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미래자동차 개발의 메카 미국 실리콘밸리 - ① 서론: 미래자동차란 무엇인가
2020-04-02 이지현 미국 실리콘밸리무역관

- 4 산업혁명, 환경규제 강화로 자동차 산업이 혁신적으로 변화돼 -

- 미래자동차 시장은 친환경차, 자율주행차, 차량공유서비스 산업이 견인  -

 

 

 

미래자동차와 자동차 산업의 환경변화

 

  o 미래자동차란?

    - 미래자동차는 다음의 세가지 영역을 아우르는 자동차 자동차 산업 개념임.

    1)일반 전기자동차 수소전기자동차로 대표되는 친환경차.

    2) 정보통신기술(ICT) 인공지능(AI) 기반하여 구동되는 자율주행차.

    3) TaaS(Transportation-as-a-Service) 대표되는 스마트폰·O2O 플랫폼 기반의 차량공유서비스

 

  o 자동차 산업의 환경변화

    - 정보통신기술, 인공지능의 융합으로 자동화와 연결성이 극대화된 4 산업혁명의 등장으로 자동차산업의 패러다임이 내연기관-개인운전에서 전기동력-자율주행으로 빠르게 변화하는 추세임.

    - 세계 자동차 수요층은 친환경성, 편의성, 안전성을 중시하는 밀레니얼 세대로 변화하고 있고, 주요국들이 환경, 연비 안전에 대한 규제를 강화하고 있는 , 기업들이 내연기관의 효율성을 제고하면서 친환경적인 전기자동차가 개발됨.

    - 한편 반도체 기술, 인공지능기술이 탑재된 소프트웨어의 고도화가 이루어지고 5G 같은 통신 인프라가 확대되면서, 자동차를 단순 이동수단으로 보지 않고 이동성을 확보한 생활 공간수단으로 보는 프레임의 전환에 따라 자율주행차가 등장함.

    - 또한 공유경제개념이 자율주행기술과 맞물려 개인이 차량을 소유하지 않고 기업이 소유한 자동차를 필요할 때마다 이용하면서 수송 자체가 서비스로 인식되는 미래형 운송 서비스가 출현함.

     

분야별 개요

 

  o 친환경차

    - 친환경차는 화석연료가 아닌 전력기반으로 구동하는 자동차로 연료공급 방식에 따라 일반 전기자동차와 수소전기자동차로 구분함.

    - 전기자동차는 2차전지에서 발생한 전기로 구동하는 자동차로, 기존 내연기관 자동차의 엔진화 혼용되어 작동되는지 여부에 따라서하이브리드 전기자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle), ② 플러그인하이브리드 전기자동차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle), ③ 배터리 전기자동차(BEV, Battery Electric Vehicle), ④ 주행거리연장형 전기자동차(EREV, Extended Range Electric Vehicle) 구분함.

  

일반 전기자동차의 종류와 작동원리

종류

작동원리

특징

하이브리드 전기자동차

(HEV)

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- 엔진과 모터동력을 조합하여 구동함

 

- 출발시, 저속주행시에는 엔진 가동없이 엔진 가동없이 모터동력으로만 주행함

 

- 감속시 브레이크를 밟으면 모터가 발전기로 전환되어 전기를 생성하고 이렇게 생성된 전기를 배터리에 충전하는회생제동방식으로 배터리 충전

플러그인하이브리드 전기자동차

(PHEV)

 

- 엔진과 모터동력을 조합하여 차량을 구동한다는 점에서 하이브리드 전기자동차와 동일함

 

- 외부 전원으로부터 에너지를 공급받아 차량을 추진한다는 점에서 자체 발전 시스템을 가진 하이브리드 전기자동차와 구분됨

 

배터리

전기자동차

(BEV)

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- 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기 모터로 공급하여 구동함

 

- 화석연료를 전혀 사용하지 않는 무공해 차량

 

- 내연기관자동차와 달리 엔진이 없고 배터리와 모터만으로 구동됨

주행거리연장형

전기자동차

(REEV)

 

- 외부 전원을 통해 충전된 전기모터만 구동에 직접 관여하고 엔진은 발전기와 결합하여 전력생산에만 기여함

 

- 배터리가 일정량 소진시에는 내연기관을 이용해 배터리를 충전하여 주행거리를 연장함

자료: 환경부, 학술논문(Intelligent Energy Management Control for Extended Range Electric Vehicles Based on Dynamic Programming and Neural Network VL 10, DO  - 10.3390/en10111871)

   

    - 한편 수소전기자동차는 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 수소연료전지를 통해 얻어진 전기로 구동하는 자동차임.

   

수소전기자동차의 작동원리

작동원리

특징

 

- 수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고, 발생한 전자들이 외부 회로로 전달되어 전기에너지로 사용됨

 

- 수소에서 분리된 수소이온들은 연료전지 전해질 막을 통과해서 연료전지에 공급된 공기 중의 산소와 반응하여 물을 생성함

 

- 내연기관 자동차와 달리 엔진이 없으며, 전기 자동차와 달리 공급없이 내부에서 전기를 생산함

자료: 환경부

 

    - 연료 효율, 환경 친화성에 대한 관심도가 증가하고 소비자의 이해도가 높아지면서 친환경차 시장의 성장은 앞으로도 가파르게 지속될 것으로 전망됨

 

  o 자율주행자동차

    - 자율주행자동차는 자동차 산업 생태계 전반에 가장 변화를 가져올 미래자동차 산업의 핵심으로서, 스스로 환경을 인식하고 경로와 움직임을 결정하여 주행하는 자동차를 의미함.

    - 자율주행이라는 새로운 기술이 출현함에 따라 관련 업계나 학계에서는 혼란을 줄일 있도록 미국을 중심이 되어 자율주행기술에 대한 개념과 기술적 발전 단계에 관한 기준을 정리하고 발표함.  미국 교통부(DoT) 미국 자동차기술학회(SAE, Society of Automotive Engineers)에서 제시한 표준을 연방 자율주행차 정책에 활용하고, 미국 연방도로교통안전국(NHTSA) 역시 2016 9 SAE 기준을 따르는 것으로 기존의 방식을 변경하였는바, SAE에서 제시한 표준이 향후 국제표준이 가능성이 높음.

 

자율주행기술의 단계

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자료: 과학기술정책연구원자율주행차 사업화의 쟁점과 정책과제’ / SAE

 

    - 자율주행자동차는 인공지능, 빅데이터, 고성능 처리 소프트웨어 하드웨어 플랫폼, 센서시스템 ICT 첨단기술의 집약체인바, 글로벌 ICT 업계는 IoT 시대의 촉발점으로 자율주행자동차 시장을 주목하며, 완전무인자동차 구현을 목표로 시스템을 개발하고 운영 데이터를 축적하는 중임.

    -  자율주행자동차는 이하에서 소개할 차량공유서비스 시장을 등장시킬 주역으로, 시장조사기관 스트래티지 애널리틱스(Strategy Analytics) 의하면 자율주행자동차가 완전 자율주행이 가능한 레벨에 이르게 경우 자율주행차량의 이용으로 파생되는 제품, 서비스, 간접적으로 절약되는 시간과 자원을 모두 포함한 경제적 파급효과가 2050년에는 7조달러에 이를 것이라고 예상하고, 개인의 차량 소유는 수송 자체가 서비스로 인식, 제공되는 서비스로의 이동성 내지 수송성(TaaS, Transportation as a Service) 대체될 것으로 예측함.

 

  o 차량공유서비스

    - TaaS (Transportation as a Service) 대표되는 차량공유서비스는 운전자가 따로 없는 자율주행차를 스마트폰으로 호출하면 사용자가 원하는 목적지로 데려다 주고, 미래의 자동차는 이상 개인소유의 자산이 아닌 이동수단이 되는바, 단순히 차량을 공유하는 개념을 넘어서 수송 자체가 서비스로 인식, 제공되는 것을 의미함.

    - 차량공유서비스는 카셰어링(Car-Sharing), 라이드셰어링(Ride-Sharing), 카헤일링(Car-Hailing)으로 구분됨.

    - 카셰어링은 차량 소유기업이 단기 렌탈 방식으로 차량을 대여하는 B2P(Business-to-People) 서비스를 의미하는 것으로 개인이 필요할 시간제로 차량을 대여함.

    - 라이드셰어링 카헤일링은 이동서비스의 공유 개념으로 기업이 이동을 원하는 소비자와 이동서비스를 제공하는 사업자를 연결하는 P2P(라이드셰어링) 또는 B2P(카헤일링) 서비스를 의미함.   

 

차량공유서비스 업체 Lyft 비즈니스모델

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자료: FOURWEEKMBA

 

    - 최근 완성차 기업들이 차량공유 서비스 분야에 적극적으로 투자하고 진출하는 모습을 보이는 , 장기적으로 완성차 기업들은 스스로 생산한 자동차를 공유함으로써 사용료를 받거나, 플랫폼을 가진 사업자에게 해당 자동차를 납품하는 방식으로 시장 구조가 변화할 것으로 보임.

 

시사점

  

  o 미래자동차 분야는 글로벌 시장의 경쟁구도가 끊임없이 변하고 있고, 기존 내연기관의 성능 향상과 더불어 탄소배출을 줄이기 위한 친환경 차량의 개발, 자율주행자동차에 대한 연구개발투자는 향후 기업의 생존을 위한 필수 요건임.

 

  o 친환경차 시장에서 경쟁력을 갖기 위해서는 핵심부품의 제조역량과 충전인프라의 구축이 필수적이고, 자율주행자동차 시장에서는 차량플랫폼의 전동화, 반도체 기술 내지 인공지능에 기반한 자율주행기능의 개발, 통신 인프라, 관련 법제도의 구축이 필수적임.  

 

  o 이러한 관점에서 연재될 다음 기사에서는 미래자동차 시장을 선도하고 있는 실리콘밸리 글로벌기업의 현주소를 구체적으로 알아보고, 연관 사업에 미치는 영향 내지 우리 기업들이 참고할 사항들을 자세하게 소개할 예정임.

 

자료: 환경부, SAE, 과학기술정책연구원, 학술논문(Intelligent Energy Management Control for Extended Range Electric Vehicles Based on Dynamic Programming and Neural Network), FOURWEEKMBA, KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합


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