점차 저무는 내연기관차 시대
지난 130여 년의 역사를 가진 내연기관차 시대가 점차 저물고 있다. 가솔린차와 디젤차로 대변되는 내연기관차는 그동안 다양한 연비개선과 기술개발로 인류의 대표적인 문명의 이기로 큰 역할을 했다. 그러나 지구 온난화 등 기후변화로 따른 위기로 자동차가 대표적인 오염원으로 지목되면서 점차 그 위치를 잃어가기 시작했다. 물론 유로6 등 현시대에 맞는 국제 환경 기준을 조정하고 다양한 배기후 처리장치를 통하여 오염원 배출을 줄이기 위한 노력은 계속되고 있으나, 연소가스로 인한 유해물질의 배출이라는 내연기관차의 태생적 한계를 극복하기는 어려워 보인다.
최근 미국의 바이든이 대통령으로 당선되면서 더욱 친환경화는 가속화될 것으로 예상된다. 내연기관차의 이산화탄소 배출에 대한 국제 규제가 강화되고 이산화탄소 배출권에 대한 상업적 모델이 강화되면서 수출을 통한 배출가스 총량제 개념이 크게 강조되기 때문이다. 결국 전기차와 수소 전기차 같은 무공해차의 보급은 선택이 아닌 필수요소로 떠오르고 있다.
전기차의 다양한 장점
지난 20여 년 전부터 전기차는 첨단 기술개발로 인하여 다양한 장점이 부각되면서 재탄생하는 분야로 떠오르고 있다. 한번 충전하여 갈 수 있는 거리인 일충전 거리가 획기적으로 늘고 있고, 충전 인프라 확대와 급속충전 기술로 인한 충전시간도 획기적으로 줄어들고 있다. 특히 내년 중반부터는 전기차 전용 플랫폼을 활용한 완성도 높은 전기차가 다양하게 출시되면서 이제 소비자는 1가구 2차량 중 세컨드 카가 아니라 엔트리 카, 퍼스트 카, 첫차로서의 구입을 적극적으로 고려해 볼 만 하다.
전기차 전용 플랫폼을 활용하면 무거운 배터리와 모터 등은 바닥에 설치하고 위의 넓은 공간을 최대한 활용할 수 있어서 움직이는 생활공간으로의 활용이 가능하다. 배선의 복잡함을 70~80% 줄이면서 내구성 좋고 완성도 높은 전기차 구현이 가능하다고 할 수 있다. 여기에 효율적인 대량 생산 체제가 가능해지면서 전기차는 본격적인 흑자모델로서 중요한 의미를 나타낸다. 내년 중반에만 10가지 이상의 전기차가 국내 시장에 출시되면서 소비자의 선택폭이 대폭 넓어진다. 대부분의 글로벌 자동차 제작사가 전기차 전용 플랫폼 준비를 끝내고 양산형 전기차를 출시하기 시작했다. 진정한 전기차의 진검승부가 시작된다는 의미이다.
다양한 비즈니스 모델로서의 전기차
전기차 같은 무공해차는 내연기관차 대비 과반의 부품 수와 넓은 공간을 장점으로 수많은 센서와 카메라, 알고리즘 분석 등 자율주행차의 적용에도 가장 최적의 모델로서도 의미가 더해진다. 자율주행 분석을 위하여 대용량의 전기에너지의 소모가 필수적인 만큼 전기차는 풍부한 에너지원을 보유하기 있기 때문에 더욱 최적의 조건이다. 전기차는 단순히 친환경적인 요소만 만족하는 것이 아니라 미래의 또 다른 고부가가치인 자율주행차 작용에도 최고의 장점을 지녔다.
특히 전기차는 전기에너지를 소모하는 소모품이 아닌 전기에너지를 비상시 등 다양하게 보급할 수 있는 모바일 에너지 저장장치(ESS)로서의 의미도 커지고 있다. 전기에너지가 완전히 끊긴 고립된 비상 지역은 물론이고, 오지 등에 전기차 몇 대만 움직이면 며칠은 충분히 전기에너지를 보급할 수 있는 등 다양한 용도로서도 의미가 크다고 할 수 있다. 앞으로는 전기에너지가 가장 저렴하고 낮은 지역에서 충전하고 비싸고 가장 고가의 시간대에 전기에너지를 판매할 수 있는 전기차도 등장할 만큼 다양한 비즈니스 모델로도 큰 역할이 기대된다고 할 수 있다.
따라서 전기차는 미래를 수놓을 최고의 가치를 지니고 있기에 글로벌 자동차 회사들은 전기차에 대한 새로운 기술개발에 모든 노력을 기울이고 있다고 해도 과언이 아니다. 그러나 매년 판매될 전기차는 수백만 대에 머물러 있어서 연간 9천만 대의 자동차 시장의 규모에 비하여 아직은 열악하다고 할 수 있다. 그만큼 신기술이 개발되어야 하는 분야가 많고 신기술로 새로운 주도권을 쥐기 위한 기회도 많다고 할 수 있다. 특히 매년 기하급수적으로 증가하는 전기차를 보면 앞으로 10년 이내에 전기차의 위상을 짐작할 수 있기에 더욱 현재의 주도권 확보가 매우 중요하다고 할 수 있다.
전기차 주도권을 쥐고 있는 테슬라의 특허
현재 전기차의 주도권은 테슬라라고 할 수 있다. 전기차 혁명의 아이콘으로 주도권을 쥐고 있고 ‘오토 파일럿’이라는 전용의 자율주행 기능도 가장 앞서 있어서 전 세계 전기차 시장에서 약 20%의 시장 점유율을 가지고 있다. 올해에도 테슬라 모델3을 중심으로 국내 시장에서만 12,000대 정도의 판매가 예상되어 정부의 보조금을 모두 테슬라가 가져간다고 푸념이 나올 정도로 절대적인 존재라고 할 수 있다.
이러한 자신감을 바탕으로 수년 전에는 테슬라는 독자적이고 선도적인 전기차 보유 특허를 무상으로 공개하여 전 세계를 놀라게 했다. 자신감의 표현이고 미래를 주도하겠다는 의지라 할 수 있다. 수개 월 전에 있었던 ‘테슬라 배터리 데이’에서도 수년 내 전기차의 핵심인 배터리의 비용을 반으로 줄여 획기적으로 전기차 비용을 줄이고, 특히 자체적으로 새로운 기준의 배터리를 자체적으로 생산·보급하겠다고 선언했다. 전기차에서 배터리의 비용이 약 40%를 차지하는 만큼 배터리의 신기술 적용과 비용 절감은 전기차 보급에서 필수적인 요소라 할 수 있기에 전 세계의 반향을 불러일으켰다.
▲ 사진 : 2019 테슬라 모델X (출처 : 테슬라)
앞으로 기대되는 전기차의 신기술과 특허
하지만 전기차는 이제 출발한 시장인 만큼 주도권 싸움이 치열하다고 할 수 있다. 그만큼 전기차 신기술를 개발하여 적용할 수 있는 기회가 많다는 뜻이기도 하다. 전기차 보급의 가장 핵심적인 배터리 기술의 경우도 현재의 리튬 이온 폴리머 배터리는 열 발생으로 인한 열폭주 현상 등 각종 화재의 문제점이 있다. 이를 없애기 위하여 안정되고 에너지 밀도를 높인 전고체 배터리가 수년 이내에 상용될 가능성이 높다고 할 수 있다. 전기차용 변속기도 중요한 핵심 기술이다. 포르쉐 최초의 양산형 전기차인 타이칸의 경우 세계 최초로 전기차용 2단 변속기를 탑재하여 세계의 이목을 집중시키기도 했다. 전기차용 변속기가 5~6단 이상이 되면 같은 용량의 배터리를 가지고 주행거리가 1.5배 이상이 되고 등판능력의 향상, 모터의 정속 운전으로 인한 과열 발생 감소, 냉각장치의 축소 등 다양한 장점이 있어 향후 전기차 시장의 중요한 역할을 하는 기술이다.
최근 전기차에 대한 각종 특허가 봇물 터지듯 쏟아지고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 이제 막 시작점을 출발한 전기차 시장인 만큼 대어급 기술이 다양하게 개발 중이다. 전기차 전용 플랫폼을 위한 최적의 배터리 배치 방법부터 모터의 열 발생을 저감시키기 위한 각종 냉각장치의 신기술 추가, 수많은 배터리 셀의 효율적인 충·방전을 위한 BMS 설계 기술도 중요한 특허 기술이라 할 수 있다. 여기에 충·방전기의 효율화를 위한 특허도 많은 사례라 할 수 있다. 더욱 급속충전을 원활히 하기 위한 충전기 구조와 배치는 물론 배터리 셀의 피로도로 인한 수명단축을 제거하기 위한 수명 연장 기술까지 전기차에서 충전 인프라까지 더욱 폭을 넓어지고 있다.
특히 최근에는 전기차에 포함된 자율주행 기능을 극대화하기 위한 기술도 다양하게 융합적으로 나타나고 있다. 자율주행차에 넣는 인공지능의 빅데이터를 실시간으로 활용할 수 있는 온라인 업데이트 기술도 등장하고 있고, 5G를 이용한 초고속 정보 공유 관련 기술도 더욱 부가가치를 높이고 있다.
이동수단을 넘어 움직이는 생활공간으로
이제는 미래의 자동차는 단순한 이동수단이 아닌 ‘움직이는 생활공간’, ‘움직이는 기전제품’으로 승화할 것이다. 단순한 차량이 아닌 미래형 모빌리티로 급변할 예정이다. 이에 따라 단순한 전기차만의 기술이 아닌 스마트 기능과 커넥티드 기능의 추가와 함께 자율주행까지 가미되면서 더욱 융합적인 기술이 접목된 이동수단으로 진보하고 있다.
수십 년 동안 개발도상국에서 선진국 수준으로 진입한 국가는 대한민국이 유일하다고 할 수 있다. 이는 자부심을 가질 만한 것이지만 지금까지는 주로 선진국을 따라가는 패스트 팔로워(Fast Follower)였다고 할 수 있다. 그러나 이제는 따라가기만 한다면 낙오될 수밖에 없는 절체절명의 시기다. 선진국을 주도하는 퍼스트 무버(First Mover)가 되어야 한다. 그 역할을 전기차가 할 수 있으리라 예상해 본다.
앞으로도 자동차 산업이 국가 경제의 주축으로 자리매김하기 위해서는 미래 모빌리티를 아우르는 선제적 정책 지원과 선진 기술을 확보할 수 있는 원천 기술 확보, 그리고 융합적인 체제로 모두가 함께할 수 있는 시스템 구축이 가장 중요하다 할 수 있으며, 지금이 미래 시장을 선도할 수 있는 중요한 시기라 할 수 있다. 특히 원천 기술 확보는 가장 핵심 역량이다. 그 역량과 지혜를 모아 미래 모빌리티를 주도하는 시너지 효과를 내는 대한민국을 기대한다.
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