■전기자동차용 변속기 개발과 앞으로의 가능성은?
전기자동차의 보급상황 전기차의 보급은 시대적 흐름이다. 오는 2035년에는 대부분의 글로벌 선진국은 내연기관차 판 매종식이 되고 무공해차로의 보급이 보편화될 것이 확실시되고 있다. 이산화탄소 등 지구 온난화 문제는 지구의 종말을 좌우하는 요소로 등장하였고 이 중 전체의 15%가 수송 분야의 배출인 만큼 무공해차인 전기차와 수소연료전지차의 보급은 필연적이고 보급 속도도 그 만큼 빨라지기 때문이다.
이에 따른 전기차의 보급은 각 국가에서 미래의 모빌리티를 좌우하는 요소로 등장하였 고 글로벌 제작사를 비롯한 글로벌 기업의 주도권 싸움은 더욱 치열해지고 있다. 전기차는 2022년 기준 글로벌 연간 판매 약 970만대 정도였고 2023년에는 1,500만대 정도가 판매되었으며, 최근의 전기차 판매가 주춤한 상황으로 전기차 판매 증진은 시간이 필요할 것으로 예상된다. 즉 2022년 전세계에서 판매된 차량 중 14%가 전기차였으며, 2023년 첫 분기에서는 전 년도 동 분기 대비 25% 이상의 판매량을 보였다.
최근 전기차의 판매가 주춤하는 부분은 아직 전기차의 가성비가 떨어진다고 판단하고 있으나 조만간 경쟁력을 확보할 것으로 예상된다. 또한 신차로 전기차를 구입하는 소비자는 보수적으로 차량을 선택하는 만큼 믿고 구입할 수 있는 하이 브리드차에 초점을 맞추고 주도권을 쥐고 있으나, 수년 이후에는 엔트리카로 전기차를 신차로 구 입하는 소비자가 보편화될 것으로 예상된다.
물론 전기차의 안정성과 다양성, 가격, 품질은 물론 충전 인프라의 활성화 등 넘어야 할 산이 많으나 점차 해결되는 만큼 보급 활성화는 더욱 높아질 것이 확실 시 된다고 할 수 있다. 즉 앞으로 3~4년 사이는 하이브리드차와 전기차의 치열한 주도 권 싸움이 진행된다고 판단된다.
현재 글로벌 제작사 중 세계 수위를 달리는 제작사는 도요타(Toyota)와 폭스바겐(Volkswagen) 이 1, 2위를 차지하고 있고 현대차(Hyundai) 그룹이 3위를 달리고 있으나 앞으로 전기차가 부 각되면서 머지 않은 미래에는 미국의 테슬라(Tesla)와 중국의 BYD 등의 제작사가 부각되면서 미 국, 중국과 함께 한국의 전기차 주도권이 더욱 거세질 것이고 수위를 차지하는 기업으로 치열하 게 전개될 것으로 예상된다.
즉 전기차의 완성도가 미래를 좌우하는 요소라는 뜻이다. 물론 전기차를 기반으로 자율주행 기술과 커넥티드 기능은 물론 배터리의 차세대화를 포함하면 서 더욱 복잡해지고 있는 차량용 반도체의 개발 등이 융합적으로 변하고 이를 응용하는 인공지능 (AI)을 포함한 알고리즘의 주도권이 중요한 변수가 될 것으로 예상된다.
아직은 전기차는 미완성급으로 완성도를 높이고 있으나 가격적 한계, 배터리 의존도의 포화, 전 기차 화재 등 비상시 대처방법 등의 해결, 충전 인프라의 확대, 겨울철 배터리 기능의 저하 등 다 양한 해결과제가 있는 상황이다. 전기차는 확실한 미래 모빌리티의 기반이지만 아직은 고민은 많 다는 뜻이고 해결과제가 많은 만큼 안개 속이라는 불확실성이 커지고 있다. 과거와 달리 미래의 불확실성을 없애기 위하여 내가 모든 것을 해결하는 한계성을 넘어 강점을 가진 기업과의 융합적인 역할이 더욱 중요해진다고 할 수 있다.
즉 '적과의 동침'이나 '이종 간의 결합' 등 다양한 합종연횡이 중요한 역할을 한다는 뜻이다. 전기차 기반의 융합적인 적용이 타사 대비 차별화된 요소와 특화된 강점을 내세우고 이를 기반으로 주도권과 '퍼스트 무버'로서의 역할 이 자리매김에 중요하다.
■전기차 시장 확대를 위한 과제
전기차는 성장하며 진화하고 있다. 차량의 완성도를 높이는 만큼 전기차의 가격 하락과 배터리 한계성 극복과 함께 이른바 '반값 전기차'를 구현하기 위한 치열한 글로벌 전쟁도 앞으로 더욱 부 각된다고 할 수 있다. 물밑 전쟁이 더욱 치열해지면서 주도권 싸움도 더욱 거세진다는 뜻이다.
앞서 언급한 전기차 판매 감소를 일거에 해결할 수 있는 핵심적인 방법이 비로 ‘반값 전기차’에 있 는 만큼 가장 핵심부품인 배터리의 가격하락이 중요한 변수가 될 것이다.
최근 전기차의 가격을 낮추기 위하여 가격이 저렴한 LFP배터리(Lithium Ferro-Phosphate Battery) 를 중소형 전기차에 많이 사용하기 시작하고 있으나 폐배터리에 대한 배터리 리사이클링이 거의 되지 못하는 만큼 전기차 가격 하락에는 큰 변수로 작용할 것이다.
따라서 배터리 가격 하락 뿐 만 아니라 전기차 제작 공정이나 신기술 적용 등으로 실질적인 ‘반값 전기차’ 구현을 이루어야 한 다는 것이다. 포드는 전기차 비용을 낮추기 위하여 중국 기반의 리튬인산철(LFP) 배터리로 일부 전기차에 탑 재할 예정으로 미국 공장 건설을 발표하기도 하였고 이미 테슬라의 상해공장을 중심으로 LFP 배터리를 탑재한 전기차가 각 국가로 수출되고 있는 상황이다. 이미 여러 글로벌 제작사들이 저 가 배터리인 리튬인산철 배터리를 탑재하여 에너지 밀도는 떨어지지만 약 30% 가격이 낮은 배터 리를 탑재하여 경쟁력을 제고한다는 전략이다.
특히 삼원계 배터리인 리튬이온 배터리(Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide:NCM)와 리튬인산철 배터리의 주도권 싸움은 전기차 이전의 부품 주도권에서 가장 핵심적인 전쟁 상황이라 할 수 있다. 앞으로도 전기차의 약 40%의 비용을 차지하는 배터리의 주도권 싸움은 중국, 한국, 일본을 중심으로 크게 부각될 것으로 전망된다. 더불어 미래형 배터리인 전고체 배터리에 대한 대량, 경 제적인 생산을 위한 기술개발 움직임은 더욱 치열해지고 있다.
물론 이후에 글로벌 자동차 제작 사의 배터리 내재화도 중요한 변수가 될 것이다. 전기차 가격을 낮추는 방법은 더욱 다양하게 진행되고 있다. 이미 테슬라의 경우 제작과정에서 타 제작사와 달리 여러 패널을 하나로 통합하여 생산하는 '기가 프레스' 방법이 진행되어 가격을 크게 낮추고 있고 동시에 산업용 로봇을 대량으로 투입하여 더욱 제조 단가를 낮추는 방법은 가 장 앞섰다는 평가를 받고 있다.
최근 현대차 그룹과 도요타 등에서 유사한 방법으로 '기가 캐스 팅' 등 다양한 방법이 동원되기 시작했다. 최근에는 자동차 등화장치 등 전기전자부품에 사용하는 전압인 12V를 4배 승압하여 48V로 제 공하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 이미 약 20년 전에 현재 승용차에서 소요되는 전압인 12V 를 36V로 승압하는 정책이 국제적으로 합의에 실패하면서 잠잠해진 사안이다.
자동차에 사용되는 전압을 승압하면 배선의 무게가 줄고 공간 활용도가 높아지며, 무게도 가벼워지고 가격적 부담도 등도 낮출 수 있는 등 다양한 장점을 내세울 수 있으나 등화장치, 각종 전자부품 등은 역시 관련 기업마다 승압용 부품 개발을 진행하는 등 연구개발비 등에서 쉽지 않았다. 이렇게 실패한 정책 을 테슬라는 전기차에 승압을 진행하겠다고 하여 타 제작사들의 관심이 높아지고 있다.
당장 양 산 중에 있는 테슬라 사이버트럭에 이 전압을 사용하는 만큼 주도권을 쥔 승압 기술로 자리매김 할 것으로 예상된다.
또한 전기차용 모터도 중요한 대상이다. 고성능 모터를 개발하여 더욱 높은 토크 유지와 동시 에 작은 무게와 부피를 가진 미래형 모터 개발은 전기차 개발에 있어 중요사항이다. 그러나 중국 기반의 재료인 희토류 원료가 필수적이어서 가격적 부담은 물론 원료 공급측면에서 앞으로 특정 국가에 매달리는 등 문제점도 크다고 할 수 있어서 개선의 대상이 되었다.
그래서 테슬라는 이 모터 중 대중적인 모델을 대상으로 기존 재료인 페라이트를 활용하여, 구조 및 형상 변경 등을 통한 페라이트 모터를 개발하고자 하여 역시 관심이 되고 있는 상황이다. 페라이트 원료는 저밀 도 자성으로 가장 일반적으로 사용하는 자성재로로 가격도 낮고 공급 측면에서 다양성이 큰 원료 이기 때문이다.
이외에도 자동차용 와이어링 하네스의 무게를 줄이는 방법 등 전기차 가격 및 성능 향상을 통 해 시장경쟁력을 위해 다양한 방법들이 동원되고 있다.