전화하는 것이다. 이는 모든 전기자동차에 적용되는 도로변 자동 충전 시스템으로 전기자동차의 보급 확대에 체계적인 방법을 제시한다. 이를 위한 주된 요소들로 자동 충전 솔루션, 지능형 충전 단자, 주차/충전 모델 그리고 전기자동차간 그리고 차와 인프라간 접속 인터페이스의 표준화가 있다.
자동 충전 솔루션
자동 충전 솔루션을 위해 AMARE(Accrochage Mecanique Automatique a Rendez-vous Electronique, 그림 16)이라 불리는 장치가 사용되는데 이는 충전 단자와 자동차 앞쪽의 충전 인터페이스 단자를 기계 로봇팔이 자동으로 찾아서 연결해주는 장치 그리고 첫 번째 차 뒤로 일렬로 들어서는 차들 사이의 접속장치를 다 통합한 장치이다. 뒷차들은 일정거리에만 들어서면 자동으로 앞차의 충전단자로 유도되어 접속 되도록 할 방침인데 이를 위해 INRIA와 VALEO와 협력하고 있다.
이 통합 시스템은 하나의 충전단자를 자동차 여러 대가 효율적으로 공유할 수 있도록 하여 도시내부의 충전소 부족 문제를 해결 할 수 있고, 자동차에서 운전자가 내리지 않아도 자동으로 충전 및 결제가 가능한 시스템이다. 즉 전기자동차들이 이 시스템에 맞는 표준화된 충전 인터페이스를 장치하고 있어야 가능하다.
중가에 한 전기자동차가 충전이 완료되어 빠져나가면 뒤에 있던 전기자동차들은 자동으로 제일 앞쪽차에 다시 연결이 되어 끝까지 충전이 된다. 한 충전 단자에 최대 5대까지 동시 충전이 가능하다고 한다. 그리고 이 시스템은 자동차들이 기차처럼 연결가능하게 하므로 후에 나올 Autolib 같은 시스템에서 자동차들을 단체로 이동시킬때 군집이동 가능하게 해주는 이점도 있다.
지능형 충전 단자
전기자동차의 빈번한 충전의 필요는 충전 인프라와의 빈번한 정보 교환을 요구한다. 그러므로 이들 사이에 편리하고 안전한 커뮤니케이션 방식이 필요한데, 특히 충전이 완료되고 결제처리가 될 때 더욱 그러하다.
이를 해결하기위해 전기자동차 각각 휴대전화의 IMEI 같은 고유 식별번호를 부여하여 인프라 네트워크상에서 쉽게 식별이 가능하도록 하고 전력 공급회사의 해당 계좌에 쉽게 연결시킬 수 있다. 즉 이 식별번호로 인해 편리하고 안전하게 결제가 가능하다. 충전단자와 자동차간 정보교환에도 원거리 통신에 사용되는 방식으로 암호화하여 안전성을 높혔다.
점진적이고 지속되는 보급
전기자동차와 마찬가지로 이러한 인프라의 보급이 한순간에 이루어지지 않고 점진적으로 이루어지기 때문에 투자자들에게도 알맞은 점진적이고 지속적으로 이윤을 얻을 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해 Modulowatt는 같은 고유번호 식별&자동결제 개념을 먼저 일반자동차 적용을 하고 그로부터 생긴 노하우와 이득으로 전기자동차용 서비스를 시작하고, 점진적으로 Modulowatt의 표준에 맞는 자동 충전 시스템을 보급해 나가는 방법을 제시하고 있다.
Modulowatt는 2010년 파리 모터쇼에서 충전단자와 자동차들이 연결되는 성공적인 데모(그림 19)를 선보였다. 아직 차간 전력 전송과 데이터 전송이 완성되지 않았지만 2011년 말에는 이 부분까지 완성할 예정이다.
전기자동차의 보급은 자동차 생산뿐만 아니라 부품업체, 인프라, 밧데리 업체, 네트워크 관리 등 많은 분야가 협업해야하는 사업으로 Modulowatt의 사업은 이를 위한 아주 좋은 예라고 할 수 있고 우리나라가 이 분야를 선점하기 위해서 눈여겨 봐야할 상대이다.
Autolib
프랑스 파리에는 Velib라는 공용 자전거 렌탈서비스가 한창이다. 시내 곳곳에 자전거 스테이션이 있고 스테이션에서 자전거를 빌려서 원하는 곳까지 타고 가서 근방의 스테이션에 세워놓는 방식이다. 파리시에서는 이러한 방식을 자동차 렌탈까지 확대하려는 프로젝트를 진행 중이다. 미니 전기자동차를 도시 곳곳의 스테이션에서 자유롭게 렌탈하고 목적지 주변의 스테이션에 세워놓는 방식의 세계 최초의 전기차 freeysharing 형식이다.
이 서비스에 채택된 전기차는 이탈리아의 Bollorex사에서 생산하는 4인승 파란색 모델이다(그림 20). 발표된 바에 따르면 이 모델의 완충시 주행거리는 250km이고, 일반적인 자동체 렌탈 서비스와 달리, 미리 자동차를 예약할 필요가 없고 원래 빌려온 곳으로 되돌려 줄 필요도 없다.
파리를 포함하여 파리를 둘러싼 위성도시들이 참여하며 총 1000개의 스테이션이 신설되고 3000개의 전기차가 투입될 예정이다. 스테이션들의 대부분은 도로변 주차공간에 마련될 예정이고 나머지는 지하공간에 위치하게 된다. 첫 서비스는 2011년 10월에 시작되고 2012년까지 전체 서비스를 시작하는 것을 목표로 하고 있다.
이용자는 반드시 운전면허 소지자여야 하고 1년 약정 시 매달 12유로를 내고 첫 30분은 5유로, 두 번째 30분은 4유로, 그 다음부터는 6유로씩 요금이 부과된다. 1주일 약정요금은 15유로이고 첫 30분은 7유로, 두 번째 30분은 6유로 그리고 다음은 8유로이다. 하루 약정도 가능한데 요금은 10유로이며 시간에 따른 요금은 1주일 약정과 같다. 가족들은 10% 할인을 받을 수 있으며 사고시 최대 500유로 까지 벌금이 있을 수 있다.
사용자는 먼저 Autolib 사업장에서 가입을 해야한다. 사업장은 파리의 구와 위성도시별로 1~2개씩 설치될 예정이다. 가입 후 약 800여 명의 직원들이 직접 전기차의 작동방법을 설명해 줄 것이다.
가입자는 비밀번호가 부여된 전자카드를 부여받고 이를 이용하여 자동차 시동을 걸 수 있다. 최소 20분전에 인터넷이나 전화 또는 스테이션에서 직접 자동차를 예약하여야 한다. 예약시 90분 동안 도착지역 스테이션에 자리를 예약할 수 있다. 자동차가 도킹시스템에 제대로 도킹되면 제대로 반납된 것으로 간주된다. 이용자가 자동차를 부여받았을때 자동차 상태가 좋지 않으면 자동차에 있는 전자통신 시스템으로 이를 바로 알릴 수 있다.
이 사업을 위해서 5천만 유로가 투입되었고 나머지는 Bollorex사에서 감당한다. 당사는 향후 12년 동안 총매출 10억 유로와 20만 명의 이용자를 기대한다. 전기차 한 대당 파손비용은 최대 3천유로까지 예상되며 Bollorey사는 총매출 최대 6천만유로까지 손해를 감당한다.
Autolib은 자동차 소유에 대한 새로운 개념을 심어주고 가장 친환경적 모델이며 전기자동차의 성공적 모델로서 자리매김할 것이라 기대되고 있다.
한국의 전기자동차 개발 현황
카이스트 온라인전기자동차 OLEV
카이스트는 배터리 및 충전 문제를 비롯한 전기자동차가 가지는 문제를 해결함과 동시에 대한민국의 융합 신산업을 창출하고 세계 자동차 산업의 미래를 선도할 'x온라인 전기자동차(OLEV)'x를 개발하고 있다. OLEV는 정차 및 주행 중에 도로에 매설된 전력선으로부터 무선으로 전력을 전송받아 구동 에너지로 사용하거나 배터리를 충전하는 신개념의 전기자동차로서 전기자동차의 상용화를 크게 앞당길 수 있는 녹색 기술이다.
온라인전기자동차는 차량에 장착된 배터리를 통해 전력을 공급받아 운행되는 기존 전기자동차와는 달리 차량에 장착된 고효율 집전장치를 통해 주행 및 정차 중 도로에 설치된 급전라인으로부터 전력을 공급받아 운행하며, 자동차의 배터리는 급전이 불가능한 비상시에만 사용하므로 기존 전기자동차 배터리 용량의 약 1/5 수준으로 축소된 신개념 전기자동차이다(그림 23, 24).
2009년에는 급전/집전시스템의 원천기술 개발과 시험시제품 개발을 완료하였고, 2010년에는 온라인전기버스와 온라인전기승용차를 위한 실용화 기술개발 및 실용 시제품 개발이 완료되었다. 2011년에는 이들의 상용화 기술개발에 몰두하고 2012년까지 상용제품들의 개발을 완료하는 것을 목표로 하고있다. 서울시, 제주도, 대전시 등에서 시험과 시범사업이 진행중에 있다.
온라인전기자동차는 많은 파급효과들을 기대할 수 있다. 기술적으로는 온라인전기자동차의 주행 중 충전기술과 스마트 도로 기반 차량 간 제어기술을 통해 세계 관련기술의 표준화를 주도할 수 있다. 또한 IT, 자동차, 도로기술의 결합을 통한 융복합 부품기술의 발전으로 미래기술을 선점하고 유관산업으로의 시너지 효과를 극대화한다. 산업 경제적으로는 전기자동차의 보급을 가속화 할 수 있다.
원자력 발전비중(현재 40%, 2030년까지 60%로 확대)이 큰 우리나라의 사정을 감안할 때 전기자동차의 보급을 늘리면 원유 수입이 줄어, 세계 5위의 석유수입국으로서의 석유수급에 대한 부담을 완화시킬 수 있고, 청정개발체제 사업으로 인정받을 수 있다.
사회적으로는 연간 36억 불의 매출 증대 효과와 토목건설, 에너지, 전기전자 등의 분야에서 대규모의 신규 일자리 창출 효과를 누릴 수 있으며, 주행 중 이산화탄소를 전혀 배출하지 않고 전기 발전시의 이산화탄소 배출량을 감안하더라도 동급의 가솔린차 대비 절반 수준이어서 친환경적이며, 도심 친화적인 사회의 조성이 가능해진다.
카이스트에서 독자 개발한 온라인 전기자동차는 공진형 자기유도 전력전자기술에 기초한 새로운 것으로 전력효율은 미국 캘리포니아 버클리 대학 PATH팀(Partners for Advanced Transit and Highways)이 달성한 60% 보다 훨씬 높은 80% 수준으로서, 실용화가 가능한 효율에 도달한 것으로 평가되고 있다.
또한 도로 인프라 구축에 필요한 시설단가도 미국(10~15억 원/km)의 1/5 이하로 낮출 수 있을 것으로 예상되어 배터리 전기자동차 상용화의 또 다른 걸림돌인 막대한 충전소 건립비용을 획기적으로 줄일 수 있을 전망이다. 이와 함께 여러 대의 온라인 전기자동차가 마치 기차처럼 무리지어 운행하는 군집주행도 가능하다.
전기자동차의 군집주행을 통해 극심한 교통정체를 극복하고, 차량의 공기저항을 최소화함으로써 전체 에너지 사용량을 최소화할 수 있다. 아울러 도로 급전선에 함께 매설된 센서를 이용해 차량 스스로 자율주행이 가능하기 때문에 실용화되면 운전대를 놓아도 도심에서 자동차 스스로 운전을 하고 교통사고도 크게 낮출 수 있다.
레오모터스
레오모터스는 전기자동차를 개발생산하고 있으며, 전기자동차 업계 및 플러그인 하이브리드 전기차를 생산하고자 하는 세계적인 자동차 업체들에게 핵심 전기구동장치를 공급하고 있다.
파워 매니지먼트
RPM이 올라감에 따라 토크가 저하되는 전기모터의 약점을 디지털 솔루션으로 보완하여 각 1000RPM 영역대에서 최적의 토크가 출력되도록 하였다. 그리고 언덕 주행시에는 지속적으로 높은 암페어가 사용되어 모터발열로 인한 오작동 방지를 위해서 디지털 솔루션을 개발하였다.
팽이를 돌릴때 채찍질을 가해서 계속 힘차게 돌게 하는 것처럼 높은 전압을 넣어 모터가 힘차게 돌게 한 뒤 전기를 단절하는 동작을 반복하여 차량이 언덕을 올라갈 수 있는 충분한 힘이 발휘되게 하면서도 모터는 중간 중간에 충분히 쉴 수 있게 하여 발열과 에너지 낭비를 줄이는 솔루션이다.
디지털 컨버젼스
전기차의 3대 요소인 배터리, 컨트롤러, 모터는 상호 디지털적으로 연결되어 있는데 이들에 대한 최고의 패키징을 이루는 기술을 레오는 보유하고 있다.
파워 트래인
레오사의 전기차용 파워트레인은 모터, 컨트롤러, 배터리 파워 팩 일체형 패키지로 내연엔진 파워트레인의 성능을 능가하여 130km/h 고속주행에 적합하고 고속에서 지속적인 토크 유지가 가능하며 언덕에서도 충분한 토크를 발휘한다. 2000cc 미만부터 10,000cc급까지 가능하고 멀티모터 체결로 초대형 차량도 대응할 수 있다.
다 채널 배터리 매니지먼트 시스템
전기 자동차의 배터리는 2.7~4.2V 사이에서 파워가 공급된다. 배터리 충전과 방전 시 셀 간의 전압 차가 높을 경우엔 셀에 과부로 연속적으로 기능을 상실하는 셀 도미노(Cell Domino) 현상을 초래한다.
배터리의 충전과 방전 시 전류를 완벽하게 제어해서 배터리가 제 용량의 전력을 충분히 저장했다가 방출할 수 있도록 하며, 배터리에 온도가 과도하게 올라갈 경우 배터리를 정지시키거나 쿨링팬이 자동으로 돌아가게 하여 값 비싼 배터리의 셀이 순차적으로 파괴되는 것을 근본적으로 방지한다. 현존하는 최고의 셀 밸런싱은 배터리 전압이 3.8V 이상 일 때 0.05V까지 셀 밸런싱하는 기술이다.
반면 레오는 전 볼트 영역대에서 0.05V를 밸런싱하고 4.0V 이상에서는 0.01V까지 밸런싱 하는 기술을 세계 최초로 개발하여 배터리가 균일하게 충전되고 방전 될 수 있도록 한다. 또한 배터리의 상태 정보를 자동차에 탑재된 정보처리 장치에 보내 정보분석을 하거나 분석된 정보를 모니터 상에 표시할 수 있어 운전자는 항상 배터리 충전상태, 사용현황, 잔여 용량 등 매우 상세한 정보를 알 수 있다. 레오사에서 공급하고 있는 시스템에는 48V, 72V, 100V, 300V용이 있다.
아연 공기 연료전지
레오는 미래자동차의 패러다임을 바꿀만한 차세대 연료전지인 아연공기 연료전지(Zinc-Air Fuel Cell, ZAFC)를 이용한 전기차동차용 발전기 개발에 성공하였다. ZAFC 발전기는 완두콩 크기의 아연구슬을 연료로 이용하는데, 발전기에 자동 투입되는 아연구슬이 산화되는 과정에서 전기를 생산하며, 생산된 전기가 배터리에 자동 저장 되는 것이다.
이와 같은 발전기를 이용하면 순수 전기 자동차의 최대 단점인 운행거리 제약의 문제가 해결된다. 이 발전기의 발전에너지 밀도는 리튬폴리머(LI-PO) 배터리에 비해 두 배가 넘고 크기는 배터리의 절반 밖에 되지 않으며, 고가의 원자재를 사용할 필요가 없기 때문에 생산비용도 리튬 폴리머의 5분의 1수준이 채 안된다. 또한 아연이 산화되는 과정에서 아무런 공해 물질이 배출되지 않으며, 폭발이나 화재 위험성이 없다.
ZAFC는 이미 오래전에 일회용 배터리로 개발되어 보청기와 가이 사이즈가 작으면서도 고효율의 에너지를 내는 용도에 사용되어 왔었다. 그러나 ZAFC를 전기자동차용으로 만드는 기술은 꿈의 기술로 여겨져왔었다.
하이브리드카를 시장에 내놓고 있는 세계 굴지의 자동차 메이커인 도요타나 혼다 같은 대기업들도 전기 자동차용 ZAFC 발전기 개발에 나섰지만 아직도 자신들이 특허를 낸 것처럼 자동으로 연료를 주입하고 발전을 중도에 차단하거나 재개하며, 슬러지(산화아연)를 자동으로 모으는 장치를 개발하지 못해 상용화에 어려움이 있다. ZAFC 발전기에 연료로 사용되는 아연은 지구상에 가장 풍부한 광물이다.
레오의 고속 전기버스
레오모터스는 2009년 11월 16일 순수 국내기술로 고속 주행이 가능한 전기 버스를 개발, 실험 주행을 완료했다. 레오모터스는 순수 국산 부품만을 이용하여 24인승 전기버스를 개발, 최고 시속은 법적상한선인 110Km, 일 회 충전 시, 200Km를 주행 할 수 있다. 지금까지 몇몇 전기 버스가 선보이기는 했지만 모두 저속이나 중속으로만 달릴 수 있었다. 고속도로 주행이 가능한 전기 버스가 개발된 것은 레오모터스의 전기 버스가 처음이며, 이로서 본격적인 대중교통의 전기 자동차 시대를 기대할 수 있게 되었다.
CT & T
시티엔티는 국내 전기자동차 업체 중 유일하게 전기모터 기술과 배터리 기술을 모두 보유한 회사이다.
시티엔티의 e-ZONE
이 차량은 중국, 미국, 일본 그리고 유럽까지 판매된 양산차이다. 한 달 1500km를 주행한다고 가정했을 때 전기료가 단돈 만원이면 충분하다는 계산이다. 완충시 주행거리는 납축배터리를 사용한 모델은 최대 50km, 리튬폴리머배터리를 사용한 모델은 최대 100km를 주행 할 수 있다고 한다.
이 모델은 도시형 전기차 중 국제 충돌 안전기준을 만족한 유일한 모델이다. 충돌시에도 승객을 완벽히 보호하는 고강성 알루미늄 프레임을 사용한 결과다. 뛰어난 승차감의 승용차용 4륜 독립 현가장치를 사용하였고, 고효율 메인모터 및 감속기를 채택 그리고 한쪽 라인이 고장나도 제동이 가능한 독립 2계통식 유압 디스크 브레이크를 장착하였다.
모터콘트롤러(MCU)
시티엔티는 전기자동차에 들어가는 모터 컨트롤러(MCU)를 개발하였다. 모터 컨트롤러는 배터리의 힘을 모터에 전달하고 모터의 성능을 조절함으로써 전기차의 속도를 제어하는 핵심부품 중 하나이다.
이 모터콘트롤러는 정격 용량 7Kw의 저압·y 대전류 용의 전기차용 모터컨트롤러(MCU)로서 제어방식은 속도 및 출력 전류 피드백에 의한 간접벡터 제어와 공간전압벡터 PWM 방식이며 토오크제어를 채택, 일반 승용차와 같은 운전특성이 나오도록 하였다.
저압·y 대전류를 흘리기 위한 파워모듈 설계 기술과 파워모듈을 스위칭하기 위한 드라이브 회로 기술 등 자체기술을 확보하였고, 전원측으로 에너지 회생 및 전기제동을 적용하였으며, 전기제동을 적용함으로서 정지시 제동력이 좋아지도록 하였다. 또한 e-ZONE에 맞는 최적화된 모터콘트롤러(MCU) 개발로 기존의 외산 도입품에 비하여, 고속운전 시 에너지 소모가 20% 정도 절감되는 효과가 있다.
일반적으로 모터를 적용한 전기차에서 저속영역인 정토크 영역에서는 가속시 아무런 문제가 발생되지 않지만, 고속영역인 정출력 영역에서는 현재까지 나와있는 제어방법을 사용하여 전기차를 가속하면 가속이 빨리 되지 않는 현상이 발생된다. 이번에 개발된 모터컨트롤러(MCU)는 정출력 영역 운전 시에도 가속특성이 좋아지도록 새로운 제어 기법을 적용하였으며, 고속영역에서의 운전 시에도 가속이 빨리 되도록 하였다.
전기차 렌탈 사업
시티엔티는 렌탈 회사인 KT렌탈과 도시형 전기차 e-ZONE 500대 납품을 통해 전기차 렌탈 사업을 공동 추진키로 하였다. 프랑스의 Autolib과 다른 일반 카렌탈 사업에 전기차를 도입만 한 사업내용이다. 전기차 렌탈사업을 우선 전남도와 함께 추진키로 하고 전기차의 생산과 공급은 당사가, 그리고 전남도에 대한 영업과 운영은 KT렌탈이 각각 맡을 예정이다.
다른 모델
도시형 모델 외에도 짐운송용 모델과 골프카 등 다른 모델도 생산하고 있다.
현대자동차 블루온
현대자동차가 개발한 국내 첫 양산형전기차 ''블루온''은 국내 전기차 기술력을 한 단계 끌어올렸다는 평가를 받고 있다. 미국 쉐보레 볼트, 일본 미쯔비시의 아이미브 등이 장악하고 있는 전기차 시장에 국내 기술로 당당히 경쟁할 수 있다는 토대를 마련했기 때문이다.
지난해 8월 일반에 첫 공개된 블루온은 1년여의 연구기간 동안 400억 원의 개발비가 투입되어 완성됐는데 아이미브 보다 한수 위라는 평가를 받고 있다. 유럽 전략 소형 해치백인 'i10''을 기반으로 개발된 블루온은 전장 3585mm, 전폭 1595mm, 전고 1540mm의 차체 크기를 갖춰 컴팩트한 이미지로 구현됐다.
고효율의 전기모터와 함께 국산화 개발에 성공한 16.4kWh의 전기차 전용 리튬이온폴리머 배터리가 탑재되어 최고출력 81ps(61kW), 최대 토크 21.4kgㆍm(210Nm)의 동력 성능을 갖췄다. 또 블루온의 최고 속도는 시속 130km며 정지 상태부터 시속 100km에 이르는 시간은 13.1초다. 특히 전기 동력 부품의 효율을 향상시키고 전자식 회생 브레이크를 적용해 1회 충전으로 초기 목표 130km 대비 10km 늘어난 최대 140km까지 주행이 가능하다.
일반 가정용 전기인 220V를 이용한 완속충전시에는 6시간 이내에 90% 충전이 가능하고 380V의 급속 충전 시에는 25분 이내에 약 80%를 충전할 수 있다.
블루온은 국내 전기차 관련 기술을 한 단계 끌어올렸다는 평가를 받고 있다. 핵심인 배터리의 성능 향상을 이뤘으며 대중화를 위한 전기공급장치도 전국적으로 설치되는데 이바지할 전망이다. 블루온은 지경부, 환경부 등 정부기관 및 지방자치단체에 제공해 시범 운행 할 계획인데 내년 8월까지 충전 인프라 개발 및 검증, 일반 홍보용으로 활용된다.
현대·y 기아자동차가 내년에 블루온 500대를 양산하는데 이어 2012년에는 CUV 전기차 모델 대량 생산에 돌입할 계획이다. 이를 통해 2012년 말 전기차 생산대수를 2500대로 늘릴 방침이다. 기차 전기차는 준중형급으로 우리나라 소비자의 성향에 맞고 완충시 최대 거리는 120km가 될 것으로 예상된다. 현대차는 2012년 말까지 양산 예정인 2500대의 차량에 SK에너지 배터리를 적용할 예정이다.
한국화이바 전기버스 e-Primus
한국화이바에서 제작한 이 전기 버스는 240kw급 전기모터를 장착하여 환산마력 326마력의 출력을 발휘한다. 최고시속 100km/h로 시내버스로 주행하기엔 충분한 수치이고, 다른 도시형버스의 제원과도 동일하다. 경사각 30% 등판능력을 발휘하며 무엇보다도 20~30분 급속충전이 가능하다는 점이 최대의 장점이다.
1회 충전으로 약 110km 정도의 거리를 주행할 수 있다. 현재 투입중인 남산순환버스 노선에 투입되어 운행되고 있는데 주행거리가 그리 길지 않으므로 큰 문제가 없다.
배터리는 리튬 이온폴리머 배터리를 채용하고 있으며 613V의 출력으로 차량에 고압전기를 제공한다. MCU(Motor Control Unit)에 의해 AC380V의 교류전력으로 변환이되어 모터를 구동하게 된다. 전기버스의 특성상 변속기가 없이 감속제어기로 속도를 조절하게 되며 별도의 보조 브레이크인 리타더가 장착되어 있다.
현재 국내에서 생산되고 있는 저상버스는 전륜 차축이 모두 일체차축 저상액슬을 사용하고 있는데 반해, e-Primus는 독립현가 저상액슬을 사용하고 있다.
기존 CNG 연료용기가 있던 부분은 대용량 배터리가 위치하고 있으며 엔진룸 공간은 전기장치, 변환장치, 컨트롤장치들이 위치하고 있으며 구동모터로 차량에 동력을 전달하고 있다. 기존 버스에 비해 무게가 많이 나가는 덩치 큰 부품들이 많이 사라진 것과 탄소섬유 복합 바디 재질로 인해 차량무게가 약 2톤 정도 더 가볍다.
LG화학 전기자동차용 배터리
LG화학은 볼보에 이어 프랑스 1위 업체이자 유럽 3위인 르노도전기자동차용 배터리 고객사로 확보함으로써 급성장하고 있는 유럽 전기차 시장에서 경쟁사보다 한 발 앞서 시장을 선점할 수 있게 됐다. LG화학은 최근 르노의 초대형 '순수 전기차 프로젝트'의 리튬이온 배터리 공급업체로 최종 선정되었다. 전기차 양산 규모 등을 감안할 경우 지금까지의 공급계약 중 가장 큰 규모가 될 것이다.
특히, 르노는 제휴사인 닛산과 함께 전기차 기술력을 보유하고 있으며, 2012년까지 50만대 규모의 전기차 양산 능력을 확보하기 위해 세계 각지에 생산공장을 건설하고 있는 등 전기차 분야에서 가장 공격적인 행보를 보이고 있다.
LG화학은 지금까지 현대기아차, GM, 르노, Ford, 장안기차 등 전 세계 총 8곳의 글로벌 고객사와의 공급계약을 발표했다.
한편, LG화학은 올해 총 400여명의 R&D 인력을 채용할 계획이며, 특히 차세대배터리 관련 R&D 분야에는 500억원 이상을 투자해 최고의 기술을 지속적으로 확보해 나갈 계획이다.
또한, 전 세계 고객들을 대상으로 안정적인 공급 대응력을 갖추기 위해 국내 및 해외 현지 공장 건설에도 박차를 가하고 있다.
국내의 경우 충북 오창 산업단지에 위치한 오창테크노파크에 2013년까지 총 1조원을 투자해 전기자동차용 배터리 생산공장을 건설하고 있으며, 하반기부터 GM, 현대기아차 등에 물량을 본격 공급하고 있다.
이와 함께 미국 미시건주 홀랜드시 현지에는 총 3억불을 투자해 하이브리드 자동차 기준으로 약 20만대 분량의 배터리 셀을 공급할 수 있는 현지 공장을 건설해 2012년부터 첫 상업생산을 시작할 계획이다. 한편, LG화학은 글로벌 고객사 추가 확보를 통한 공급 물량 확대에 대비해 국내와 미국 외 유럽 및 기타 지역의 현지공장 건설도 적극 검토하고 있다.
SB리모티브
SB리모티브는 2008년 9월 독일의 보쉬와 한국의 삼성SDI의 합작으로 설립됐다. SB리모티브는 리튬이온 전지 기술과 자동차 시스템 경험을 바탕으로 미래 자동차용 전지사업을 만들어 가는 핵심 기술을 가지게 될 것이다.
양사는 장기적으로 리튬이온 배터리를 자동차에 가장 적합하게 개발 및 양산해 하이브리드 및 전기자동차용 배터리 시장을 개척한다는 목표를 세웠다. 2013년까지 SB리모티브에 총 5억 달러를 투자할 계획이다.
현재 SB리모티브는 아시아, 유럽, 북미 세계 주요 지역 3곳에 주요 거점을 마련하고 글로벌 진출을 위한 발판을 마련했다. 경기도 기흥에는 SB리모티브의 본사가 위치하고 있으며, 본사에서는 셀 연구개발 및 품질 관리를 담당하고 울산에는 배터리 양산을 위한 전용라인이 자리잡고 있다. 독일의 슈트트가르트 포이에르바흐에서는 배터리시스템 개발, 양산전 시제품(Prototype) 및 배터리 시스템 개발이 이루어지고 있다.
SB리모티브는 이미 기술과 제조경쟁력을 바탕으로 BMW와 공급계약을 체결한 바 있다. 지난해 초 BMW는 자사의 첫 양산 전기자동차인 메가시티 전기자동차에 SB리모티브의 리튬이온 배터리를 전량 탑재한다. 현재 SB리모티브는 BMW의 컨셉차인 액티브E(Active E)에 배터리를 공급하고 있으며 BMW는 내년부터 전기자동차 시양산 체제에 돌입할 예정이다.
뿐만 아니라 미국의 델파이사에 하이브리드 상용차용 리튬이온 배터리를 10년간 단독으로 공급하기로 하고, 미국의 자동차메이커인 크라이슬러사에 피아트 500EV 전기자동차용 배터리 팩을 공급하기로 하는 등 전기이륜차에서 자동차, 상용차에 이르기까지 다양한 사업포트폴리오를 갖출 수 있게 됐다.
사업 목표 달성도 및 국내파급효과
현재 우리나라는 전기자동차용 배터리 시장에서만 두각을 나타내고 있을 뿐, 실제 전기자동차 제작에 있어서는 기존 가솔린 차량을 전기자동차로 개량하는 것을 크게 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 정부차원의 지원계획에서 전기자동차 관련 계획은 제대로 잡혀있지 않다는것을 잘 알고 있다.
반면 유럽은 전기자동차 자체의 개발은 물론 충전인프라 확장 및 서비스사업들을 체계적이고 조직적으로 준비 중에 있다. 즉 우리나라는 기술 하나하나에 강점을 가지고 있다면, 프랑스/유럽은 기술들과 사회를 통합하여 시스템화하고 이를 통한 전기자동차 생태계를 창조해나가는데 강점을 가지고 있다.
소개된 프랑스/유럽 연구들을 기반으로 무공해 전기자동차 산업을 새로운 블루 오션으로 제시하면서 국내 자동차 산업의 고도화 필요성을 강조 하고자 한다. 프랑스/유럽연합이 이미 전기자동차 개발을 이미 한발 앞서 전략적으로 시작한 만큼 이를 벤치마킹하고 후발주자 이지만 IT 기반이 탄탄한 국내의 기술 이점을 최대한 활용한다면 전기자동차분야에 있어서 오히려 더 앞선 성과를 발 빠르게 낼 수도 있다.
우리도 우리가 가지고 있는 자동차 전장 관련 기술, 자동차 내 외부 네트워크 기술, 유비 쿼터스 센서 네트워크 기술개발 등 자동차 산업과 임베디드 기술의 융합을 이루어 한국이 미래 세계 자동차 산업의 중심에 설 수 있도록 노력하여야 한다.
이러한 전기자동차 산업 육성은 엄청난 산업 파급효과를 가져올 것으로 기대된다. 전기자동차의 원천기술인 전기모터 및 고효율 고용량 배터리 그리고 브레인 역할을 하는 센서/비전, ITS 통신부품 및 모듈 등 원천기술을 개발함으로써 급속도로 발전하는 IT 기반 전기자동차산업에 빠르게 진입할 수 있을 것이다. 자동차 제조 기술의 융복합화에 따라 자동차용 무선통신 기기, 콘텐츠, 텔레매틱스 기기, 소재기술 등 첨단 IT 산업을 비롯해 첨단 BT, NT 산업 분야에서도 동반성장이 가능할 것이다.
그러나 이러한 전기자동차 산업은 기술력만 가지고 성공할 수 있는 사항이 아니다. 다가올 미래사회의 모습을 미리 예측하고 사람들의 거주형태, 운전자의 행동변화를 적절히 예측하여 사업모델을 잘 세워서 전략적으로 준비해야 좋은 성과를 기대할 수 있을 것이다.
사업 결과의 활용
본 보고서에 소개된 프랑스/유럽 프로젝트들 그리고 상용화된 시스템들을 국내 각 연구소 및 기업들에 배포하여 프랑스/유럽연합의 전기자동차관련 모든 개발 및 사업들을 벤치마킹할 수 있게 고무한다.
특히 전기자동차관련 생태계 조성에 대하여 우리나라가 많이 뒤쳐져 있기 때문에 이 부분의 중요성을 강조하고 유럽 여러 기업들과 정부가 서로 어떻게 협력하여 이런 사업을 준비하는지를 연구하고 우리나라도 하루빨리 대처하여 서로 협력하면 빠른 성과를 거둘 수 있을거라 생각된다.
전기자동차는 전기를 사용하는 만큼 전기수급에 상당한 영향을 받을 것이 확실하다. 전기수요가 늘어나면 전기의 비용도 높아질테고 전기를 생산할 때 발생하는 이산화탄소에 대한 탄소세가 적용된다면 비용은 더 높아져 전기자동차의 장점은 점차 가치 하락할 지도 모른다.
이러한 문제점을 해결할 수 있는 대안이 바로 스마트그리드이다. 지능형 전력망을 통해 전기의 사용량이나 가격이 낮은 심야나 신 재생에너지를 통해 발생된 전기를 담아 두었다가 필요한 곳에 사용할 수 있도록 하는 것이다. 즉 전기자동차 산업의 성공을 위해서는 스마트그리드가 빠져서는 안 될 아주 중요한 핵심중의 핵심이다.
우리나라의 초고속 인터넷 망을 비롯하여 IT 기술을 십분 활용하여 스마트그리드 기술을 빠르게 선점한다면 전기자동차 생태계 조성에서도 빠르게 두각을 나타낼 수 있고 생태계 표준화에서도 큰 소리를 낼 수 있을 것이다.
Reference
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LG화학 http://www.lgchem.co.kr/
SB리모티브 http://www.sblimotive.co.kr
그림 1. 르노의 전기자동차 컨셉 4종
그림 2. 플루언스 전기차
그림 3. 캉구 전기차
그림 4. 트위지 전기차
그림 5. ZOE 전기차
그림 6. Quickdrop 방식 충전
그림 7. 푸조의 iOn 전기자동차
그림 8. 시트로엥 전기차 C-Zero
그림 9. 푸죠 BB1
그림 10. 메르세데스-벤츠의 슈퍼 전기차 SLS AMG E-CELL
그림 11. 메르세데스 벤츠의 A클래스 E-Cell
그림 12. BMW의 MINI E
그림 13. BMW의 Active E
그림 14. 폭스바겐의 블루 e 모션
그림 15. 폭스바겐의 전기차 E-up
그림 16. 자동 충전 솔루션 AMARE
그림 17. 자동 충전 솔루션 AMARE 일렬충전
그림 18. 자동 충전 솔루션 AMARE 지능형 충전단자
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그림 20. Autolib 서비스에 사용될 Bollorex사의 전기자동차
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그림 23. 온라인 전기버스 개념
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