[논문]국내 전기자동차의 필요성과 기술 개발 현황

손영옥

국내 전기자동차의 필요성과 기술 개발 현황 원문보기

손영옥 (한국산업기술평가관리원 그린카PD실)

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문제 정의

일 충전 120km 이상, 최고속도 125kph 이상, 동력성능 (0→100) 9초 이내 미니 고속 전기자동차가 개발되었으며, 개발된 플랫폼은 개방형으로서 전기자동차 산업에 진출하고자 하는 모든 업체가 사용할 수 있는 공통 플랫폼을 개발했다는 것이다.

제안 방법

본 과제에서 44개의 산·학·연 컨소시엄이 구성되어 플랫폼 및 공조시스템, 에너지 관리 최적화 기술, 모터/감속기, 전력변화시스템, 에너지저장장치, 충전기 등 6개 분야로 나누어 기술개발이 진행되었으며, 기존의 자동차 부품업체는 물론 New Player로서의 신규 진입 업체도 참여하여 기술개발 과제를 수행하였다.
이와 같이 현재 자동차는 변화의 중심에 서 있으며, 현재까지의 변화 속도와는 또 다른 차원의 격변기에 있다. 자동차 FTA 체결로 글로벌 경쟁시대로 이미 접어들었으며, 기후변화에 따른 규제강화로 신기술 및 신시장으로의 길로 접어들었다. 전기자동차 등 전력을 기반으로 하는 그린카 시장이 급격히 커지기 전에 정부 R&D 정책 지원 확대가 그 어느 때보다 절실한 때이다.
Ford는 2011년 말 FOCUS EV를 양산하였으며, 고성능 리튬이온 배터리를 장착하고 1충전 주행거리가 320km 이상인 신형 전기차 신모델을 2017년 출시 예정이다. 전기 자동차 시장의 판도를 바꾼 핫 아이콘으로 부상한 테슬라는 전기자동차의 새로운 개념을 제시하였으며, 전기차의 최대 단점인 1회 충전거리, 배터리 파워 부족, 전기 충전 인프라 문제점을 개선한 Model S를 출시하였다. 테슬라 Model S는 알루미늄 이용으로 차체중량 감소, 에너지 밀도가 높은 원통형 배터리 사용, 배터리팩 제어기술 로 안전기술 확보, 일충전 주행거리 400km 이상, 최고속도 190km/ h, 최대출력 225kW, 최대토크 430N·m, IT 플랫폼 기술을 적용하여 차별성을 꾀하였다.
테슬라 Model S는 알루미늄 이용으로 차체중량 감소, 에너지 밀도가 높은 원통형 배터리 사용, 배터리팩 제어기술 로 안전기술 확보, 일충전 주행거리 400km 이상, 최고속도 190km/ h, 최대출력 225kW, 최대토크 430N·m, IT 플랫폼 기술을 적용하여 차별성을 꾀하였다.

대상 데이터

일본에서 전기자동차에 대해 가장 빠르게 대처하고 있는 자동차 업체는 미쓰비시와 스바루이다. 미쓰비시와 스바루는 2009년 7월에 양산 전기자동차 i-MiEV와 스텔라 EV를 각각 출시하였다. Nissan은 2010년 일본, 미국, 유럽에서 5인승 해치백 EV ‘Leaf’를 출시하였으며, Leaf 는 소형차로 안전성(경사로 밀림방지, 소음방지 기능)과 실용성이 장점이며, 1충전 주행거리가 135km, 최고출력 81kW, 최대토크 259N·m의 성능을 가지고 있다.
테슬라 Model S는 알루미늄 이용으로 차체중량 감소, 에너지 밀도가 높은 원통형 배터리 사용, 배터리팩 제어기술 로 안전기술 확보, 일충전 주행거리 400km 이상, 최고속도 190km/ h, 최대출력 225kW, 최대토크 430N·m, IT 플랫폼 기술을 적용하여 차별성을 꾀하였다. 테슬라는 2015년에 Model-S에 이어 SUV 차량의 Model-X 또는 Model-3 등 다양한 모델을 2015년에 출시 예정이다.^[6]

후속연구

를 출시하였다. 2016년 상반기 이스라엘, 덴마크를 시작으로 유럽전역에 확대할 예정이며, 2016년 상반기에 최대주행거리 160km, 최대토크, 23.0kgm인 밴타입의 캉구 Z.E를 출시할 예정이다.
이에 따라 향후 개발 전략은 전기자동차의 경제적인 주행거리 연장 및 안전성 확보를 위하여 중소·중견기업을 중심으로 고효율 모터, 배터리 제어 시스템, 전장 시스템 고효율 일체화, 경량화 및 저에너지소모 열제어 등의 기술력 향상을 통한 경쟁력 확보가 필요하다. 아울러 양방향 충방전 시스템, 스마트 충전 시스템 등 충전인프라 지원시스템 기술 개발을 병행해야한다.
앞으로는 선진기술 경쟁력을 확보하기 위해서는 좀 더 세분화 된 기술 개발이 필요하며, 여기에 중소·중견 부품업체의 역할이 강조된다.
앞으로도 사용자의 부담을 최소화하면서 효과적으로 충전기를 보급 확산하기 위해서는 창조적인 아이디어를 기반으로 저비용 및 사용 편리성을 극대화 할 수 있는 신개념의 충전 시스템 개발이 필요하다.
이에 따라 향후 개발 전략은 전기자동차의 경제적인 주행거리 연장 및 안전성 확보를 위하여 중소·중견 기업을 중심으로 고효율 모터, 배터리 제어 시스템, 전장 시스템 고효율 일체화, 경량화 및 저에너지소모 열제어 등의 기술력 향상을 통한 경쟁력 확보가 필요하다.
이에 따라 향후 개발 전략은 전기자동차의 경제적인 주행거리 연장 및 안전성 확보를 위하여 중소·중견기업을 중심으로 고효율 모터, 배터리 제어 시스템, 전장 시스템 고효율 일체화, 경량화 및 저에너지소모 열제어 등의 기술력 향상을 통한 경쟁력 확보가 필요하다.
아울러 전기자동차 보급활성화를 위해서는 양방향 충방전 시스템, 스마트 충전 시스템 등 충전인프라 지원시스템 기술 개발을 병행해야한다. 전기자동차의 보급활성화를 통한 대중화에 대비하기 위하여 고전압이 사용되는 전기자동차의 감전, 화재, 폭발 등의 문제를 해결할 수 있는 안전 기술과 유지/관리에 있어서의 안전기준 정립 또한 필수적으로 고려하여 관련 정책이 마련되어야 할 것이다.
향후 그린카 기술 개발 방향은 다음과 같다. 클린디젤 자동차는 저공해 및 고효율화 기술 개발이 지속될 것이다. 하이브리드자동차는 2013년을 기점으로 일본 도요타자 동차의 주요 특허 종료로 기술 독주체제가 종료되어 시장 경쟁체제로 변환될 것으로 예상됨에 따라 가격인하 및 연비향상 경쟁 우위 기술 개발이 진행될 것으로 판단된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

전기자동차, 수소연료전지자동차, 하이브리드자동차와 같은 전력기반차 판매가 필수적인 이유는?

<그림 1>에서 보는 바와 같이 자동차 환경규제는 연간 5% 이상 강화하고 있으며, 기존 내연기관 차량만으로는 규제를 만족시키기가 매우 어렵다. 이를 만족시키기 위해 서는 ZEV(Zero Emission Vehicles)로 분류되고 있는 전기자동차, 수소연료전지자동차를 포함하여 전체 평균 연비를 만족시킬 수 밖에 없으며, 기존 내연기관 외에 전기 동력을 생성하여 구동하는 전기자동차, 수소연료전지자동차, (플러그인)하이브리드자동차 등의 전력기반차 판매가 필수적인 이유가 여기에 있다.

경제적인 주행거리 연장 및 안전성 확보를 위한 향후 국내 전기자동차의 개발 전략은 무엇인가?

이에 따라 향후 개발 전략은 전기자동차의 경제적인 주행거리 연장 및 안전성 확보를 위하여 중소·중견기업을 중심으로 고효율 모터, 배터리 제어 시스템, 전장 시스템 고효율 일체화, 경량화 및 저에너지소모 열제어 등의 기술력 향상을 통한 경쟁력 확보가 필요하다. 아울러 양방향 충방전 시스템, 스마트 충전 시스템 등 충전인프라 지원시스템 기술 개발을 병행해야한다.

전기자동차에 장착되는 배터리 팩단위 현재 가격과 전망은?

배터리가 전기자동차에 장착되는 배터리 팩단위로 보았을 경우 현재 가격이 70~80만원/kWh 수준이며, 2020년에 30~40만원/kWh 이하 수준으로 하락할 것으로 예상되고 있으며, 이에 따라 전기차 시장이 좀 더 확대될 것으로 예상된다.

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