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1 중소 중견기업기술로드맵 Technology Roadmap for SME - 자동차 / 철도 -

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3 CONTENTS 전략분야 자동차 / 철도 1. 개요 3 2. 국내외정책동향 6 3. 산업이슈및동향 9 4. 시장동향및전망 기술동향및이슈 중소기업시장대응전략 중소기업전략제품 29 전략제품 경량샤시부품 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 70 고효율구동부품 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 117

4 고신뢰성전장부품 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 158 친환경, 경량의장 / 편의부품 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 208 차량장치및부품 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 247 운행관제모니터링시스템 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 287

5 자동차 / 철도 전략분야현황분석

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7 전략분야현황분석 자동차 / 철도 1. 개요 가. 정의 화석연료혹은전기에너지를이용한내연기관단독및전기동력병행기술이적용되는수송기기 자동차분야는화석연료혹은친환경에너지를이용한내연기관혹은배터리등을원동력으로장착하여레일, 케이블등에의지하지않고자유롭게도로를움직이는이동수단 철도분야는일정한부지를점유하고궤도에서기계적 전기적동력을이용하여여객또는화물을운송하는데필요한철도시설과철도차량및이와관련된운영 지원체계가유기적으로구성된운송기술및기기등을포함 자동차 / 철도는섀시부품, 구동부품, 전장부품, 의장 / 편의부품, 철도차량장치및부품, 철도운행관제시스템의 6개부품군으로분류할수있으며, 각부품군은다시세부요소부품으로구분될수있음 [ 6 대기술분야별정의 ] 분야구분정의 섀시부품 본구분에서의자동차섀시부품은엔진과동력전달장치등을제외한현가, 제동및조향장치를구성하는부품 구동부품 자동차구동부품은엔진을구성하는부품일체와엔진에서발생하는동력을차바퀴까지전달하는장치및부품 자동차 전장부품 각종전기 / 전자장치로배터리, 와이어하네스, 디스플레이, 모터, 액추에이터, 센서, 커넥터, 컨트롤유닛부품 의장 / 편의부품 의장 / 편의부품은자동차실내와실외를구성하는부품인크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등의부품 철도 철도차량장치및부품 철도운행관제시스템 여객또는화물의수송을위해전용궤도위를주행할수있는기계적운송장치로서여객과화물의안전하고대량으로수송할수있는객차와견인하는차량기술및부품 철도차량이독립된노선을따라안전하게운행하기위한열차제어, 신호 운영관제를위한통신및정보통신기술 3

8 자동차 / 철도 나. 범위및분류 (1) 범위 자동차분야의기술범위는수송기기및관련부품으로동력발생및분배장치, 샤시, 전자장치, 내ž외장, 편의, 공조장치및그구성부품등을포함 차량종류별로각부품의차이는존재하나주요부품의구성을유사하며, 엔진기반차, 하이브리드차, 전기차, 수소연료전지차등다양한차량구조를모두포함함 [ 자동차분야기술의범위 ] 구분섀시부품구동부품전장부품 정의 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암, 브레이크디스크, 캘리퍼, 핸들, 조향샤프트, 조향기어, 너클암, 진공펌프, 마스터실린더등의부품및그관련기술 동력발생장치로피스톤, 커넥팅로드, 밸브, 흡 / 배기, 터보 ( 슈퍼 ) 차처, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 인젝터등과동력분배전달장치로클러치, 토크컨버터, 트랜스미션, 드라이브샤프트, 디퍼렌셜등의부품및그관련기술 배터리, 와이어하네스, 디스플레이, 모터, 액추에이터, 센서, 커넥터, 컨트롤유닛등의부품및그관련기술 의장 / 편의부품 크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 램프, 범퍼, 에어백등의부품및그관련기술 철도차량산업은기관차및기타철도차량제조업과철도차량및관련장치물제조업등을포함 철도차량을생산하는철도차량제작업과철도차량부품제작업이있으며차량제작사는차량제작에필요한구성품을철도차량부품제작업체로부터구입하여조립하고완성 철도운영관제산업은철도운행제어를위한지상신호기, 차상신호기, 운행제어방식등을포함 열차가진입하려는지상에신호기를설치하여열차의이동을제어하는지상신호시스템과지상신호기신호를정확히확인할수없음을방지하기위해지상신호기의신호현시를차상에서확인할수있게해주는차상신호시스템등이포함 [ 철도분야기술의범위 ] 구분 철도차량장치및부품 정의 기관차및기타철도차량제조업과철도차량및관련장치물제조업등을포함하며, 철도차량제작에필요한부품제작및조립관련기술 철도운행관제시스템 철도운행제어를위한지상신호기, 차상신호기, 운행제어방식등을포함 4

9 전략분야현황분석 (2) 분류 자동차 / 철도분야의기술분류는산업기술분류표상에서대분류로는기계 소재분야에포함되며, 중분류상자동차 / 철도차량분야에각종자동차 / 철도관련세부기술로분류됨 자동차 / 철도는구성부품수가많고종류가다양하므로각각의부품단위에서분류는산업기술분류표상다양하게세분화되어분류될수있음 [ 자동차 / 철도분야산업기술분류 ] 구분산업기술 _ 대분류산업기술 _ 중분류산업기술 _ 소분류 엔진및동력전달장치 전기및전자장치 차체및경량화기술 공조기술 차량운동성능및진동 / 소음저감기술 자동차 / 철도기계 소재자동차 / 철도차량 안전도향상기술 차량지능화기술 철도차량추진 / 제어기술 시스템통합기술 저공해및대체에너지차량기술 기타자동차 / 철도차량관련기술 5

10 자동차 / 철도 2. 국내외정책동향 자동차산업의패러다임변화 고유가, 연비규제, 환경규제등글로벌산업환경변화로 ʻ에너지효율제고ʼ, ʻ온실가스저감ʼ 및 ʻ 친환경화ʼ가자동차산업패러다임의주요키워드로부상하고있으며내연기관중심자동차산업의구조개편필요성촉발 * 출처 : 산업통상자원부 / 환경부보도자료 ( 자동차평균온실가스 연비기준 )_2014 [ 2020 년국가별자동차연비및배출가스규제현황 ] 2014년국내자동차생산량중에서승용차에해당하는 4,124,116대가 2015년평균연비수준인 17 km/l의수준에서연비향상이지연될경우, 2020년에는 1조 7,733억원의벌금이부과될수있음 각국의이산화탄소배출규제는 130 g/km (EU, 15년), 140 g/km ( 韓, 15년) 이고, 연비규제는 16.6 km/l ( 美, 16년), 17 km/l( 韓, 15년) 으로각국정부에서규정한연비규제율을달성하기위하여다양한연비향상기술이연구되고있는데, 크게엔진 / 구동계효율향상, 주행저항감소, 경량화로구분 다양한연비향상방안중주목받고있는차량경량화는투입되는연구개발비대비효과가우수해자동차전부품과관련하여많은연구가진행중이다. 자동차중량은연비효율을결정짓는핵심요소로써, 차량경량화는연료소비및배기가스배출감소와더불어주행저항감소, 제동성, 조종안정성향상등차량전반의성능을부가적으로향상가능 6

11 전략분야현황분석 미국, 중국, 일본등소재강국의미래시장선점을위한지원정책 미국의수송기기경량화기술을위한정책지원은 Lightweight Materials 프로그램으로 2002 년대비 50% 경량화목표로 2014년까지지원하였으며, 2016년부터더욱강화된 2단계지원이진행될예정 Lightweight Materials 프로그램은 2008년부터 2015년까지수송기기의경량화기술을확보하기위하여철강, 알루미늄, 마그네슘및 CFRP 소재를중심으로크게 1) 특성향상및제조공정기술개발, 2) 철강-철강, 철강-비철금속, 비철금속-비철금속, 금속-고분자등의다양한소재융복합기술개발, 3) 원자단위의소재부터성형공정의모델링및해석을통한정밀예측, 신소재및공정개발등을위하여, 국가적인차원에서경량화목표및개발로드맵에맞추어서경량화생태계육성을정책적으로지원 미국교통부 (DOT, Department of Transportation) 에서는 2009년이후 PCIV (Plastic and Composite Intensive Vehicles) 에관한혁신플랫폼을제시하고 2020년까지자동차무게의 30% 를플라스틱및복합체로대체하는프로그램을실시 미국환경청 (EPA, Environmental Protection Agency) 과도로교통안전국 (NHTSA, National Highway Traffic Safety Administration) 이공동으로입안한새로운연비규정 (CAFE : Corporate Average Fuel Economy) 은연비향상및배기가스배출감축을위해완성차업계가사용할수있는 35가지이상의신기술을검토 일본의경량화를위한정책지원은혁신적신구조재료기술개발 (Innovative Structural Materials Association, ISMA) 로 2014년대비 2022년까지자동차등수송기기 50% 경량화목표로 5개의분류로기술개발추진하고있으며, 2014년부터연간총 38,200억엔규모로기술개발에역량집중 EU는 2020년까지유럽자동차산업의경쟁력과지속가능성강화방안을담은 CARS 2020 을발표 유럽자동차산업의글로벌경쟁력을제고하여성장잠재력이높은신흥국시장공략을가속화할수있도록지원하고나아가첨단기술투자와재무혁신을위한재정지원도확대할방침 7

12 자동차 / 철도 [ 자동차경량화소재기술관련주요국국가주도연구개발프로젝트 ] 국가 ( 기관 / 기업 ) 주요연구내용 미국 (DOE) Vehicle Technology Program, Lightweight Materials의 3대중점추진분야 - 소재및제조공정 : 특성향상및 low-cost 공정개발 - 모델링및전산재료과학 : 접합, 방식및특성예측 - 이종 / 혼합소재적용 (Multi-material Enabling) 교통부 (DOT, Department of Transportation) : `20 년까지자동차무게의 30% 를플라스틱및복합체로대체프로그램실시 에너지부 (DOE, Department of Energy) : 11년부터 3억불을투자하는 Advanced Vehicle R&D 프로그램실시 미국교통국과 ACC 공동과제수행중 일본 (NEDO) 혁신적신구조재료기술개발 ( 경제산업성 ) 에 60.5 억엔을투자하여수송기기경량화를위하여새로운고비강도철강, 알루미늄합금, 마그네슘합금, 타이타늄합금, CFRP 소재개발및접합기술에대한연구를수행 저탄소사회실현을위한초경량고강도혁신융합재료프로젝트 에 17.4 억엔투자 EU (European Commission) SuperLIGHT-CAR 프로젝트 Phase I 수행 ( 05 09) - 경량소재및이종 / 혼합소재적용에의한차체중량감소 ALIVE 프로젝트수행 ( 12 16) - SuperLIGHT-Car, ELVA, SmartBatt 프로젝트에서개발된분야별경량화기술을융합, 발전시킴 12 년부터경량수송기기와관련된 Smart Efficiency 프로그램에 20 억유로투자 European Green Car Initiative 기획중 - 경량금속소재, 중공형소재, 이종소재개발및차체경량화관련부품제조공정, 평가기술, 모델링기술개발추진 주요국친환경자동차산업육성정책추진 미국은 EV Everywhere 발표를통해 15년전기차 100만대보급및 120만대생산목표를설정하고 80억달러규모의전기차지원강화방안발표 유럽은 H2ME(Hydrogen Mobility Europe) 계획등을통해친환경차보급촉진하고, 독일완성차 3사를중심으로전기차위주의기술개발이추진중이며전기차보급확대에 17년까지매년 3.6억유로추가투자계획 차세대자동차전략 2010 을통해 20년전기차 100만대, 20년친환경차차량비중 20% 목표설정하고전력기반차배터리기술개발에 210억엔 (2천9백억원, 09~ 15년) 지원 중국은 자동차와전기차산업발전계획 (2011~2020) 발표, 10년간 1,000억元 (18.5조) 을전기차개발과보급지원에투입 8

13 전략분야현황분석 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 차동차경량화기술필요성가시화 미국, 일본, EU등기술선진국에서는수송기기에대한각종환경규제에대응하기위하여국가적인지원하에고효율초경량자동차개발에매진하여왔으며, 알루미늄, 마그네슘및플라스틱등의경량소재를적극적으로적용하여기존철강소재차체대비획기적인중량감소를달성하고있음 新기후체제에대응하기위한기존국내및위사례의기술선진국에서집중하고있는자동차차체의 Multi Materials ( 다종소재 ) 경량화는자동차운행시 CO2 저감효과는있지만제조및재활용공정에서는오히려 CO2 및오염물질증가의문제점이있기때문에, 주행, 제조및재활용공정에서모두 CO2 저감효과를극대화시킬수있는청정경량화기술필요 전기자동차, 수소자동차등그린카의증가에따라효율을높이기위한파워트레인및새시부품에대한경량화요구도증가하고있으며경량화효과증대를위한고강성소재의개발및부품적용기술에대한연구가선진자동차회사를중심으로수행되고있음 그린카차체경량화를위한고성형성고강도알루미늄합금판재및압출재의채용이증가하고있으며지속적인경량화및강성향상을위한고비강도신소재요구또한증가하고있음 또한기존부품의경량화를목적으로강성, 강도, 내열성, 내구성, 저온경화성, 원가결쟁력등을갖춘복합소재및하이브리드소재의적용및대체시도가지속되고있음 미래자동차는환경규제에서는연비및배출가스에대한규제가강화되지만시장에서는경량화에역행하는각종편의장치, 지능형자율주행보조장치및충돌안전성확보에대한소비자의요구가지속적으로증가하고있기때문에이에대응하면서규제를만족하기위한능동적경량화기술이필요 미래친환경자동차인전기동력자동차의경우에는주행거리연장을위한에너지원인배터리및수소연료전지등의용량확보및주행모터의대형화를위하여공차중량이커지는추세이기때문에차체경량화만이아니라차체경량화대비 10배이상의효과를확보할수있는파워트레인및섀시모듈의소재및부품에대한핵심기술의전략적확보가절실히필요 Google의무인자동차및 Apple의스마트자동차등의미래자동차는기존의완성차메이커와같은수직형산업생태계가아니라다양한모듈에대한수평형수요기업의생태계로변화가예상되며이러한추세에맞추어서경량화의경우효과를극대화시킬수있으면서개발및사업화주체가될수있는수요기업중심의파워트레인및섀시모듈의경량화기술의확보와생태계조성이필요할것으로전망됨국내주력산업군 ( 자동차, 디스플레이, 휴대폰및가전등 ) 의위기및기회에따라시장의변화에대응하는뿌리산업의경쟁력확보및기술개발필요성증대 9

14 자동차 / 철도 자동차경량화기술적용에따른기술적난제부각 해외선진자동차제조업체들은프리미엄브랜드를중심으로다종소재차체를양산적용하고있으며, F세그먼트고급차종중심에서최근에는 D/E세그먼트차종으로경량소재가확대되고있음. 소재의경우, 스틸은초고장력강적용비율이지속적으로증가하고있으며, 경량재의경우, 알루미늄이우선적으로적용이되고, 뒤이어 CFRP가적용되고있으며, 다종소재화가가속화되고있으나성형성, 소재가격상승, 이종소재의접합등이문제로대두 초기의자동차경량화는기존철강소재를알루미늄및초고장력철강소재로대체하는개념으로시작되었으나, 제조단가, 생산성및충돌안전성확보측면에서단일소재가아니라다종금속소재적용필요성이대두 * 출처 : Materials in Car Body Engineering_2016 [ 차체적용소재에따른제조비용 ] 다종금속소재적용을통한경량화는전세계자동차메이커의가장보편화된경량화기술이되어가고있지만기술적으로극복이필요한기술들이늘어나고있음 다종금속소재적용시이종금속간전위차에의한부식문제해결필요 이종금속접합시부식문제방지를위하여기계적접합및화학접착제를사용함에따라서적절한접합강도확보방안필요 이종금속접합에화학접착제적용시생산성저하, 치수정밀도저하및변형방지에대한근본적해결기술이필요 10

15 전략분야현황분석 * 출처 : Audi 홈페이지 [ Audi A8 에적용된알루미늄및철강소재차체구성도 ] 고분자복합소재의용이한기존소재대체적용을위해서는부분적인대체적용을시작으로그범위를넓혀가는방향으로적용이진행되어야함에따라복합소재, 금속이종소재간의접합기술이함께개발되어야함 고분자복합소재의경량화를위한기존소재대체에있어서가장큰장벽으로작용하는것은현재까지물성이떨어지며, 가격이비싸고, 공정이복잡하다는점이고이를점진적으로보완적용하는방향으로의접근이필요함 CFRP, GFRP 등복합소재의취약점을보완하고접착부위의피로내구특성부족, 공정의단순화등의해결을위한기술개발이필요함 화학적접합의경우공정이복잡하고접합시간이오래결리나 Friction welding의경우기존의용접접합과공정시간이유사하여양산성확보에유리함 11

16 자동차 / 철도 나. 핵심플레이어동향 글로벌 OEM사들의경량화플랜 포드사는 2011년부터 2020년까지 PHEV, EV를중심으로포드의모든차종을대상으로 110~340kg의중량감소를통해연비효율향상및안전성능을만족시키는경량화를이루겠다는목표를가짐 도요타는중ž소형차의 10~30% 의중량감소를목표로설정, 마즈다는 2020년까지 100kg를추가적으로감소하는것을목표로함 폭스바겐은자동차경량화를필수요소로지정, 다종소재적용을통한가격경쟁력을갖는경량화부품개발을목표로설정 GM은나노복합소재, 알루미늄, 마그네슘등의다양한소재의균형을통해 2016년까지 500lbs ( 약 227kg), 2020년까지 1000lbs ( 약 455kg) 의경량화를목표로함 르노, 푸조는 2018년까지 440lbs ( 약 200kg, 15%) 의경량화를목표로하며, 닛산의경우알루미늄과이종소재의적용을통한구조소재의대체를통한경량화를목표로함 유럽, 미국, 일본다종소재적용을통한경량화기술선도 Audi의 A8은 ASFR 기술의대명사임에도불구하고, 센터필러및충돌시강화가필요한주요부위에초고장력강을적용 초고장력을적재적소에사용하는것이알루미늄단일소재적용시보다경량화및충돌안전성확보에유리 이종금속간의접합시부식문제해결을위하여기계적리벳및화학접착제적용확대 철강소재를적용하던메이커에서도차량구동성능및 NVH 성능향상이필요한부위에는알루미늄을적용하고, 차체강성확보가필요한부위에는고장력강적용이증가 * 출처 : Audi 홈페이지 [ Audi 양산적용기계적접합기술 ; Self Piercing Rivet, Solid Self Piercing Rivet, Flow Drill Screw, and Friction Element Welding ] Benz의경우, 알루미늄-스틸접합을위해 TackRivet을 ImpAcT (Impulsed Accelerated Tacking) 이라는명칭으로 SL-class( 12년 ) 및 C-class( 15년 ) 양산적용하였으며, 양산으로적용까지접합전문업체와함께기초연구부터차량단위 Field 시험까지 5년이상의기간동안장기적으로개발하였음 12

17 전략분야현황분석 Benz는 BASF와함께차세대컨셉카프로젝트인 스마트포비전 의일환으로나일론기재와 GF/CF가적용된플라스틱휠을개발 BMW i3는항공용소재로알려진 CFRP를저가로대량생산할수있는 RTM (Resin Transfer Molding) 공법과접착제를이용하여 CFRP, 알루미늄및철강소재로이루어진경량차체를개발하여상용화하였으며, 2015년 10월에는플래그십모델인신형 7시리즈에스틸, 알루미늄, CFRP 적용하여이전세대대비 130kg 경량화한내연기관자동차중에서최초의다종재질차량을상용화 폭스바겐은 LFT-PP와스틸을혼합적용한 FEM carrier를 Polo( 05) 에적용을시작으로 Golf( 13) 과 AUDI TT( 13) 에 PA/GF 복합소재를적용하여 100% 복합소재로대체하여기존대비 15% 의경량화함 Ford는 2013 Fusion 차종을바탕으로차체의경우에는기존대비 144kg을경량화하는기술개발을 DOE (Department of Energy) 의 Multi Material Lightweight Vehicle (MMLV) 프로젝트를통하여개발하였으며, 다종소재경량화기술을확대를위한기술개발을진행중이며, 링컨 MKT 컨셉카에유리와전선피복재를 PC, Nylon의복합소재로대체함 SABIC의 GLX 유리부품을 PC로대체하여 Roof, Front window, Tailgate에적용기존유리대비 12kg 경량화 전선피복으로 Hydrogen free Nylon 적용 도요타는 Toyota New Global Architecture (TNGA) 글로벌플랫폼을바탕으로일반승용및하이브리드의경량화를위한용접기술및각종신기술을최적화하는것과동시에 LFA와같은경량화특성이요구되는차종에는 CFRP 및알루미늄기반의다종소재차량을개발하였으며, 향후일본의 ISMA (Innovative Structural Materials Association) 프로젝트의결과를활용하여더욱다종소재경량화를진행할것으로예상됨 혼다의경우 2025년자동차경량화전략으로 Al inner frame, Al hood, bumper beam, Al BIW 등을순차적으로적용하여경량화율 30% 를목표로개발추진중이며, Friction Stir. Welding을통한철강-알루미늄의이종소재접합및 3차원 lock seam 구조를채용한복합구조를개발하여서브프레임및도어패널에적용중 닛산의경우, 히타치케미칼과리온델바셀과의합작으로열가소성올레핀을 Liftgate에적용하여기존스틸소재대비 30% 무게감량을하였으며, 100% 재활용이가능함 13

18 자동차 / 철도 * 출처 : 닛산홈페이지 [ 닛산양산적용플라스틱 Liftgate ] 국내경량화기술후발주자위치고수 국내완성차제조기업에서는기존스틸의강도를향상시켜두께를저감하는초고장력강경량화전략을채택하고있으며, 현대 기아자동차는최근준준형급에는약 40% 까지초고장력강이적용되고중대형차량의경우에는 50% 이상의초고장력강을적용하고있음 현대 기아자동차의경우이미 2000년대초부터엔진, 자동변속기모듈등의제작에들어가는부품중일부를알루미늄소재로제작하고있으나아직까지차체는그사용비중이미미한실정임. 하지만국내 / 외연비규제정책으로인하여수송기기경량화는이미피할수없기때문에그사용량은점차증가할것으로판단됨 현대의제네시스 ( 구형 ), 에쿠스가후드에알루미늄을적용했고, 아이오닉, 니로등에세계최대알루미늄판재메이커인노벨리스에서개발한 노벨리스어드밴즈 (Novelis Advanz)' 를전량수입하여적용하고있으며, EV, PHEV 등의등장으로인해 Li-ion 배터리, 구동모터등의무게증가를상쇄하기위한차량경량화가요구됨에따라차체부품뿐만아니라배터리팩케이스, 모터하우징, 고전압케이블등에도알루미늄소재를적용하고있음 또한현대 기아자동차는평균연비를 25% 향상시키는 2020연비향상로드맵 을발표. 이계획에따르면, 차세대파워트레인개발과관련, 현재보유중인 10종의엔진라인업중 70% 를차세대엔진으로대체하여, 가솔린엔진은 11~13%, 디젤엔진은 16~18%, 변속기는 2~9% 의연비향상을추진 쌍용자동차는티볼리에 71.4% 의초고장력강을적용하고있으며, 현재까지다종소재보다는초고장력강을이용한경량화기술이주류를이루고있음 르노삼성자동차는 SM5에는후드, 범퍼및프런트차체에알루미늄소재를적용하고있으며, SM7노바에세계최초로마그네슘판재부품을적용하였으나, 아직까지다종소재이기보다는일부분에이종소재가적용된수준 국내에서는유리대체용 PC 글레이징기술에대한연구는꾸준히이루어지고있으며, 고품질, 고균일성등의광학적특성을증진시켜제품을성형할수있는기술이요구되며, 일반적으로열성형공법과사출성형공법등이연구되고있으나, 투명창용으로적용하기위해기술보완이필요함 14

19 전략분야현황분석 스틸소재가사용된범퍼백빔의소재대체를통한경량화연구가진행되었으며, Woven 유리섬유 LFT 시트에 LFT 저압사출을통해범퍼백빔의보강 Rib 설치등을통한설계자유도를높여경량화된후방범퍼백빔을상용화시켰으며, 기존금속으로만든백빔보다 27%, GMT 보다 15% 가량가벼우며생산시간을 10% 줄이고가격도 25% 저렴하게생산하는공정개발 세계적으로나노복합재료에관한관심과연구가활발히진행됨에따라국내에서도이에대한연구가진행되고있으며, 일부상용화되어 20% 경량화하였고, 2009년에현대ž기아자동차에서 Side Sill molding용대형부품을세계최초로상업화한것이유일한대형부품에대한실적으로외장재에국한되어있는상황이며, 가격경쟁력확보문제가선결되어야하고, 또한분산성향상을위한공법이확립되어야만내장부품으로의적용확대가가능 국내자동차경량화기술을위한소재개발동향 원소재의생산과관련해서 KMI, 신화, HMK 등의기업은재활용기술을바탕으로중 소규모의원소재생산이가능한잠재력을보유하고있으며알루코 ( 동양강철 ), 알코아코리아, 두원산업, 보원경금속, 삼마등난연성마그네슘합금을이용한전신재를생산할수있는잠재적기업이있음 국내알루미늄소재및소성가공기업은상기일부기업을제외하고 200여개이상의영세중소기업이존재함 현재국내의차체경량화는초고장력강을이용한철강경량화, 일부부품의알루미늄및마그네슘대체적용의수준으로향후지속적으로강화되는연비및배기가스규제에대응하기위해서는알루미늄, 마그네슘등경량금속의사용확대가반드시필요 국내폴리올레핀등의범용소재기술은선진업체와대등한수준이나슈퍼엔지니어링플라스틱등 speciality 화학소재분야는선진기업들이이미원천기술을선점하고국내엔지니어링플라스틱시장을장악함 국내자동차용화학소재적용률은 8% 수준으로독일 23%, 미국 12% 에미치지못하고잇으며, 유리섬유보강 PP 복합소재에대한기술은보편화되어있으나연속섬유또는탄소섬유복합소재에대한기술개발경험은적음 자동차내외장부품의플라스틱화되고있는상황으로고기능성소재의채용이증가할전망이며, 수요급증으로대량생산및원가경쟁력을가지는첨단소재분야의기술인프라구축및기술개발이필요한시점임 15

20 자동차 / 철도 [ 자동차소재산업국내대표기업동향 ] 기업명 Posco 주요동향 TWIP 강원천기술개발 유럽, 일본등자동차업계 TWIP 강제품개발착수 마그네슘판재성형기술개발 ( 포르쉐루프적용사례 ) 현대제철 1GPa 1.2GPa 급초고장력강개발 고성형초고강도강등차세대신강종개발이주력 알루코 알루미늄소재를이용한차량경량화부품개발연구 엔진부품, 범퍼백빔, 시트프레임등생산 조일알미늄 일부저합금계알루미늄합금박판연속주조기술보유 고부가 Al clad sheet 기술개발 한화첨단소재효성코프라현대EP GMT, LWRT, SMC 등고분자소재기술개발 자동차부품기업아즈델, 하이코스틱스인수를통해자동차용고분자소재시장진출 자동차내외장재와연료계통에쓰이는엔지니어링플라스틱인폴리케톤개발및 2015년하반기부터생산 탄소섬유개발, TANSOME 생산 현대자동차차체프레임및루프에탄소섬유적용 자동차용복합재료, PA, PP 등기술개발및생산 2015년부터미국공장가동시작 탄소섬유강화복합소재, 고내열, 고강성제품기술개발 현대기아, GM 엔지니어링플라스틱판매량증가 PP, PS 등생산 자동차내, 외장재용 SUPOL 브랜드및소재기술개발 코오롱플라스틱 PA, POM, PBT 등생산 세계 POM 생산의 5% 점유중 POM 소재인 KOCETAL 브랜드및소재개발으로유럽시장진출확대 16

21 전략분야현황분석 철도분야기술선진국현황 세계철도시장은시스템엔지어니어링에기반을두고차량 전력 신호 통신 기계설비에대한설계 제작 시공 시운전등을총괄하는글로벌업체가전세계시장의 70% 를점유 프랑스지멘스社는도시철도, 경전철산업에글로벌핵심역량을집중하여철도분야선도 캐나다봄바르디어社는도시철도, 신호설비 ATC( 자동열차제어장치 ), ERTMS( 유럽철도관제시스템 ) 을개발하여세계시장공략 철도차량산업분야는 BIG 3 ( 봄바르디아, 알스톰, 지멘스 ) 가세계시장의약 40%, 중국 (CNR, CSR) 등 10여개의 2위권업체들이약 23% 를점유 국내철도부품업체들의기술력미비 국내철도부품업체는우진산전, 유진기공산업, 범아기전등 250여개의관련업제가있으며, 자체기술력을보유하기보다는외국기술과제품을수입하여철도차량의부품을제작 납품하는형태로생존 철도차량부문매출액이 60% 이상차지하는업체는 50개에불과하며세계적인수준의기술력을확보한메이저급전문업체는없는실정 국내철도부품업체는생산규모나수주변동등의이유로철도부품생산을전업으로하고있는회사는없고사내생산비율이 40% 를넘지않으며철도부품부문을부차적사업인겸업등으로기업유지에노력하고있으며, 그나마국내메이저기업들은침목, 교량등의구조물이나구조물보강재등의품질경쟁력을국내 외적으로확보해기업이익창출에기여 17

22 자동차 / 철도 [ 핵심플레이어분석종합 ] 구분자동차철도 주요내용차체부품섀시부품내장부품기타모듈부품철도차량철도운행제어 주요제품 / 기술 범퍼빔, 도어, 사이드멤버등 스테빌라이져, 브레이크, 서스펜션등 시트, 도어트림, 크래쉬패드등 배터리캐리어, 하네스, 터보챠져, 공조시스템, 휠, 디젤필터부품등 차량 / 대차, 구조제품 현가장치, 차상급전및하이브리드추진기술 해외기업 Thyssenkrup p, EDAG, 비스테온, 마그나, 리나마 Benz, BMW, Audi, 크라이슬러, GM, 토요다 TOYOTA, 혼다, 니산, 포드, GM, 벤츠, 아우디 TOYOTA, 델파이, ZF, 보쉬, 컨티넨탈, 비스테온, 덴소 알스톰, 신칸센 ( 미즈비시, 가와사키중공업 ), 지멘스, MBB, Ansaldo, Talgo, RTRI, KNORR-BRE MSE, BECORIT RTRI, 가와사키중공업, Vitry 시험소, SABWABCO, Secheron, 오크랜드대학 국내기업 성우하이텍, 신영, 엠에스오토텍, 아진산업, 서진산업, 호원, 새한산업, 세원산업, 광진상공, 동원금속, 동희산업, 미주오토텍등 화신, 대호기계공업, 디와이메탈웍스, 삼미공업, 삼성공업, 삼진정공, 태양금속공업, 현대단조공업, 에스아이오토모티브등 서연이화, 프라코, 코모스, 온지구, 일흥, 제이제이케이, 덴소풍성, 동국실업, 대원강업, 대원산업, 대일공업, DDD 등 세종공업, 갑을오토텍, 유성기업, 대한칼소닉, 덴소풍성, 두원공조, 와브코코리아, 클라이젠등 현대로템, SLS 중공업, SP 로지텍, 흥일기업, 우진기전, 성신 RST 등 우진산전, 유진기공산업, 한터기술등 중소기업참여정도 중소기업시장점유정도 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 18

23 전략분야현황분석 4. 시장동향및전망 가. 세계시장 자동차산업편람및한국자동차산업협회자료에의하면 2015년세계승용차생산량은연간 71 백만대로전년대비 3.8% 증가하였으며, 이는향후에도지속되어 2019년 82.3백만대로꾸준한증가세를보일것으로전망 자동차구동및섀시부품시장규모를현재적용하고있는부품의평균단가를이용하여세계승용차생산량과연평균증가량을기준으로시장규모를산출하였음 [ 세계승용차생산대수및전망 ] ( 단위 : 백만대, %) 구분 CAGR ('13~'19) 세계시장 * 출처 : 자동차산업편람, 한국자동차산업협회 _2016 [ 자동차파워트레인모듈부품시장시장규모및전망 ] ( 단위 : 백만달러, %) 구분 CAGR ('13~'19) 커넥팅로드 3,297 3,400 3,550 3,685 3,825 3,970 4, 디스크 / 캘리퍼 17,142 17,680 18,460 19,161 19,890 20,645 21, 휠베어링 3,956 4,080 4,260 4,422 4,590 4,764 4, 토션빔액슬 13,186 13,600 14,200 14,740 15,300 15,881 16, 댐퍼스프링 3,297 3,400 3,550 3,685 3,825 3,970 4, 피스톤 3,297 3,400 3,550 3,685 3,825 3,970 4, 드라이브샤프트 5,604 5,780 6,035 6,264 6,502 6,749 7, 캠샤프트 3,297 3,400 3,550 3,685 3,825 3,970 4, * 산출근거 : 승용차생산량 - 자동차산업편람, 한국자동차산업협회, 부품단가 - 모비스 2,000cc 승용차부품가 50% 수준으로산정 19

24 자동차 / 철도 [ 자동차소재사용량변화 ] 소재 증감 Mild Steel HSS AHSS Other Steels Iron Aluminium Magnasium Other Metal Plastics/Composites Other Mterials 합계 1,772 1,810 1,841 17,76 4 * 출처 : 재료연구소, 소재기술백서 _2010 [ 세계자동차및자동차용고분자시장규모 ] 2011 비중 (%) 2016 비중 (%) 연평균 증가율 (%) 자동차 ( 대 ) 자동차용플라스틱 ( 톤 ) 자동차용플라스틱 ( 백만 $) 전체 59,548, ,000, 가솔린차 58,589, ,620, EV/HEV 959, ,380, 전체 8,581, ,495, 가솔린차 8,429, ,618, EV/HEV 151, , 전체 47, , 가솔린차 46, , EV/HEV , * 출처 : 후지경제연구소, 고분자재료동향, EV, HEV_

25 전략분야현황분석 중국의독주및신흥강국의선전 세계의공장중국의경우자동차생산대수가연평균 8.0% 의꾸준한상승세를보일것으로전망 미국, 일본이현지자동차생산대수를감소시키고있으며, 멕시코, 인도, 스페인등의자동차생산신흥국으로옮겨가는추세를이어갈것으로전망됨 [ 세계승용차국가별생산대수및전망 ] ( 단위 : 만대, %) 주요국 CAGR ('13~'19) 미국 중국 1,808 1,993 2,108 2,276 2,458 2,654 2, 일본 독일 인도 멕시코 스페인 * 출처 : OICA statistics 세계철도시장규모는 2014년약 1,600억달러에서연평균 4% 이상지속적인증가추세이며, 2018년약 1,880억달러를돌파할것으로전망 2013년 2018년 (6년간) 의분야별철도시장의연평균성장률은고속열차 6.9%, 화물열차 5.6%, EMU 5.5%, 전력인프라 4.9% 순이며, 전체적으로시장이확대 주요품목 철도산업시장규모 [ 철도산업세계시장현황및전망 ] ( 단위 : 백만달러 ) CAGR ('13~'19) 153, , , , , , , % * 자료 : The worldwide market for railway technology 2010, SCI multiclient studies 의자료를참고하여전망치추정 21

26 자동차 / 철도 나. 국내시장 국내승용차시장은정체 국내완성차업체의국내실적부진, 판매시장현지생산량증가와차량수입량의급등등의원인으로전체국내승용차생산대수는미약하게나마증가하고있으나사실상국내생산량은정체이거나감소세일것으로전망됨 [ 국내승용차등록대수및전망 ] ( 단위 : 만대, %) 구분 CAGR ('13~'19) 국내시장 * 출처 : 한국자동차산업협회, 한국수입자동차협회 ( 시장규모는생산-수출 + 수입 ) 철도차량, 토목인프라, 철도운행제어의 3가지주요산업의 2014년국내시장규모는철도차량 2조 6천억원, 토목인프라 9,642억원, 운행제어 890억원으로추정 철도차량시장은 2018년까지연평균 9.5% 지속성장하여 3조7천억원의시장형성예상 토목인프라및운행제어시장은차량시장과비슷하게각각연평균 9.4% 와 9.2% 성장으로 2018 년각각 1조3천억원, 1,250억원의시장규모예상 [ 철도산업국내시장현황및전망 ] 구분주요품목 ( 단위 : 억원 ) CAGR ('13~'19) 철도차량 23,827 26,429 29,032 31,634 34,236 37,483 41, % 국내시장 철도 ( 토목 ) 인프라 8,704 9,642 10,580 11,518 12,456 13,624 14, % 철도운행제어 ,060 1,145 1,250 1, % 합계 33,336 36,961 40,587 44,212 47,837 52,357 57, % * 출처 : 철도산업체리스트 2012, 대한상공회의소자료를참고하여전망치추정 22

27 전략분야현황분석 5. 기술동향및이슈 엔진다운사이징을위한경량화기술 엔진의다운사이징이란배기량은감소되었지만출력및연비는향상된엔진으로고효율화를의미하는것으로피스톤, 커넥팅로드, 캠샤프트, 과급기등의엔진을구성하는부품의경량화기술이주를이룸 * 출처 : 자동차부품연구원홈페이지 [ 다운사이징엔진에적용된피스톤형상및미세조직 ] 다운사이징엔진의피스톤은향후 HCCI(Homogeneous charge compression ignition) 가솔린자기착화엔진을위하여, 현재 MPa 정도의고온강도에서 MPa 이상의내열성을확보할수있는알루미늄합금소재개발과크라운, 보스, 핀및스커트부위의두께가다른형상에서주조결함이없는주조공법또는단조공법, 스커트부위의마찰손실을최소화할수있는표면처리기술의개발이필요함 * 출처 : MTZ , Honda R&D Technical Pater 2014 [ BMW 및 Honda 개발경량커넥팅로드 ] 23

28 자동차 / 철도 알루미늄커넥팅로드는주강소재대비피로강도를확보하기어렵고, 단조에의한제조단가상승으로인하여자동차메이커에서기피하던부품이지만, 엔진다운사이징을위하여반드시확보해야할경량화기술이기때문에, 선진메이커를중심으로경쟁적으로개발이진행중임 캠샤프트의경우엔진의다운사이징효과를극대화시키기위하여서는, 캠샤프트의샤프트부위만알루미늄으로대체하는기존의기술적접근이아니라, 알루미늄및타이타늄합금을이용하여캠로브와샤프트를모두경량화시키면서계면및고회전밸브타이밍변화문제를해결할수있는소재및성형공정기술의개발이필요 다운사이징엔진은공기의양을과급하여작은크기의엔진이지만큰출력을낼수있도록개발하는것이기때문에과급기는내연기관경량화에반드시필요한핵심부품임 다운사이징엔진에서과급지연문제와출력및연비향상의극대화를위하여, 선진메이커에서는터보차져와수퍼차져를조합한하이브리드과급기개발을진행하고있으며, 향후미래형내연기관에서는반드시확보되어야할기술 섀시경량화효과극대화를위한기술개발 자동차섀시는엔진과차체를지지하는뼈대의의미에서조향, 현가및제동부품으로구성되어있으며, 섀시에서도경량화가중요하지만그중에서도현가하하중 (Unsprung weight) 의경량화는차체의경량화보다효과가크기때문에현가및제동의성능향상과동시에경제적인경량화가반드시필요한부분 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 섀시의구성및현가하하중구분 ] 컨트롤암은대표적인현가하하중부품으로, 기존의주철주조품에서경량화를위한주강판재 가개발되었으며, 더욱더경량화를위하여알루미늄주단조및단조공법이적용되고있음 차체및컨트롤암과연결되어구동바퀴의지지역할을하는너클의경우에도컨트롤암과 유사하게기존의주철소재에서알루미늄주단조및단조를통하여경량화를구현하고있음 24

29 전략분야현황분석 섀시부품중에서서브프레임은서스펜션, 컨트롤암및파워트레인을지지하는부품으로철강소재에서알루미늄및마그네슘소재변화를통한경량화가진행되고있음 제동부품인브레이크디스크는현가하하중부품중에서경량화효과가가장높은부품이지만안전성확보를위하여경량화의폭이크지않은특징이있으며, BMW에서개발된알루미늄리벳디스크는디스크의허브연결부위를알루미늄리벳으로대체하여약 15% 내외의경량화를달성 경량화효과를극대화시키기위하여, 브레이크패드와접촉면은스틸을적용하고디스크내부를알루미늄을적용한 SCA (Steel Cald Aluminum) 디스크가개발되어경량화율을 30% 까지높임 알루미늄주조의결함과클래드재와알루미늄간의계면문제의해결이필요 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 알루미늄적용경량브레이크디스크 ; BMW X6, SCA Rotor ] 친환경소재적용부품개발 내장부품의경우대부분플라스틱소재가적용되고있으며, 경량화뿐만아니라발생되는유해물질 (VOC) 에대한우려도커지고있으며, 이에따른친환경바이오소재적용부품개발을통해기존의소재를대체하고자함 자동차내장부품인크래쉬패드, 시트, 도어트림, 헤드라이너등의섬유, 플라스틱소재를바이오원료소재로대체하고자하는연구개발이국내외에서활발히진행중 또한내장부품에사용되는화학소재의경우자동차부피의약 40% 를차지하고있으며, 현재사용되는부품소재들중대부분은폐기물로처리되어환경에영향을미치며, 따라서재활용측면에서친환경성확보가가능한부품기술개발이요구됨 25

30 자동차 / 철도 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 바이오소재적용도어트림 ; BMW i3 ] 이종소재접합을통한경량화기술개발 이종재료간의접합기술을위미하며, 기존의이종금속간의접합기술을넘어탄소섬유복합소재, 엔지니어링플라스틱등고분자복합소재와금속간의접합기술을개발하여경량화를위한대체소재적용에있어서점진적인대체와대체에있어서의단점을보완해야함 기존스틸재료와고분자소재부품을연결해야되는경우에는더이상원자간의금속결합을유도하여접합하는전통적인용접방식으로는접근이불가하며, 이경우에는체결및접착기술이사용되어야함 구조용재료로경량이면서고탄성의특성을가지고있는섬유강화플라스틱과같은신소재가항공기와자동차의구조재, 콘크리트구조물의보강재, 산업기계의구조부품으로사용되고있음 이중 CFRP는철에비해약 1/4의중량이지만약 10배의재료강도, 약 7배의경도와우수한방청성으로차량의경량화에가장적합한소재로평가되고있으며, 특히이종수지간, 수지와금속간의이종재료의접합기술이필요하고접착제로접합하는공법이적용되어야하며, 관련기술의개발이필요함 26

31 전략분야현황분석 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 자동차분야수요산업핵심모듈의밸류체인 ] 철도분야의치열한고속철도기술개발 고속철도분야에서독자기술을보유하고있는국가는일본, 프랑스, 독일이대표적이며, 이들은세계고속철도시장을선점하기위해치열한기술개발경쟁중 바퀴식철도의최고속도는프랑스의 TGV(Train a Grand Vitesse) 가 2007년 4월 3일파리 스트라스부르그신설선로에서달성한 574.8km/h가세계최고기록이며, 최근중국이공격적 R&D 투자를통해세계두번째의속도기록 (487.3km/h) 달성 속도향상에따른궤도부담하중최소화를위해차량축중감소연구진행 알루미늄차체, 복합재료적용확대, 구성부품단일화등차량경량화연구수행 차량의고속화, 지능화, 승객편의성및안전성향상및운용비용최소화연구진행 차량유지보수비용최소화와운용효율성증대를위한표준모듈시스템적용 해외선진철도운영기관들은전기차의대용량화, 고속화에따른전력인프라급전선로의전압강하에대한연구를다수수행및해결방안제시 유럽의경우국가간전기차의연계운행을위해국가별로각기다른급전시스템에대하여 ESCARV (Electric System Compatibility for Advanced Rail Vehicle) 를중심으로통합모델을구축 국내철도 R&D사업은철도차량중심연구개발로 KTX산천국산화, 차세대고속열차 (HEMU-430X) 개발 ( 최고속도 421.4km/h, 세계 4위 ), 도시형자기부상열차개발 ( 세계 2번째 ) 등의성과달성 철도차량개발에 6년간 ( ) 6,697억원투자 KTX-산천등 1조 6,242억원매출과부품국산화를통한 3,700억원수입대체효과 27

32 자동차 / 철도 6. 중소기업시장대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책산업시장기술 CO2 감축및에너지효율화를위한국가적인자동차경량화기술개발의지원및확대 소재강국실현을위한타이타늄, 알루미늄, 마그네슘, 탄소소재등경량소재지원정책 글로벌시장자동차안전규제강화 제2차철도산업발전기본계획 등대규모철도인프라확충을위한정책추진 중국, 인도등신흥시장급성장 고효율, 고감성자동차로수요구조변화 기존경량화기술의한계로인한새로운기술필요 국내철도분야투자확대방침에따른국내철도산업시장수요확대및기술력향상기대 감성적소비시대가도래함에따라소비자니즈의다양화 인터넷을통한소비자정보교환의활성화 고령자의개인교통수단에대한이용률감소로대중교통수단에대한장기적인이용수요확대전망 고연비, 저공해기술개발경쟁격화 안전, 편의기능수요증가 환경및연비중요도증가에따른부품경량화요구증가 선진국수준의고속열차개발에따른국내기술의해외경쟁력상승및해외진출의토대마련 경량소재산업생태계구축정책이초기단계 자동차산업의후방산업인뿌리산업육성정책의한계 경기침체로인한자국산업보호주의정책 철도산업과정책의연계성부족및차량시스템위주로사업다변화에제한적 경량소재의원소재기반미약 신흥국자동차업체들간의경쟁격화로인한가격경쟁력약화 국외글로벌철도선진기업의독점적공급체계형성으로국내기업의국제시장진입의난관이예상 자동차기술에대한잘못된소비자인식과이해력부족 경량화기술에대한허위, 과장광고, 안전성등에대한우려존재 수요자가국가또는지자체로서수요가한정적인반면철도산업은소량 다품종으로시장확보와가격형성에독점적구조로인한저변확대에한계 보수적인국내완성차업체의기술정책 기술선진국의기술선점으로인한기술장벽 국내자동차부품업체의낮은기술력및전문가인력부족 국내철도산업육성을위한우대정책이나제도적뒷받침부족으로철도산업의전반적인기술력향상을위한영세성을면하기어려움 글로벌자동차규제 세계적인자동차시장변화 고부가가치사업 경량소재산업생태계구축 소재트렌드의빠른변화 기술개발을통한기술장벽해소 중소기업의시장대응전략 글로벌시장트렌드및시장패러다임변화에따른국가정책적지원확대로인해기술선진국과의기술격차가줄어들전망으로시장진입을위한구체적목표시장수립 경량소재산업생태계구축정책이진행되고있어고부가가치산업이확대될전망임에따라관련기술에대한기초연구및전문가양성 국내시장의한계에따라해외시장진출전략수립 28

33 전략분야현황분석 7. 중소기업전략제품 가. 중소기업기술수요 중소기업, 대기업 공기업등에대하여설문조사및방문조사를통하여기술수요조사를실시 조사결과기타자동차 / 철도차량관련기술, 엔진및동력전달장치, 차체및경량화기술, 차량운동성능및진동 / 소음저감기술, 안전도향상기술, 공조기술, 철도차량추진 / 제어기술등의수요가있는것으로조사 중소기업청 R&D지원사업에신청한과제를 7대기술분야별로분석한결과, 기타자동차 / 철도차량관련기술 (33%), 엔진및동력전달장치 (20%), 차체및경량화기술 (20%), 차량운동성능및진동 / 소음저감기술 (10%), 안전도향상기술 (10%), 철도차량추진 / 제어기술 (1%) 순으로중소기업이기술개발에관심을보이는것으로분석 주요품목별기술개발과제의증가하는추세를살펴보면안전도향상기술분야의증가율이가장높게나타났으며, 엔진및동력전달장치, 차량운동성능및진동 / 소음저감기술, 공조기술, 기타자동차 / 철도차량관련기술, 차체및경량화기술순으로기술개발이증가하는것으로나타남 [ 중소기업청 R&D 지원사업신청과제현황 ] 주요품목 기타자동차 / 철도차량관련기술 엔진및동력전달장치 과제건수 점유율 평균증가율 합계 (%) (%) 자동차 / 철도 차체및경량화기술 차량운동성능및진동 / 소음저감기술 안전도향상기술 공조기술 철도차량추진 / 제어기술 합계

34 자동차 / 철도 나. 중소기업전략제품 [ 자동차 / 철도분야전략제품 ] 전략제품 개요 경량샤시부품 자동차샤시는현가, 제동및조향장치로구성된모듈을지칭하며관련부품으로는쇼크업쇼버, 스프링, 서스펜션암, 브레이크디스크, 캘리퍼, 핸들, 조향샤프트, 조향기어, 너클암등을포함 고효율구동부품 자동차구동부품은엔진및동력전달장치로구성되며, 피스톤, 피스톤링, 커넥팅로드, 흡 / 배기부품, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 풀리등의엔진구성부품과클러치, 토크컨버터, 트랜스미션, 드라이브샤프트, 디퍼렌셜등의동력전달장치를포함 자동차 고신뢰성전장부품 각종전기 / 전자장치로배터리, 와이어하네스, 디스플레이, 모터, 액추에이터, 센서, 커넥터, 컨트롤유닛부품등을포함 친환경, 경량의장 / 편의부품 의장 / 편의부품의친환경화, 경량화관련기술로, 자동차내 외장부품인크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등의관련기술을포함 철도차량장치및부품 차량장치및부퓸은선로를기계적, 전기적동력을이용하여운행하는차량과그차량을이루고있는장치와각각의부품및관련기술을의미 철도 철도운행관제시스템 열차운행에관한감시, 통제및트래픽관리등을위해현장상황 ( 차량및선로 ) 을별도의장소에서집중화하여모니터링하기위한시스템을의미하며, 운행자동제어및신호전송장치와데이터처리를위한장치및시스템등을포함 30

35 경량샤시부품 전략제품현황분석

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37 전략제품현황분석 경량샤시부품 정의및범위 경량샤시부품은엔진과동력전달장치등을제외한현가, 제동및조향장치를구성하는부품으로기존샤시부품의경량화또는샤시관련경량화기술 경량샤시부품을구성하는범위는쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암, 브레이크디스크, 캘리퍼, 핸들, 조향샤프트, 조향기어, 너클암, 진공펌프, 마스터실린더등의부품및그관련기술을포함 정부지원정책 수송부문석유의존도개선, 온실가스배출억제를위한환경규제강화 국가과학기술자문회의에서미래신시장선점을위한소재기술혁신방안을통해소재부품연계전략필요성강조 한국제조업혁신 3.0 등제조업의혁신적변화에대응필요 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 완성차기업및부품기업의브랜드인지도 가격대비품질이우수하여해외시장에서의경쟁력우위 자동차산업에대한국가주도의 R&D 및시장활성화정책 세계수준의자동차개발 / 생산인프라및인력보유기회 (Opportunity) 연비및배출가스규제강화로경량화기술개발필요성증가 제조업을디지털화하여신개념의산업적변화잠재력보유 신소재적용경량화기술개발에따른신시장창출가능 전주기연계개발을통한대기업과중소기업의상생협력모델가능 약점 (Weakness) 주력산업인자동차산업의내수시장한계와수출증가율둔화로성장성제약 전통적으로완성차업계가신기술의개발에서적용까지 fast follower 의위치를고수 다양한진입장벽설정을위한국제 / 국내표준대응미비위협 (Threat) 글로벌기업의국내진출및해외시장지배력으로인한높은진입장벽 미국 중국등보호무역주의로인한현지생산화로인한기술유출 자동차부품모듈화추세로인한대형부품업체위주의시장구조전환 중국의과학기술분야집중투자로기술격차지속적감소 중소기업의시장대응전략 대기업 - 중소기업간전주기연계핵심요소기술개발을통하여원천기술확보및신성장동력창출 높은글로벌시장진입장벽극복을위한신소재원천기술확보와이를통한신시장창출방식으로시장접근 33

38 자동차 / 철도 경량샤시부품 핵심기술로드맵 34

39 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 경량샤시부품은엔진과동력전달장치등을제외한현가, 제동및조향장치를구성하는부품으로기존부품의경량화또는샤시관련경량화기술 현가 (suspension) 장치는노면의충격을흡수하고선회시타이어를노면에접지시키는역할을하여승차감과차량의조향성및안정성을높이는자동차구성요소 [ 대표적인친환경용접기술 ] * 출처 : 자동차부품연구원 [ 현가장치개략도 ] 제동 (brake) 장치는운전자의조작력이나보조동력을이용해차량의속도를줄이거나정지시키는기능을하는장치 조향 (steering) 장치는자동차의진행방향을운전자임의로바꾸기위해핸들조작력을기어장치에전달하는조작기구 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 조향장치 ] 35

40 자동차 / 철도 경량샤시부품 미국, 일본, EU등에서는수송기기에대한각종환경규제에대응하기위하여국가적인지원하에고효율초경량자동차개발에매진하고있으며, 차체뿐만아니라파워트레인, 샤시부품에도알루미늄, 마그네슘, CFRP 등의경량소재를적극적용하여기존철강소재차체대비획기적인중량감소를실현 최근유가하락에따라전기차등의친환경차에대한관심이크지않아기존내연기관차량소비가유지됨에따라 2020년연비및 CO2 배출가스에대한규제에대응하기위한전방위적인연비개선및 CO2 배출가스저감기술이필요 안전성, 편의성향상을위한부품증가로공차중량이증가추세에따라차체경량화만이아니라차체경량화대비경량화효과가큰파워트레인및샤시모듈의소재및부품에대한핵심기술의전략적확보가절실히필요 차체경량화효과는 10% 경량화시연비향상 3.8%, 배출가스저감 4.5% 정도에그치나현가하하중 (unsprung weight) 의경량화는그 10배이상의효과를확보할수있음 차량경량화는구조, 공법, 소재변경에의한경량화가있으며, 최근국내외완성차업계에서도비용상승요인에도불구하고경량소재및제조공법을적용하는추세가강화되고있음 Google의무인자동차및 Apple의스마트자동차등의미래자동차는기존의완성차메이커와같은수직형산업생태계가아니라다양한모듈에대한수평형수요기업의생태계로변화가예상되며이러한추세에맞추어서경량화효과를극대화시킬수있으면서개발및사업화주체가될수있는수요기업중심의파워트레인및샤시모듈의경량화기술의확보와생태계조성이필요 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 샤시부품경량화특징 ] 36

41 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 자동차샤시부품은크게조향장치, 현가장치, 제동장치등으로구성되어있으며, 세부적으로너클, 캐리어, 조향샤프트, 핸들, 허브, 브레이크캘리퍼, 드럼, 디스크, 코일스프링, 쇽업소버, 액슬, 로어암, 베어링, 클러치하우징등으로구성됨 현가장치는코일스프링, 쇽업서버, 서스펜션암, 로어암, 스테빌라이저, 스핀들, 부싱등현가관련부품으로구성되며, 구성부품의알루미늄, 마그네슘, CFRP 등경량신소재적용을통한경량화기술과중공부품주조, 하이드로포밍등의경량화공정기술을통한경량화, 구조적개선을통한경량화로세분 제동장치는마스터실린더, 부스터, 브레이크드럼, 디스크, 캘리퍼, 진공펌프, 에어컴프레셔등제동관련부품으로구성되며, 알루미늄 / 철하이브리드소재, 세라믹소재적용시제동특성개선, 경량화에따른연비향상및배출가스저감에효과가큼 조향장치는조향핸들, 조향샤프트, 조향기어, 타이로드, 너클암, 전동모터등조향관련부품으로구성되며, 알루미늄및마그네슘등의경량소재적용시 NVH 특성개선, 경량화에따른연비향상및배출가스저감효과기대 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 현가장치 코일스프링, 쇽업서버, 서스펜션암, 로워암, 스테빌라이저, 스핀들, 부싱등 현가관련부품및그경량화기술 경량샤시 제동장치 마스터실린더, 부스터, 브레이크드럼, 디스크, 캘리퍼, 진공펌프, 에어컴프 레셔등제동관련부품및그경량화기술 조향장치 조향핸들, 조향샤프트, 조향기어, 타이로드, 너클암, 전동모터등조향관 련부품및그경량화기술 37

42 자동차 / 철도 경량샤시부품 (2) 공급망관점 경량샤시부품은소재, 공정, 부품등으로공급망에따라세부기술분류 소재기술에는초고장력강판, 강관등의스틸소재, CFRP, 엔지니어링플라스틱등의고분자소재, 타이타늄, 알루미늄및마그네슘등의경량금속주조재와전신재소재와이들두가지이상을적용한다종 / 복합소재를포함 공정기술에는소재를이용하여저압, 고압, 진공다이캐스팅및주조하는주조기술, 사출, 압출, 인발, 단조, 프레스, 하이드로포밍등의소성가공기술, 소재의표면에내식성, 내마모성등의기능을부여하는표면처리, 소재의기계적성질을변화시키는열처리, 단일소재또는이종소재의용접및접합및기계적가공기술을포함하여부품의소재의가공또는완제품을제조하는기술을포함 부품기술에는위소재와공정기술을적용하여샤시를구성하는현가, 제동, 조향장치의구성부품및그모듈의설계및조립기술을의미 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 소재 금속분말, 강관, CFRP, 플라스틱, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄주조 / 전신재, 다종 / 복합소재기술 경량샤시 공정 주조, 소결, 압출, 단조, 프레스, 하이드로포밍, 표면처리, 열처리, 용접및접합, 금형기술 부품 코일스프링, 쇽업서버, 서스펜션암, 로어암, 스테빌라이저, 스핀들, 부싱등현가관련부품및제조기술 마스터실린더, 부스터, 브레이크드럼, 디스크, 캘리퍼, 진공펌프, 에어컴프레셔등제동관련부품및제조기술 조향핸들, 조향샤프트, 조향기어, 타이로드, 너클암, 전동모터등조향관련부품및제조기술 38

43 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 미국, 일본, EU등기술선진국에서는수송기기에대한각종환경규제에대응하기위하여국가적인지원하에고효율초경량자동차개발에매진하여왔으며, 알루미늄, 마그네슘및플라스틱등의경량소재를적극적으로적용하여기존철강소재차체대비획기적인중량감소를달성하고있음 新기후체제에대응하기위한기존국내및위사례의기술선진국에서집중하고있는자동차차체의 Multi Materials ( 다종소재 ) 경량화는자동차운행시 CO2 저감효과는있지만제조및재활용공정에서는오히려 CO2 및오염물질증가의문제점이있기때문에, 주행, 제조및재활용공정에서모두 CO2 저감효과를극대화시킬수있는청정경량화기술필요 전기자동차, 수소자동차등그린카의증가에따라효율을높이기위한파워트레인및새시부품에대한경량화요구도증가하고있으며경량화효과증대를위한고강성소재의개발및부품적용기술에대한연구가선진자동차회사를중심으로수행되고있음 그린카차체경량화를위한고성형성고강도알루미늄합금판재및압출재의채용이증가하고있으며지속적인경량화및강성향상을위한고비강도신소재요구또한증가하고있음 미래자동차는환경규제에서는연비및배출가스에대한규제가강화되지만시장에서는경량화에역행하는각종편의장치, 지능형자율주행보조장치및충돌안전성확보에대한소비자의요구가지속적으로증가하고있어차량중량증가는필연적이므로이에대응하면서규제를만족하기위한능동적경량화기술이필요 공차중량이증가추세에따라차체경량화만이아니라차체경량화대비 10배이상의효과를확보할수있는파워트레인및샤시모듈의소재및부품에대한핵심기술의전략적확보가절실히필요 Google의무인자동차및 Apple의스마트자동차등의미래자동차는기존의완성차메이커와같은수직형산업생태계가아니라다양한모듈에대한수평형수요기업의생태계로변화가예상되며이러한추세에맞추어서경량화효과를극대화시킬수있으면서개발및사업화주체가될수있는수요기업중심의파워트레인및샤시모듈의경량화기술의확보와생태계조성이필요할것으로전망됨 39

44 자동차 / 철도 경량샤시부품 (2) 산업의구조 수송기기샤시부품산업은전방및후방모두에파급효과가큰수준이며, 특히전방산업인수 송기기산업에종속적인구조로전방산업의성장에따라같이성장하는형태 [ 샤시부품분야산업구조 ] 후방산업경량샤시부품전방산업 소재, 주조, 소성가공, 금형, 가공, 열처리, 용접접합, 표면처리산업 현가, 제동, 조향장치부품및모듈설계, 제조, 조립 승용차, 상용차, 하이브리드자동차등을포함하는수송기기산업 전방산업은승용차, 상용차, 하이브리드자동차를포함하는수송기기산업 국내자동차부품산업은전방산업인자동차산업의경기흐름에연동되어있으며, 주납품처인완성차업체의실적과이들에대한수주물량이개별부품업체의영업변동성에큰영향을미치는요인으로작용 후방산업은철강, 알루미늄, 마그네슘, 플라스틱등의소재산업과주조, 소성가공, 금형, 열처리, 용접접합, 표면처리, 가공산업등뿌리산업으로구성 후방산업인소재및뿌리산업의경우도자동차부품산업비중이높아자동차부품생산중소기업의시장다변화노력이계속되고있음 나. 경쟁환경 원가절감및개발기간단축을위한부품모듈화로인해대형부품업체의주도권강화현상이가속화되고있음 국내부품업체는대부분글로벌대형부품업체와경쟁관계에있으며, 1차부품업체의 48% 가한곳의완성차업체에납품하고있어규모, 재무구조, 기술개발, 거래구조등이취약함 현재글로벌자동차산업이친환경자동차기술확보에열을올리고있는상황으로크게연구개발을통한기술확보와벤처기업인수를통한기술확보에치중하고있음 덴소 ( 매출대비 9.2%) 보쉬 (8.8%) 콘티넨탈(6.2%) 발레오(9.0%) 현대모비스(5.7%) 등의소수글로벌부품업체가연구개발에압도적으로투자비중이높음 완성차업체의원가절감및개발기간단축을위해자동차부품의모듈화가반영된신플랫폼확대적용 폭스바겐은신플랫폼 (MQB) 이적용된신형 골프 모델 2013년출시, 닛산또한 로그 모델에 CMF 플랫폼적용, 토요타도 TNGA 플랫폼적용으로비용절감추진 자동차모듈화를통해핵심기술보유업체인대형부품업체의공급및기술주도권이강화됨 40

45 전략제품현황분석 [ 자동차부품모듈화효과 ] 신플랫폼전략 완성차적용현황 / 계획기대효과 VW(MQB) 13 A3/ 골프최초적용 19 전체 60% 적용예정 제조원가 20% 절감 제조리드타임 30% 단축 닛산 (CMF) 13 신형로그최초적용 19 전체 20% 적용예정 부품비용 23% 절감 개발비용 29% 절감 토요타 (TNGA) 15 미라이등적용 19 전체 55% 적용예정 원가 20% 절감 * 출처 : 각社홈페이지 자동차부품의모듈화, 전장화, 글로벌아웃소싱등이확대되면서기술력및원가경쟁력을갖춘업체와그렇지못한업체간의양극화가심화. 이로인해상당수중소기업들은기술력열위와납품기회축소등으로완성차업체에대한종속도가심화 샤시부품과직접관련된주요경쟁업체로는마그나, 보쉬, TRW, 컨티넨탈, 델파이, 발레오, 히타치, 아이신, ZF 등의해외기업과, 현대모비스, 만도, 위아, 카스코, 대우정밀, 대원강업, 동희정공, 명화공업, 한일튜브, 한양정밀, 삼미금속, 남양공업, 코모스, 카스코등의국내기업이있음 41

46 자동차 / 철도 경량샤시부품 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류현가장치제동장치조향장치 주요품목및기술 쇼크업소버, 스프링, 스테빌라이저바, 컨트롤암등 브레이크부스터, 디스크, 드럼, 허브, 라이닝, 패드등 스티어링칼럼, 샤프트, 너클, 핸들등 해외기업 마그나 ( 캐나다 ), 보쉬 ( 독일 ), TRW( 미국 ), Nemak North America( 멕시코 ) 컨티넨탈 ( 미국 ), 델파이 ( 미국 ), 발레오 ( 프랑스 ), 히타치 ( 일본 ), 마그나 ( 캐나다 ), 아이신 ( 일본 ), TRW( 미국 ) 보쉬 ( 독일 ), TRW( 미국 ), ZF( 독일 ), 델파이 ( 미국 ), 히타치 ( 일본 ), 마그나 ( 캐나다 ) 국내기업 만도, 카스코, 대우정밀, 대원강업, 삼목강업, 에스엘, 동희정공, 화신 현대모비스, 만도, 카스코, 한국델파이, 남양금속, 명화공업, 상신브레이크, 한국베랄, 핸즈코퍼레이션, 한일튜브, 한양정밀 만도, 위아, 통일중공업, 한국델파이, 남양공업, 삼미금속, 코모스 42

47 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 샤시부품산업은노동집약적이며, 내수산업위주의산업구조를가지고있으며, 향후기술집약형의내수 수출균형산업으로구조적변화가필요 전방산업인자동차산업의트랜드가경량화기술임에따라샤시부품에서신소재적용과구조적경량화기술개발이요구됨 전방산업으로분류할수있는자동차경량화의실질적수요산업의주체는기존의완성차메이커만이아니라기술개발주체가사업화및수요기업이될수있는파워트레인및샤시모듈 1 차및 2차밴더이며, 향후자동차산업에서의요구는강제이행변경되는환경규제에대한능동적대응, 안전, 편의및스마트화에따른공차중량증가분경량화에대응할수있는능동적경량화기술과, 기존의차체경량화와달리생산, 운행및재활용공정에서모두 CO2를감소시킬수있는신소재및부품화청정생산공정등의요구가지속적으로증가하고있음 시장다변화를위한감산및인력감축, 대기업간의인수 합병및전략적제휴가활발히이루어짐 인도및중국등과같은신흥국가에서의자동차대중화로인해글로벌자동차생산및소비에서신흥국가의중요성이상승 환경및연비규제의문제로저가차, 소형차시장이급성장함에따라글로벌완성차업체들간에는원가혁신을위해생산성증대, 개발비절감, 품질향상등의경쟁이심화 [ 수요산업트랜드및요구소재부품 ] 수요산업요구특성필요소재 부품 자동차 ( 모듈 ) - 경제적경량화효과극대화 - 신소재및기능성소재화 - 파워트레인 / 샤시경량화를통한배터리 / 모터용량확보 - 신소재부품화및생산기반기술을통한재활용성향상 - 모듈단위소재부품화개발 소재 부품 고인성 7xxx 계알루미늄, γ-tial, TMCs, CFRP, UHSS,β-Ti, Al/Fe hybrid, 우레탄, Fe/Al/CFRP, Al/Mg/CFRP, 과공정 Al-Si, AC4CH 커넥팅로드, 터보차져, 캠샤프트, 휠베어링, 드라이브샤프트, 댐퍼스프링, 브레이크, 엔진브라켓, 토션빔액슬, 휠, 피스톤, 실린더헤드 * 자료 : 소재부품 R&D 전략보고서 (2016) 후방산업은원소재및가공산업위주의중소기업으로구성되어있어부가가치가매우낮고, 실제자동차산업내에서이들기업의역할이매우제한적임 완성차및부품대기업의주도아래기술개발및단위 / 모듈부품공급이이루어지는생태계구조로인해산업내에서살아남는것이매우어려운상황 또한기술개발에서부터제품화까지의소요기간이타산업에비해길어자금력이부족한중소기업의생존이거의불가능한상황 따라서, 제조업근간인국내산업환경에서중소기업육성을위한제도적절차마련과지원이필요하며, 신성장동력창출을위한기술력확보가필요한상황 2014년기준, 국내자동차부품산업은제조업전체로봤을때상대적으로노동집약형, 저부 43

48 자동차 / 철도 경량샤시부품 가가치산업이며내수위주의산업구조인것으로나타남 자동차부품산업의제조업내생산및부가가치에서차지하는비중이각각 6.5%, 5.9% 이며, 고용에서차지하는비중은 8.5% 에이름 [ 국내자동차부품산업현황 ] 구분생산액부가가치종업원수사업체수수출액 자동차부품제조업 97 조원 29 조원 247 천명 4,340 개 266 억불 제조업전체 1,489 조원 485 조원 2,905 천명 68,640 개 5,728 억불 비중 6.5% 5.9% 8.5% 6.3% 4.7% * 출처 : 자동차부품연구원 국내자동차산업계에서도인수 합병을통한산업내구조조정이이루어진바있으며, 경영효율화를위한기업내구조조정도실시 완성차업체의품질향상및가격경쟁력에대한노력은자동차부품업체에도영향을미치면서부품업체들간의경쟁이가속화 국내완성차업체인현대 기아차의성장에따라자동차부품업체도함께성장하였으며자동차부품의 3대트렌드인모듈화, 부품공용화, 전장화에따라자동차부품업체역시대기업화되고있는추세 2015년기준, 완성차업체에직접납품하고있는 1차부품업체의수는총 883개사이며, 이중대기업 ( 중견기업포함 ) 은 241개사 (27.3%), 중소기업은 642개사 (72.7%) 로나타났으며, 대기업의비중이증가하는추세 44

49 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 자동차세계시장은 2015년 9,078만대수준이며, 글로벌경기침체로인해 2020년 1억 288만대로연평균 2.5% 증가에그칠것으로예상됨 내연기관차의성장은둔화될것으로보이나하이브리드및전기차등의친환경차의성장률은연간 30% 이상높은성장세를보일것으로예상되어전체시장의성장을견인 [ 자동차세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 만대 ) 구분 성장률 (%) 승용차 6,854 7,046 7,243 7,446 7,654 7, 상용차 2,224 2,262 2,300 2,339 2,379 2, 합계 9,078 9,308 9,543 9,785 10,034 10, * 자료 : OICA Production Statistics 자동차용샤시부품세계시장규모는 2015년 1,644억달러에서 2020년 1,827달러로연평균 2.1% 의성장률을보이며성장할것으로전망됨 [ 샤시부품세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러 ) 성장률 (%) 세계시장 1,644 1,677 1,710 1,753 1,789 1, * 자료 : 한국자동차산업협회, 2015 자동차원가구조 - 파워트레인 28.0%, 차체부품 10%, 샤시부품 9%, 내장부품 10%, 기타및전장부품 40% 스즈키마루티사자료참고 세계자동차시장의척도인미국시장의경우 2015년 1천740만대수준의판매실적을기록하였으며, 이는미국경기회복세, 저유가, 저금리지속에따른 SUV/ 픽업트럭등소형상용차중심의수요확대와판촉효과로전년대비 5.8% 증가 2016년판매는 2015년을정점으로 0.2% 정도의판매량감소를보일것으로예상됨 45

50 자동차 / 철도 경량샤시부품 [ 미국자동차시장규모 ] ( 단위 : 만대 ) 구분 성장률 (%) 미국브랜드 일본브랜드 유럽브랜드 한국브랜드 합계 1, , , * 자료 : WARDSAUTO, IRS GLOBAL Market Report 2016 재구성 EU 시장의자동차판매는최근 3년지속적으로증가하고있으며, 독일등의경기호조와스페인의폐차관련수요확대정책등이긍정적영향을미친것으로분석 영국의 EU 탈퇴확정으로부정적요인이있으나 2016년시장은전년대비 7.2% 성장할것으로예상됨 [ 유럽자동차시장규모 ] ( 단위 : 만대 ) 구분 성장률 (%) 유럽브랜드 미국브랜드 일본브랜드 한국브랜드 기타 합계 1, , , * 자료 : ACEA (EU 28개국중몰타제외 ), IRS GLOBAL Market Report 2016 재구성 기타시장으로러시아와브라질등신흥국시장이불안정함에따라이들시장에서판매량이큰 폭으로감소 46

51 전략제품현황분석 나. 국내시장 2015년기준국내자동차생산은소폭증가하였으며, 수출은소폭감소 국내자동차생산량 455만대로 2014년대비 0.7% 증가, 내수판매 159만대로 8.6% 증가, 수출 297만대로 2.9% 감소 2015년국내자동차생산량증가는레저용차량 (RV) 의인기와개별소비세인하에따른내수판매량증가등이원인인것으로파악되며, 이로인해내수시장은전년대비 8.6% 증가한 159만대로사상최대치기록 2015년수출은북미, EU 등으로의수출호조에도불구하고러시아, 중남미, 중국등신흥시장으로의수출부진으로 2.9% 가소한 297만대기록 2016년생산실적은글로벌자동차수요감소, 중국경제성장둔화, 신흥국경기침체, 완성차업체의파업등으로인해약 10% 정도감소할것으로예상되나, 내수시장은개별소비세인하, 다양한신차출시, 하이브리드및전기차등의친환경차량의판매호조등의요인으로 1.4% 내외의성장세를지속할것으로전망 국내자동차내수시장에서수입차량등록수는 2015년 243,900대로사상최대를기록했으며, 최근 6년간연평균 21.9% 의성장률과 15.5% 의시장점유율을나타냄 [ 자동차국내시장규모 ] ( 단위 : 대, %) 구분 2014 실적 2015 전년동기비 생산 4,524,932 4,555, 판매 4,527,097 4,563, 내수 1,463,893 1,589, 수출 3,063,204 2,974, * 자료 : IRS Grobal, 한국자동차산업협회재인용 자동차용샤시부품국내시장규모는 2015 년 8 조 4,646 억원에서 2020 년 9 조 4,098 억원 으로연평균 2.1% 의성장률을보이며성장할것으로전망됨 [ 샤시부품국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원 ) 성장률 (%) 국내시장 84,646 86,339 88,066 90,268 92,163 94, * 자료 : 한국자동차산업협회, 2015 자동차원가구조 - 파워트레인 28.0%, 차체부품 10%, 샤시부품 9%, 내장부품 10%, 기타및전장부품 40% 스즈키마루티사자료참고 47

52 자동차 / 철도 경량샤시부품 다. 무역현황 경량샤시부품관련기술의공정기술로품목단위의무역현황을살펴보았으며, 수출량에비하여수입량은증가하는추세 경량샤시부품관련기술의수출현황은 11년 11억 2,342만달러에서 15년 11억 7,398만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 6억 5,003만달러에서 15년 8억 3,260만달러수준으로증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 1.1% 로증가하였으며, 수입금액은 6.4% 로증가하였으나, 전체무역수지는 7.8% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.27) 부터 15년(0.17) 까지증감을반복하고있으며, 국내의경량샤시부품제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 경량샤시부품관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 1,123,427 1,152,047 1,219,800 1,304,554 1,173, % 수입금액 650, , , , , % 무역수지 473, , , , , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 48

53 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 현가하하중부품경량화 자동차샤시는엔진과차체를지지하는뼈대의의미에서조향, 현가및제동부품으로구성되어있으며, 샤시에서도경량화가중요하지만그중에서도현가하하중 (Unsprung weight) 의경량화는차체의경량화보다효과가크기때문에현가및제동의성능향상과동시에경제적인경량화가반드시필요한부분 컨트롤암은대표적인현가하하중부품으로, 기존의주철주조품에서경량화를위한주강판재가개발되었으며, 더욱더경량화를위하여알루미늄주단조및단조공법이적용되고있음 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 컨트롤암경량화기술 ] 차체및컨트롤암과연결되어구동바퀴의지지역할을하는너클의경우에도컨트롤암과유사 하게기존의주철소재에서알루미늄주단조및단조를통하여경량화를구현하고있음 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 경량소재적용너클경량화기술 ] 49

54 자동차 / 철도 경량샤시부품 서브프레임은서스펜션, 컨트롤암및파워트레인을지지하는부품으로철강소재에서알루미늄및 마그네슘소재변화를통한경량화가진행되고있음 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 서브프레임경량화기술 ] 브레이크디스크는현가하하중부품중에서경량화효과가가장높은부품이지만안전성확보를 위하여경량화의폭이크지않은특징이있음 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 알루미늄소재적용브레이크디스크경량화기술 ] 접합기술다양화 다중소재적용경량화기술 다종금속소재적용시이종금속간전위차에의한부식문제해결필요 이종금속접합시부식문제방지를위하여기계적접합및화학접착제를사용함에따라서적절한접합강도확보방안필요 이종금속접합에화학접착제적용시생산성저하, 치수정밀도저하및변형방지에대한근본적해결기술이필요 * 출처 : AUDI 홈페이지 [ Audi 양산차적용접합기술 ] 50

55 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 新기후체제에주도권을확보하기위해서는차체경량화대비 10배이상의효과가있는현가하하중 (Unsprung Mass) 에해당하는파워트레인및샤시모듈의경량화를통하여경량화효과를극대화하는것이필요한상황을인식하고기존의 Steel 소재에서 Steel, Al, Mg, CFRP 및 Plastic을이용한이종및다종소재적용의경량화기술이중심이되고있으며, 양산화의장애요소인제조단가, 안정성, 내구성및재활용성문제를해결하기위한연구개발이지속적으로진행되고있음 자동차기술선진국및선진메이커를중심으로경량화의목적은자동차운행시연비향상및배출가스저감에기여할수있는차체소재를기존의 steel에서초고장력강 steel, Al, Mg, Ti 및 CFRP 등의경량소재로대체하는기술이주류를이루고있음 미국의수송기기경량화기술을위한정책지원은 Lightweight Materials 프로그램으로 2002년대비 50% 경량화목표로지원 일본의경량화를위한정책지원은혁신적신구조재료기술개발 (Innovative Structural Materials Association, ISMA) 로 2014년대비 2022년까지자동차등수송기기 50% 경량화목표로 5개의분류로기술개발추진하고있으며, 2014년부터연간총 38,200억엔규모로기술개발에역량을집중 유럽의경우 SuperLIGHT-CAR 프로젝트 Phase I에이어후속으로 ALIVE 프로젝트를진행하였으며, European Green Car Initiative 기획중 [ 자동차경량화관련주요국연구개발프로그램 ] 국가 ( 기관 / 기업 ) 주요연구내용 Vehicle Technology Program, Lightweight Materials 의 3 대중점추진분야 미국 (DOE) 일본 (NEDO) - 소재및제조공정 : 특성향상및 low-cost 공정개발 - 모델링및전산재료과학 : 접합, 방식및특성예측 - 이종 / 혼합소재적용 (Multi-material Enabling) 혁신적신구조재료기술개발 ( 경제산업성 ) 을수행하고있으며수송기기경량화를위하여새로운고비강도철강, 알루미늄합금, 마그네슘합금, 타이타늄합금, CFRP 소재개발및접합기술에대한연구를수행 SuperLIGHT-CAR 프로젝트 Phase I 수행 ( 05 09) - 경량소재및이종 / 혼합소재적용에의한차체중량감소 ALIVE 프로젝트수행 ( 12 16) EU (European Commission) - SuperLIGHT-Car, ELVA, SmartBatt 프로젝트에서개발된분야별경량화기술을융합, 발전시킴 European Green Car Initiative 기획중 - 경량금속소재, 중공형소재, 이종소재개발및차체경량화관련부품제조공정, 평가기술, 모델링기술개발추진 51

56 자동차 / 철도 경량샤시부품 세계각국의완성차업체에서는지속적기술개발을통해알루미늄등의경량금속적용범위를 적극증가시키고있음 [ 알루미늄소재적용차량 ] 전기차의대표주자인 Tesla의경우 Model S에스페이스프레임등의차체뿐만아니라너클, 로어암, 서브프레임등샤시전반에걸쳐알루미늄소재를적용하였으며, Audi의경우에도압출및하이드로포밍등의공정을통하여각종암류, 서브프레임등에알루미늄을사용중임 BMW의경우지능형경량설계를통해플라스틱과복합재료를적용하고엔진및샤시구조에들어가는알루미늄부품의비중을높여, 관련모듈을경량화하고있음 [ 글로벌완성차업체들의경량화동향 ] 국가명기업명주요동향 경량소재의광범위한활용에투자 General Motors Al, HSS, CFRP 집중 MY2016 자동차중량 15% 감소계획 2020 년까지트럭제품군무게 450kg 경량화 일본탄소섬유공급업체 Teijin 사와파트너쉽체결 미국 Ford 구조경량화를바탕으로경량소재개발 2020 까지현재가지고있는기술구현 연비개선과안전규제를위해고급소재활용 에코부스트 를내연기관자동차의핵심전략으로, 가솔린직분사기술, 다운사이징, 터보부스팅등에대한기술개발 F-150 픽업트럭알루미늄바디적용 Chrysler 고장력강판사용확대를바탕으로고급차에알루미늄, 플라스틱확대 Dodge Dart 와 Fiat 500L 에고장력강판사용확대 52

57 전략제품현황분석 국가명기업명주요동향 고급차의소재변경을통한연비절감에초점 VW Golf : 6 세대대비 100kg 경량화, 연비 23% 개선 Audi RS6 : 20% 알루미늄, 초고장력강판사용 A8, R8 : Aluminum Space Frame(ASF) 활용 독일 일본 BMW Mercedes Toyota Honda Nissan 마그네슘및알루미늄, 강화플라스틱도입 경량화와비틀림경도를높이기위해 front-end 와 body shell에알루미늄사용 엔진과파워트레인 / 샤시등에 advanced magnesium 사용 BMW i3(ev) 및 i8(phev) 개발및출시최초 CFRP 적용 알루미늄및플라스틱, 고강도강판확대로경량화 BASF 플라스틱엔진서포트최초적용 알루미늄외판패널적용 알루미늄 / 철 Multi Material 적용확대 고장력강판및플라스틱사용확대 중 / 소형차량무게 10 30% 경량화계획 Avalon : 앞뒤범퍼에 Polypropylene resin 사용경량화 CFRP 적용확대계획 고장력강판확대, 고급차알루미늄, 마그네슘확대 HSS ACE Body Structure 적용 Hood/front fender 알루미늄적용 2015년까지평균 15% 경량화 알루미늄및기타경량소재사용확대및차체구조합리화 독자적인전기차배터리기술개발 * 출처 : 각社홈페이지 [ 샤시부품경량화적용사례및경량화율 ] 구분 부품명 기존소재 적용소재 경량화율 너클 주철 알루미늄합금 31.2% 서스펜션암 주철 알루미늄합금 31.6% 드라이빙샤프트 철강 알루미늄합금 66.7% 경량샤시부품 허브철강알루미늄합금 31.3% 브레이크샤프트철강플라스틱 22.2% 토션빔 철강 고속도공구강 23.8% 클러치하우징 철강 알루미늄합금 69.4% 브레이크드럼 철강 알루미늄합금 52.3% * 출처 : 자동차부품연구원 53

58 자동차 / 철도 경량샤시부품 (2) 국내업체동향 국내완성차제조기업에서는경량금속적용및파워트레인 / 샤시경량화기술적용보다기존스틸의강도를향상시켜두께를저감하는초고장력강경량화전략을채택하고있으며, 현대 기아자동차는최근준준형급에는약 40% 까지초고장력강이적용되고중대형차량의경우에는 50% 이상의초고장력강을적용하고있음 현대 기아자동차의경우 2000년대초부터엔진, 자동변속기모듈등의제작에들어가는부품중일부를알루미늄소재로제작하고있으나아직까지그비중은미미한실정임. 하지만국내 / 외연비규제정책으로인하여수송기기경량화는이미피할수없기때문에그사용량은점차증가할것으로판단됨 2018년제네시스, 아이오닉, 니로차량의후속모델의후드 / 도어 / 펜더 / 트렁크리드 / 쇽업소버하우징 / 범퍼백빔을알루미늄으로대체하고 BIW에도알루미늄소재를채용하여차량당 137kg/ 대수준의알루미늄을사용할계획 현대 기아자동차는평균연비를 25% 향상시키는 2020연비향상로드맵 을발표. 이계획에따르면, 차세대파워트레인 / 샤시모듈과관련, 현재보유중인 10종의엔진라인업중 70% 를차세대엔진으로대체하여, 가솔린엔진은 11~13%, 디젤엔진은 16~18%, 변속기는 2~9% 의연비향상을추진하는것으로되어있음. 이에따라새로운파워트레인및샤시의개발에는알루미늄주조품의특성향상이필요함 1990년대부터경량화부품개발이진행되고있었으나, 실질적으로경량화개념이적용되어생산된최초의차량은 2005년출시된그랜져 TG 모델임. 2005년그랜져는샤시부품중로어암을알루미늄으로적용하였고, 시트프레임을마그네슘으로적용하여대형차로서공차중량 1400kg대수준의목표를달성 국내소재기업은수요산업과의연계를통한기술개발추진중 원소재의생산과관련해서철강, 알루미늄, 마그네슘, CFRP 관련기업은재활용기술을바탕으로중 소규모의원소재생산이가능한잠재력을보유하고있으며수요산업인수송기기부품산업과연계하여경량화기술개발을추진중임 현대차에서출시된최초의하이브리드전용모델인아이오닉의경우, 도요타프리우스수준으로후드, 트렁크리드및너클등에알루미늄합금을적용하였으나, 마그네슘부품은스티어링휠코어등다이캐스팅부품에한정됨. 국내자동차업체에서도전기자동차를출시할뿐만아니라, 전용플랫폼을고려하고있기때문에경량화소재적용은확대될것으로기대 선진국대비기술이현장맞춤형으로실적용성은우수하지만수송기기경량화의경우에는강화되는규제에능동적대처를위하여국가적차원의로드맵을통한전략적경량화와수요기업연계형산업생태계로육성이필요 54

59 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 경량소재관련하여하공정완제품의기술성은강하나상공정원료산업은미비하므로가공재산업위주에서고부가가치소재생산으로전환시급 자동차샤시부품에적용가능한경량소재생산관련국내기업의수가적고일부를제외하면규모가매우영세하여원소재생산기술이선진국대비떨어짐 국내원소재개발인프라가구축된곳은포스코, 현대제철, 자동차부품연구원, 포항산업과학연구원, 재료연구소등일부대기업과연구소로매우제한적임 여러기업과대학은소재개발여력이없어인프라로서의역할은제한적 [ 자동차소재산업국내기업동향 ] 기업명 Posco 주요동향 TWIP 강원천기술개발 유럽, 일본등자동차업계 TWIP 강제품개발착수 마그네슘판재성형기술개발 ( 포르쉐루프적용사례 ) 현대제철알루코조일알미늄한화첨단소재 1GPa 1.2GPa 급초고장력강개발 고성형초고강도강등차세대신강종개발이주력 알루미늄소재를이용한차량경량화부품개발연구 엔진부품, 범퍼백빔, 시트프레임등생산 일부저합금계알루미늄합금박판연속주조기술보유 고부가 Al clad sheet 기술개발 GMT, LWRT, SMC 등고분자소재기술개발 자동차부품기업아즈델, 하이코스틱스인수를통해자동차용고분자소재시장진출 효성 자동차내외장재와연료계통에쓰이는엔지니어링플라스틱인폴리케톤개발및 2015 년하반기부터생산 탄소섬유개발, TANSOME 생산 현대자동차차체프레임및루프에탄소섬유적용 코프라 자동차용복합재료, PA, PP 등기술개발및생산 2015 년부터미국공장가동시작 탄소섬유강화복합소재, 고내열, 고강성제품기술개발 현대기아, GM 엔지니어링플라스틱판매량증가 현대 EP PP, PS 등생산 자동차내, 외장재용 SUPOL 브랜드및소재기술개발 코오롱플라스틱 PA, POM, PBT 등생산 세계 POM 생산의 5% 점유중 POM 소재인 KOCETAL 브랜드및소재개발으로유럽시장진출확대 55

60 자동차 / 철도 경량샤시부품 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 경량샤시부품기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 1) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로경량샤시관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국의출원경향은증가-감소추세, 일본과한국, 유럽은출원건수를유지하다가감소하는경향을보이고있음 국가별출원비중을살펴보면미국이 40.9% 로최대출원국으로경량샤시부품기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 30.2%, 한국이 18.3%, 유럽이 10.6% 였으며, 최근미국의출원증가추세가두드러짐 [ 경량샤시부품분야연도별출원동향 ] 1) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 56

61 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면비교적일정하게유지되고있으며, 출원인대부분이자국출원으로한국내의기술력이우수한것으로추정됨 미국은 10년부터지속적으로출원건수가증가하고있으며, 14년까지내국인보다외국인의출원비중이높은것으로보아다수의외국출원인이미국시장에진출한것으로추정됨 일본의출원현황은 11년다소감소하였으나, 일정하게유지되고있으며출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정됨 유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이내국인으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 57

62 자동차 / 철도 경량샤시부품 (3) 투입기술및융합성분석 경량샤시부품분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 2) 를통하여살펴본결과경량샤시부품분야의가장높은 IPC는 B60G 기술분야가 1,914건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B62D가 832건, B60W가 788건으로다수를차지 이외에 B60R 628건, B60K 436건, B60T 183건, B60Q 160건, B60L 139건, F16F 130건, B32B 24건순으로기술이투입되어있어경량샤시부품분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 F16F 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, B60W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 [ 경량샤시부품분야상위투입기술 ] IPC 기술내용 특허인용수명 (TCT) 3) B60G 차체현가장치 8 년 B62D 자동차트레일러 8 년 B60W 다른종류또는다른기능의차량용부품의관련제어 ; 하이브리드차량에특별히적합한제어시스템 ; 특정의단일의부품의제어에관한것은아닌, 특정의목적을위한도로상의차량의운전제어시스템 3 년 B60R 달리분류되지않는차량, 차량부속구또는차량부품 6 년 B60K 차량의추진장치또는동력전달장치의배치또는설치 ; 복수의서로다른원동기의배치또는설치 ; 보조구동장치 ; 차량용계기또는계기판 ; 차량의추진장치의냉각, 흡기, 배기또는연료공급에관한배치 6 년 B60T 차량용제동제어방식또는그부품 ; 제동제어방식또는그부품일반 6 년 B60J 차량의창, 방풍유리, 비고정식의지붕, 문또는동류의장치 ; 차량에특별히적합하게분리가능한외부보호커버 7 년 B60Q 일반적차량용의신호또는조명장치의배치, 그의설치또는지지 8 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 F16F 스프링 ; 완충장치 9 년 2) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 3) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 58

63 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 B60G 분야와융합이높게이루어진기술은 B62D 분야로나타났으며, B60W, B60R 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B62D 분야와융합된기술은 B60R, B60W, B60K 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, B60W 분야와융합된기술은 B60R, B60K, B60T 기술로분석 [ 경량샤시부품분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 자동차분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 TOYOTA MOTOR, HONDA MOTOR, NISSAN MOTOR, SUZUKI MOTOR 등자동차기업이였으며, 이들일본출원인은주로자국내의출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는현대자동차, 현대모비스, 만도의 3개기업이상위출원인으로나타나경량샤시부품관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는현대자동차의 3극패밀리수가 58건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본의 TOYOTA MOTOR도 136건으로다국적시장을확보 59

64 자동차 / 철도 경량샤시부품 미국기업인 FORD MOTOR 이확보한특허의피인용지수가 5.43 로가장높게나타나기술의 파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 현대자동차 한국 % 16% 7% 0% 한국 차량용현가장치및조향장치 TOYOTA MOTOR 일본 % 29% 65% 5% 일본 차량용현가기술 HONDA MOTOR 일본 % 46% 46% 8% 일본 서스펜션장치 현대모비스 한국 % 6% 1% 0% 한국 차량용현가장치및조향장치 NISSAN MOTOR 일본 % 17% 74% 9% 일본 서스펜션장치 FORD MOTOR 미국 % 99% 0% 1% 미국 차량용현가장치및조향장치 만도 한국 % 14% 1% 0% 한국 차량용조향장치 AUDI 독일 % 48% 0% 43% 미국 차량용현가장치및조향장치 GM GLOBAL TECHNOLOGY 미국 % 98% 0% 0% 미국 차량용현가장치및조향장치 SUZUKI MOTOR 일본 % 15% 85% 0% 일본 서스펜션장치 60

65 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대자동차의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는 ( 주 ) 일진의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 현대모비스, 만도, 현대오트론, 현대위아등이있으며, 중소기업의주요출원인은 ( 주 ) 일진, 디에스시, 동양이화, 동희산업, 와이즈오토모티브등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면자동차부품연구원, 한국전자통신연구원, 대구경북과학기술원, 한국과학기술원, 국방과학연구소등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은아주자동차대학, 경북대학교, 서울대학교등의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 61

66 자동차 / 철도 경량샤시부품 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 경량샤시부품분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 샤시부품기술은대기 업의독점구조가다소높은것으로나타났으며경량샤시부품관련기술중경량화소재기술은 높은기술력을요구하는분야로중소기업의경쟁력이다소낮은것으로분석됨 [ 경량샤시부품분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 경량화소재기술 탄소복합소재기술, 알루미늄합금소재기술, 금속 /CFRP 복합재기술, 고강성소재기술, 금속 / 플라스틱복합체기술 현대모비스, 만도, 한국델파이, 카스코, 대우정밀, 대원강업, 에스엘, 화신 - -, 제조공정기술 이종소재접합공정기술, 접합부접합강도향상기술, 비철금속다이캐스팅기술, 다이캐스팅결함제거기술, 고장력강판성형기술, 탄소복합소재성형기술, 용략 free 차체및샤시부품제조기술, 자동차샤시부품슬래그 free 기술 현대위아, 만도, 한국델파이, 화신, 에스엘 삼미금속, 코모스, 남양공업, 통일중공업, 상신브레이크, 동희정공, 삼목강업, 대우정밀, 명화금속, 한일튜브, 한양정밀 이종소재접합, 비철금속다이캐스팅, 철계금속다이캐스팅, 고장력강판성형, 샤시부품용접 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 62

67 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 경량샤시부품분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 경량샤시부품분야중소기업은최근에경량화소재기술개발에다수수요가있는것으로나타났음 [ 경량샤시부품분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 경량샤시부품 경량화소재기술 탄소복합소재를이용한자동차용경량도어부품기술 자동차산업의모듈화추세를대응하기위한경량 저가형 ( 기존대비 10%) 중소형승용차용현가 조향서브모듈의핵심부품기술 충돌성능향상을위한차량용고강성, 경량프론터필러부재국산화개발 초경량친환경소재적용자동차제진재개발 금속과 CFRP 복합재를적용한고강도, 초경량의하이브리드토션빔개발 다기능철심, 복합재료의접착기술을융합한경량화웨더스트립제조시스템개발 제조공정기술 자동차쇼바디스크자동조립시스템 승합차량루프경량소재적용에따른성형기술개발 자동차용다이캐스팅부품내부기포제거를위한에어벤트센싱기초기술개발 고장력강판성형기술을이용한 TL-CAR (SIDE FRM) 기술개발 1.5GPa 급초고강도강을적용한고강성경량플랫폼개발 63

68 자동차 / 철도 경량샤시부품 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 경량샤시부품기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 경량샤시부품기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 경량샤시부품기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 4) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 5) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 경량샤시부품기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 4) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 5) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 64

69 전략제품현황분석 [ 경량샤시부품분야키워드클러스터링 ] [ 경량샤시부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 aluminum, alloy 36~50 1. Method for manufacturing of vehicle armor components requiring severe forming with very high bend angles with very thick gauge product of high strength heat treatable aluminum alloys 3. Study of dynamic behaviour of aluminum automotive parts 4. 'Smart Weighting': Auto manufacturers are 'lightweighting' vehicles by incorporating more aluminum and microalloy steel components 클러스터 02 magnesium, alloy 35~61 1. Magnesium alloys for lightweight powertrains and automotive structures 2. Thixomolded magnesium alloys: Strategic product innovation in automobiles 3. Thermophysical properties and microstructural analysis of AZ80 magnesium alloys designed for automotive industry 클러스터 03 steel, tensile 18~34 1. Steel reinforced pultruded GFRP vehicle chassis structure 2. Spot welding between aluminium alloy and low-carbon steel by friction stirring 3. Performance improvement in high-performance brushless rare-earth magnet motors for hybrid vehicles by use of high flux-density steel 4. Model of cost and mass for compact sized lightweight automobiles using aluminum and high strength steel 4. VEHICLE DOOR 5. Tensile and Spring-Back Behavior of DP600 Advanced High Strength Steel at Warm Temperatures 65

70 자동차 / 철도 경량샤시부품 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 DIESEL, filter 4~8 1. DIESEL DOSING SYSTEM FOR ACTIVE DIESEL PARTICULATE FILTER REGENERATION 2. Non-catalytic after-treatment for diesel particulates using carbon-fiber filter and experimental validation 3. NO2-formation in diesel particle filter systems 클러스터 05 SHOCK ABSORBE, evaluation 10~15 1. Compensation module for a hydraulic shock absorber of a vehicle and shock absorber equipped with such a compensation module 2. Vehicular seat shock absorbing module 3. SHOCK ABSORBER FOR A VEHICLE HAVING A LIGHTWEIGHT DESIGN 4. Performance evaluation of CFRP-rubber shock absorbers 클러스터 06 suspension, vibration 12~21 1. Reliability-based design optimization for durability of ground vehicle suspension system components 2. Performance of spade-less wheeled military vehicles with passive and semi -active suspensions during mortar firing 3. Optimization of design of helical coil suspension system by combination of conventional steel and composite material in regular vehicle 4. Vehicle suspension module 5. Electronic control suspension system for vehicles 클러스터 07 light module, head lamp 16~25 1. LAMP COLOR MATCHING AND CONTROL SYSTEMS AND METHODS 2. Method and Device For Adjusting the Color or Photometric Properties of an Led Illumination 3. Color-consistent LED modules for general lighting 4. High brightness light source using light emitting devices of different wavelengths and wavelength conversion 클러스터 08 hood, safety 12~13 1. Lightweight design and formability analysis of saloon car aluminum-alloy engine hood 2. Design of car hood of sandwich structures for pedestrian safety 3. Motor vehicle hood 클러스터 09 design 16~22 1. Optical module for automobile designed to provide a cut-off beam and main beam 2. Intercooler cartridge assembly design for improving internal combustion engine performance 3. SHOCK ABSORBER FOR A VEHICLE HAVING A LIGHTWEIGHT DESIGN 4. Thermophysical properties and microstructural analysis of AZ80 magnesium alloys designed for automotive industry 66

71 전략제품현황분석 [ 경량샤시부품분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 suspension, springs 요소기술 02 디젤차량의다공성필터및촉매소재기술 porous, filter, diesel 요소기술 03 고기능성복합소재베어링생산공정기술 bearing, composite material 요소기술 04 카본복합소재가적용된샤시부품제조기술 carbon, chassis 요소기술 05 에어스프링공기부피극대화활성탄소재및쇽업소버적용기술 SHOCK ABSORBE, evaluation 요소기술 06 서스펜션모션진동제어기술 suspension, vibration 요소기술 07 샤시부품이종금속소재용접접합기술 dissimilar metal, welding 요소기술 08 고강도고탄성알루미늄샤시부품제조기술 aluminum, alloy 요소기술 09 자동차샤시부품구조해석기술 chassis, structure interpreting 67

72 자동차 / 철도 경량샤시부품 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 경량샤시부품분야요소기술도출 ] 분류 요소기술 출처 경량화샤시부품소재기술 다종소재적용경량샤시제조기술 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 디젤차량의다공성필터및촉매소재기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 고기능성복합소재베어링생산공정기술 특허 / 논문클러스터링 카본복합소재가적용된샤시부품제조기술 에어스프링공기부피극대화활성탄소재및쇽업소버적용기술 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 서스펜션모션진동제어기술 특허 / 논문클러스터링 샤시부품제조공정기술 자동차용강화플라스틱샤시부품제조및공정사이클단축기술 샤시부품이종금속소재용접접합기술 고강도고탄성알루미늄샤시부품제조기술 기술 / 시장분석, 기술수요 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 자동차샤시부품구조해석기술 특허 / 논문클러스터링 68

73 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 경량샤시부품분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 다종소재적용경량샤시제조기술 금속 - 플라스틱의접착기술개발을통해다종재질적용경량샤시부품개발기술 경량화샤시부품소재기술 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 디젤차량의다공성필터및촉매소재기술 쇼크업소버의감쇠작용을하는코일스프링을중공튜브형태로제조하여강도및감쇠효과는기존과동등이상을유지하며경량화하는기술 복합후처리기능탑재를위한고다공담체제조기술및전이금속을이용한백금대체촉매기술 고기능성복합소재베어링생산공정기술 고기능성복합소재개발을통한내마모성, 내구성이향상된베어링생산공정기술개발 자동차용강화플라스틱샤시부품제조및공정사이클단축기술 기계적특성강화섬유복합재제조기술및공정기술개발를통한샤시부품개발기술 샤시부품제조공정기술 샤시부품이종금속소재용접접합기술 현가, 제동, 조향장치부품에이종 ( 스틸 / 알루미늄 / 마그네슘등 ) 의금속소재를접합하는기술 고강도고탄성알루미늄샤시부품제조기술 고강도고탄성특성을가지는알루미늄합금소재를적용하여현가, 제동, 조향장치부품을제조하는기술 69

74 자동차 / 철도 경량샤시부품 6. 기술로드맵기획 가. 경량샤시부품기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 70

75 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 경량샤시부품분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 다종소재적용경량샤시제조기술 경량화율 (%) 25% 30% 35% 이상 기존샤시부품대비 35% 이상경량화 경량화샤시부품소재기술 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 디젤차량의다공성필터및촉매소재기술 경량화율 (%) 15 20% 이상 - 기존스틸계현가스프링대비 20% 이상경량화 포집효율 (%) 산화효율 (%) % 이상 40% - - 백금대체, 기존부품대비내구성만족또는동등수준 고기능성복합소재베어링생산공정기술 탄성계수 (GPa) 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) 내구성, 내마모성이향상된베어링생산공정개발 자동차용강화플라스틱샤시부품제조및공정사이클단축기술 충격강도 (kgf cm/cm 2 ) 굴곡강도 (MPa) 단가및생산성이고려된강화플라스틱적용샤시부품개발 샤시부품제조공정기술 샤시부품이종금속소재용접접합기술 내부식성 (RN(480hr)) 동종소재접합시의부식특성동등수준확보 고강도고탄성알루미늄샤시부품제조기술 인장강도 (MPa, 주조 ) 인장강도 (MPa, 전신 ) 고강도고탄성알루미늄다이캐스팅및압출소재적용 71

76 자동차 / 철도 경량샤시부품 다. 핵심기술심층분석 다종소재적용경량샤시제조기술 기술개발 필요성 스틸소재만으로는도달이불가능한차량경량화를위하여금속 - 플라스틱의접착을 통한다종재질경량샤시부품개발기술이필요함 기술개발전략 금속-플라스틱간접합강도향상 금속 - 플라스틱간접합공정간소화 No 명칭출원인 1 플라스틱 - 금속하이브리드구성요소및그제조방법폭스바겐 관련특허현황 2 알루미늄판재와탄소섬유강화플라스틱복합판재의접합방법성우하이텍 3 열가소성플라스틱 - 금속접합용셀프피어싱리벳과이를이용한접합방법 현대자동차 적용가능분야 자동차경량샤시 관련기업 현대자동차, 성우하이텍 72

77 전략제품현황분석 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 기술개발 필요성 현가스프링은승차감을향상시키는데기여하는부품으로노면으로부터의충격을 완화시키는역할을하며제품의성능향상및경량화가필요 기술개발전략 현가스프링경량화 현가스프링내구성향상 No 명칭출원인 1 차량의현가스프링시트장치현대자동차 관련특허현황 2 차량용현가장치현대모비스 3 현가스프링용스프링패드대원강업 4 현가코일스프링및스트럿형현가장치 MITSUBISHI STEEL 적용가능분야 차량용현가장치의현가스프링 관련기업 현대자동차, 현대모비스 73

78 자동차 / 철도 경량샤시부품 디젤차량의다공성필터및촉매소재기술 기술개발 필요성 디젤기관에서배출되는고형물질은입자크기가매우작아분리성능이우수한다공 성필터및촉매소재가요구되어짐 기술개발전략 다공성필터의분리성능향상 저중량특성으로차량의경량화도모 No 명칭출원인 1 디젤매연여과필터용다공성코팅제현대자동차 관련특허현황 2 개선된디젤배기필터 다우글로벌테크놀로지스 3 다공성지지체가코팅된촉매플레이트제조방법영남대학교 적용가능분야 디젤차량의필터 관련기업 현대자동차, 삼선엔지니어링 74

79 전략제품현황분석 고기능성복합소재베어링생산공정기술 기술개발 필요성 차량용현가장치는충격을완화하는현가스프링과진동을감쇠하는쇽업소버등 을포함하는데, 이때사용되는베어링소재의내마모성과내구성이향상될수록현 가장치의내마모성과내구성도향상됨 고기능성복합소재적용 기술개발전략 내마모모성, 내구성향상 생산공정간소화 No 명칭출원인 관련특허현황 차량용현가장치의베어링샤시용베어링 현대모비스 CONTITECH VIBRATION CONTROL 에어베어링을포함하는에어스프링현가장치 대원강업주식회사 4 차량용일체차축식현가장치의허브베어링및샤프트장치 현대위아 적용가능분야 차량용베어링 제조기계용베어링 관련기업 현대모비스, 대원강업, 만도, 현대위아, 일진베어링 75

80 자동차 / 철도 경량샤시부품 자동차용강화플라스틱샤시부품제조및공정사이클단축기술 기술개발 필요성 강화플라스틱을소재로한부품제조공정은성형및가공이어려워공정사이클이 긴것이단점으로, 공정사이클을단축시키고제품의성능은유지할수있는기술 이필요함 기술개발전략 제조공정사이클단축 강화플라스틱의강성및인성향상 No 명칭출원인 1 탄소섬유강화플라스틱가압성형장치및탄소섬유강화플라스틱가압성형방법 에이티씨 관련특허현황 2 차량현가장치용토션빔현대자동차 3 차량의현가암및그제조방법주식회사일진 4 전동조향장치의조향축유닛현대모비스 적용가능분야 자동차용샤시부품 관련기업 현대자동차, 현대모비스, 일진 76

81 전략제품현황분석 샤시부품이종금속소재용접접합기술 기술개발 필요성 자동차샤시부품의경량화를위한알루미늄, 마그네슘등과같은이종금속소재의 용접 / 접합기술개발이필요 기술개발전략 이종금속간의접합강도향상 No 명칭출원인 1 이종소재의마찰교반용접방법포항산업과학연구원 2 METHOD OF BONDING DISSIMILAR METAL MATERIALS AND BONDED BODY OF DISSIMILAR METAL MATERIALS SUZUKI MOTOR 관련특허현황 3 차량용쇽업소버하우징제작방법성우하이텍 4 Dissimilar metal joining method for magnesium alloy and steel NISSAN MOTOR 5 이종금속접합시스템및방법현대자동차 6 Friction stir welding of dissimilar metals GM GLOBAL TECHNOLOGY 적용가능분야 자동차이종금속부품 플랜트이종금속부품 관련기업 현대자동차, SUZUKI MOTOR 77

82 자동차 / 철도 경량샤시부품 고강도고탄성알루미늄샤시부품제조기술 기술개발 필요성 알루미늄은비중이낮은경량금속으로자동차경량화에가장적합한금속이나, 강성및인성강화기술이부수적으로필요한기술분야 기술개발전략 알루미늄합금강도향상 알루미늄합금인성향상 No 명칭출원인 1 주단조용알루미늄합금및이를이용한자동차샤시구조부품의제조방법 명화공업 관련특허현황 2 자동차샤시및차체용알루미늄 - 마그네슘 - 규소 - 구리합금및그주조방법 자동차부품연구원, 현대비앤지스틸 3 충격인성이우수한열간단조용비조질강, 이의제조방법및이에의해제조된자동차샤시용부품 세아베스틸 적용가능분야 자동차용샤시부품 배터리전기적연결부적용 관련기업 명화공업, 현대비앤지스틸, 세아베스틸 78

83 고효율구동부품 전략제품현황분석

84

85 전략제품현황분석 고효율구동부품 정의및범위 내연기관자동차및하이브리드자동차를포함한엔진및구동모터를구성하는부품일체와그로인해발생하는동력을차바퀴까지전달하는장치및부품을의미함 고효율구동부품을구성하는범위는동력발생장치로피스톤, 커넥팅로드, 밸브, 흡 / 배기, 터보 ( 슈퍼 ) 차처, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 인젝터, 구동모터등과동력분배전달장치로클러치, 토크컨버터, 트랜스미션, 감속기, 드라이브샤프트, 디퍼렌셜, 휠, 타이어등의부품및그관련기술포함정부지원정책 수송부문석유의존도개선, 온실가스배출억제를위한환경규제강화 국가과학기술자문회의에서미래신시장선점을위한소재기술혁신방안을통해소재부품연계전략필요성강조 한국제조업혁신 3.0 등제조업의혁신적변화에대응필요 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 완성차기업및부품기업의브랜드인지도 가격대비품질이우수하여해외시장에서의경쟁력우위 자동차산업에대한국가주도의 R&D 및시장활성화정책 세계수준의자동차개발 / 생산인프라및인력보유기회 (Opportunity) 연비및배출가스규제강화로경량화기술개발필요성증가 제조업을디지털화하여신개념의산업적변화잠재력보유 신소재적용경량화기술개발에따른신시장창출가능 전주기연계개발을통한대기업과중소기업의상생협력모델가능 약점 (Weakness) 주력산업인자동차산업의내수시장한계와수출증가율둔화로성장성제약 전통적으로완성차업계가신기술의개발에서적용까지 fast follower의위치를고수 다양한진입장벽설정을위한국제 / 국내표준대응미비위협 (Threat) 글로벌기업의국내진출및해외시장지배력으로인한높은진입장벽 미국 중국등보호무역주의로인한현지생산화로인한기술유출 자동차부품모듈화추세로인한대형부품업체위주의시장구조전환 중국의과학기술분야집중투자로기술격차지속적감소 중소기업의시장대응전략 대기업 - 중소기업간전주기연계핵심요소기술개발을통하여원천기술확보및신성장동력창출 높은글로벌시장진입장벽극복을위한신소재원천기술확보와이를통한신시장창출방식으로시장접근 81

86 자동차 / 철도 고효율구동부품 핵심기술로드맵 82

87 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 고효율구동부품은동력발생, 동력전달 분배장치를구성하는부품으로기존의부품의경량화또는그경량화기술로정의 동력발생장치는실제차량의구동력을발생시키는장치로엔진또는모터와연료장치, 냉각, 급유장치등으로구성됨 동력전달 분배장치는발생된동력을구동바퀴에전달하고분배하는장치로클러치, 변속기, 종감속및차동기어장치, 차축및구동바퀴로구성됨 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 구동부품 ] 미국, 일본, EU등에서는수송기기에대한각종환경규제에대응하기위하여국가적인지원하에고효율초경량자동차개발에매진하고있으며, 차체뿐만아니라구동부품에도알루미늄, 마그네슘, CFRP 등의경량소재를적극적용하여기존철강소재차체대비획기적인중량감소를실현 최근유가하락에따라전기차등의친환경차에대한관심이크지않아기존내연기관차량소비가유지됨에따라 2020년연비및 CO2 배출가스에대한규제에대응하기위한전방위적인연비개선및 CO2 배출가스저감기술이필요 안전성, 편의성향상을위한부품증가로공차중량이증가추세에따라차체경량화만이아니라차체경량화대비경량화효과가큰구동부품및섀시모듈의소재및부품에대한핵심기술의전략적확보가절실히필요 차체경량화효과는 10% 경량화시연비향상 3.8%, 배출가스저감 4.5% 정도에그치나구동부품의경량화는차체대비 10배이상의효과를확보할수있음 경량화는구조, 공법, 소재변경에의한경량화가있으며, 최근국내외완성차업계에서도비용상승요인에도불구하고경량소재및제조공법을적용하는추세가강화되고있음 83

88 자동차 / 철도 고효율구동부품 Google의무인자동차및 Apple의스마트자동차등의미래자동차는기존의완성차메이커와같은수직형산업생태계가아니라다양한모듈에대한수평형수요기업의생태계로변화가예상되며이러한추세에맞추어서경량화효과를극대화시킬수있으면서개발및사업화주체가될수있는수요기업중심의구동부품및샤시모듈의경량화기술의확보와생태계조성이필요 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 구동부품경량화특징 ] 84

89 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 구동부품은크게엔진및구동모터의동력발생장치, 동력전달 분배장치로구성되어있으며, 세부적으로피스톤, 피스톤링, 커넥팅로드, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 풀리, 흡 / 배기밸브, 엔진블록, 클러치, 토크컨버터, 트랜스미션, 드라이브샤프트, 디퍼렌셜, 터보및슈퍼차져, EGR, 로터, 스테이터등으로분류됨 동력발생장치는실린더헤드, 실린더블록, 피스톤, 커넥팅로드, 크랭크축, 플라이휠, 로커암, 캠샤프트, 타이밍체인, 오일펌프, 오일스트레이너, 서지탱크, 오일팬, 베어링, 밸브, 풀리, 밸브스프링, 가스킷, 점화플러그, 터보 ( 슈퍼 ) 차져, 모터스테이터, 로터등동력발생관련부품등으로구성 구동부품을고효율화하기위한방안으로는열효율향상과구동모터의효율향상등의방안이있으며, 이를위해기존소재의내열 내마모 기계적강도특성향상과엔진과급화등구조적인설계개선등이이루어져야함 동력발생장치의고효율화를위한한방안으로경량신소재적용이있으며, 현재부품의요구특성에따라타이타늄, 알루미늄, 마그네슘등의경량금속소재및플라스틱, CFRP, GFRP 등의경량소재적용가능 최근소비패턴의변화로인해사용자감성도중요한요소로작용하므로구동부품의고효율화와더불어 NVH 특성의개선도중요 동력전달및분배장치는클러치, 변속기, 차동기어, 추진축, 토션바, 로커암, 유니버셜조인트, 감속기어, 유성기어, 링기어, 플라이휠, 압력판, 클러치디스크, 댐퍼스프링, 크랭크축, 파일럿베어링, 스트랩, 다이어프램스프링, 릴리스실린더, 샤프트, 릴리스포크, 릴리스베어링, 클러치커버, 프릭션스프링, 프릭션플레이트, 프릭션와셔, 리딩플레이트, 스플라인허브, 토션스프링, 쿠션플레이트, 클러치플레이트, 스톱퍼핀, 프릭션페이싱, 볼베어링, 싱크로나이저, 테이퍼롤러베어링, 드라이브기어, 인풋샤프트, 기어박스, 레버, 피니온, 선기어, 캐리어, 밴드스트리트, 리턴스프링등동력전달 분배관련부품으로구성 동력전달 분배장치의경우동력을직접전달하기때문에고신뢰성이요구되며하우징류를제외한기어류등에서타이타늄소재를제외하고경량소재로의대체가매우부정적분야 동력전달 분배장치의고효율화를위해동력발생장치의다운사이징에맞춘소형화기술과고기어비를통한고효율화기술이필요 85

90 자동차 / 철도 고효율구동부품 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 동력발생장치 - 실린더헤드, 실린더블록, 피스톤, 커넥팅로드, 크랭크축, 플라이휠, 로커암, 캠샤프트, 타이밍체인, 오일펌프, 오일스트레이너, 서지탱크, 오일팬, 베어링, 밸브, 풀리, 밸브스프링, 가스킷, 점화플러그, 터보 ( 슈퍼 ) 차져, 모터스테이터, 로터등동력발생관련부품및그경량화기술 고효율구동부품 동력전달 분배장치 - 클러치, 변속기, 차동기어, 추진축, 토션바, 로커암, 유니버셜조인트, 감속기어, 유성기어, 링기어, 플라이휠, 압력판, 클러치디스크, 댐퍼스프링, 크랭크축, 파일럿베어링, 스트랩, 다이어프램스프링, 릴리스실린더, 샤프트, 릴리스포크, 릴리스베어링, 클러치커버, 프릭션스프링, 프릭션플레이트, 프릭션와셔, 리딩플레이트, 스플라인허브, 토션스프링, 쿠션플레이트, 클러치플레이트, 스톱퍼핀, 프릭션페이싱, 볼베어링, 싱크로나이저, 테이퍼롤러베어링, 드라이브기어, 인풋샤프트, 기어박스, 레버, 피니온, 선기어, 캐리어, 밴드스트리트, 리턴스프링등동력전달 분배관련부품및그경량화기술 86

91 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 고효율구동부품은공급망관점에서소재, 공정, 부품으로세부분류가능 소재기술에는철분말, 강관등의스틸소재, CFRP, 엔지니어링플라스틱등의고분자소재, 타이타늄, 알루미늄및마그네슘등의경량금속주조재와전신재소재와이들두가지이상을적용한다종 / 복합소재를포함 공정기술에는소재를이용하여저압, 고압, 진공다이캐스팅및주조하는주조기술, 금속분말소결, 사출, 압출, 인발, 단조, 프레스, 하이드로포밍등의소성가공기술, 소재의표면에내식성, 내마모성등의기능을부여하는표면처리, 소재의기계적성질을변화시키는열처리, 단일소재또는이종소재의용접및접합및기계적가공기술을포함하여부품의소재의가공또는완제품을제조하는기술을포함 부품기술에는위소재와공정기술을적용하여구동부품을구성하는동력발생, 동력전달, 동력분배장치의구성부품및그모듈의설계및조립기술을의미 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 소재 철분말, 강관, CFRP, 플라스틱, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄주조 / 전신재, 다종 / 복합소재기술 고효율구동부품 공정 주조, 압출, 단조, 프레스, 하이드로포밍, 표면처리, 열처리, 용접및접합, 금형기술 부품 피스톤, 피스톤링, 커넥팅로드, 크랭크샤프트, 캠샤프트, 풀리, 흡 / 배기밸브, 엔진블록, 헤드, 오일팬, 점화플러그, 인젝터, 클러치, 토크컨버터, 트랜스미션, 드라이브샤프트, 디퍼렌셜, 터보및슈퍼차져, EGR, 로터, 스테이터등구동관련부품 87

92 자동차 / 철도 고효율구동부품 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 점점강화되고있는세계각국의자동차연비규제는선택이아닌필수가되었으며, 특히 2015년부터강화속도가가속화되고있고규제미달시벌금부과등의제재역시강화 주요지역별로는미국의경우에도오바마정부가들어서면서평균연비를기준으로원래목표인 2020년 35mpg(mile per gallon) 에서 2016년 35.5mpg로조기적용을입법화하였고, 2025년까지 54.5mpg를만족하여야하며, 기준치에미달할경우 0.1mpg에 5.5달러의벌금을전체판매차량에부과 유럽의경우 CO2 발생량을기준으로 2015년 130.0g/km, 2020년에는 95.0g/km을만족해야하며초과배출량기준 5~95유로의누적벌금을부과할예정 * 출처 : 산업통상자원부 / 환경부보도자료 ( 자동차평균온실가스 연비기준 )_2014 [ 세계각국의자동차연비규제 ] 우리나라의자동차산업은전체자동차생산량대비수출의존도가 60% 가넘기때문에, 세계각국의연비규제에대하여충분히대응해야할필요가있음 환경부와산업통상자원부는 2020년까지평균온실가스연비기준을선진국수준으로강화하는방안에대해결정하였으며, 온실가스기준을 97.0g/km, 연비기준을 24.3km/l로강화하기로하였음 이러한규제대응을위해서국내제조사뿐아니라, 전세계의자동차산업관련기업들에서는엔진 / 구동계의효율향상, 공기저항의감소, 경량화, 대체에너지등의기술개발에노력중 특히, 자동차산업은내연기관의발달과함께성장했다해도과언이아닐만큼과거에는자동차산업이고성능엔진기술로대표될수있었으나, 최근대두되고있는환경및에너지문제와기술발전에따라고효율구동기술의중요성이날로증대되고있음 88

93 전략제품현황분석 동력발생및전달은차량을구동하는가장원천적인기술로현재의자동차와는완전히다른새로운수송체가개발, 보급되기전까지끊임없는연구개발이계속될수밖에없는시스템 연비와환경규제강화에따라자동차의연비개선을위한차량시스템기술이크게발달하고있으며, 특히동력을발생하고전달하는시스템에대한효율개선요구는더욱강해지고있는상황 2015년세계 3대자동차제조사중하나인 V그룹의연비조작파문은가솔린자동차에서친환경차로넘어가는과도기적시기에 클린디젤 로주목받던디젤차량의한계를나타냄으로서전기자동차, 수소연료전지자동차등의친환경차로의시대를가속화할것으로전망되었으나, 친환경차의핵심부품가격이높고, 규모의경제가확보되지않아시장성이낮고관련인프라역시부족 따라서, 단기적으로효과적인연비개선을위하여엔진기반자동차의고효율구동기술개발이현실적인대안으로주목받는상황 고효율구동을위한기술로는엔진기술, 변속기기술, 하이브리드 / 전장화기술, 부대기술및경량화기술로구분가능하며, 기술의효율만큼투입비용이중요한선택요인 [ 미국기준온실가스및연비개선기술비용과효과 ] Technology CO2 Reduction (% from baseline vehicle) 2017 Total Cost from small car 2025 Total Cost for small car Small Car Large Car $ $ Engine Technology Low-friction Lubricants Engine friction reduction level Engine friction reduction level Cylinder deactivation n.a VVT -intake cam pahsing VVT -coupled cam phasing VVT -dual cam phasing Discrete VVLT Continuous VVLT Stoichiometric gasoline direct injection Turbo+downsize (incremental to GDI-S) (18-27-bar) Cooled exhaust gas recirculation (incremental to 24-bar TRBDS+SGDI) Advanced diesel engine (T2B2 emissions level) Transmission Technology Aggressive shift logic

94 자동차 / 철도 고효율구동부품 Technology CO2 Reduction (% from baseline vehicle) 2017 Total Cost from small car 2025 Total Cost for small car Small Car Large Car $ $ Aggressive shift logic Early torque converter lockup High efficiency gearbox speed automatic (from base 4AT) speed dry DCT (from base 4AT) Manual transmission (MT6) Hybrid and Battery Electric Technology 12V start-stop HV mild hybrid Power split HEV Two-mode hybrid drivetrain Plug-in hybrid electric vehicle -40-mile range Full electric vehicle (EV) -100-mile range Accessory Technology Improved high efficiency alternator and electrification ofaccessories (12 v) Electric power steering Improved high efficiency alternator and electrification ofaccessories (42 v) Aero drag reduction (20% on car, 10% on trucks) Low-rolling-resistance tires (20% on car, 10% on trucks) Low-drag brakes Secondary axle disconnect (unibody only) Mass Reduction Mass reduction 10-20% 5-10% 5-10% * 출처 ICCT(The Internation Council on Clean Transprotation) 90

95 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 전방및후방모두에산업파급효과가큰수준이며, 일부구동부품을제외한자동차에서가장중요한핵심시스템인엔진및변속기분야에서는대기업의기술경쟁력과시장지배력이절대적인구조 동력발생및전달시스템은자동차를구성하는핵심시스템으로대기업중심으로공급망을형성하고있는상황 중소기업에서는주요시스템을구성하는스프링, 코일, 다이어프램, 압력판, 클러치판, 피벗링, 실린더불록, 피스톤, 로드, 레버등의단위부품을 2차 /3차밴더에공급 이를공급받는 2차 /3차밴더는시스템을제작하여상위밴더로공급하여공급망을구성 [ 고효율구동부품산업구조 ] 후방산업고효율구동부품전방산업 소재, 주조, 소성가공, 금형, 가공, 열처리, 용접접합, 표면처리산업 엔진본체, 윤활장치, 냉각장치, 연료장치, 흡배기장치, 점화장치, 동력전달장치등 모듈부품, 자동차 나. 경쟁환경 환경규제로인한고효율구동부품에대한글로벌경쟁치열한상황이며자동차선진국들과의기술격차가존재하며, 고가의핵심부품으로서대기업의기술경쟁력과시장지배력이절대적인제품임 2/3차중소기업밴더는단위 / 모듈부품을생산, 납품하며, 부가가치가낮은원소재산업 ( 금속, 세라믹, 플라스틱등 ), 가공산업 ( 프레스, 주조, 단조, 압출등 ) 기업들임 내연기관동력발생및전달시스템은이미산업성숙도가높은반면, 향후하이브리드자동차에필요한에너지저장시스템및전력변환장치부품시장이성장할것으로전망 지구온난화와환경규제강화에따라고효율구동시스템에대한요구가날로증가함에따라완성차업체및관련부품기업들에서는동력발생및전달장치의효율성을높일수있는새로운기술을개발하기위해노력 동력발생및전달시스템의기술적난이도상대부분국내외대기업위주로연구개발이진행중이며, 중소기업기술력으로는한계가존재 또한, 자동차선진국기업들과의기술격차가존재하여글로벌시장진출에있어진입장벽이높은편임 국내동력발생및전달장치를제조하는업체로는대형시스템을생산하는현대모비스, 만도, 현대파워텍, 현대다이모스등대기업군과대형시스템의단위부품 / 모듈을생산하는 2/3차중소기업밴더들이있음 91

96 자동차 / 철도 고효율구동부품 동력발생및전달시스템은다른부품이나시스템보다고가이며, 핵심시스템이기때문에완성차업체는유관기관에서제품을납품받기를선호 내연기관자동차의동력발생및전달시스템경우산업성숙도가높고완성차업체의주도아래납품받는구조이기때문에중소기업의성장에어려움이있고, 기존밴더들이외의새로운중소기업의진출에어려움이있음 하이브리드자동차의경우에는에너지저장시스템및전력변환장치등의분야에서중소기업이진입할수있는장벽의높이가높지않은것으로판단 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류동력발생부품동력전달부품 주요품목및기술 엔진본체 ( 실린더헤드 / 블록, 피스톤, 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 캠샤프트, 피스톤링, 실린더라이너, 벨로우즈 ), 냉각장치 ( 쿨링모듈 ), 연료장치 ( 연료탱크, 연료펌프, 워터펌프, 오일팬 ), 흡배기장치 ( 흡배기매니폴드, 소음기, 배기파이프, 촉매컨버터, 쓰로틀바디 ) 트랜스미션 ( 레버, 핸드기어, 기어, 샤프트, 오일펌프 ), 기타동력 ( 프로펠러샤프트, 클러치, 악셀, 브레이크 ) 해외기업 Toyota motor, Bosch, Denso, Magna, Aisin, Continental, Delphi, Thyssenkrupp, Mahle, Schaeffler, Hitachi, BorgWarner, Cummins, Tenneco, Federal-Mogul, Eberspaecher Gruppe Toyota motor, Bosch, Denso, Magna, Continental, ZF, Aisin, Faurecia, Valeo, Delphi, JTEKT, Thyssenkrupp, Schaeffler, Magneti Marelli, GKN, JATCO, Dana Holding, NSK 국내기업 현대자동차, 쌍용자동차, 대동금속, 영화금속, 동양피스톤, 동서공업, 대창단조, 유성기업, 이원정공, 태창기업, 한라공조, 덴소풍성, 한국델파이, 명화공업, 화신, 에스엘, 모토닉, 대기포레시어, 대우정밀 현대자동차, 쌍용자동차, 현대다이모스, 현대파워텍, 통일중공업, 에스엘, 경창산업, 카스코, 대승, 동희정공, 평화발레오, 서진클러치 92

97 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 전방산업으로분류할수있는자동차경량화의실질적수요산업의주체는기존의완성차메이커만이아니라기술개발주체가사업화및수요기업이될수있는파워트레인및샤시모듈 1 차및 2차밴더이며, 향후자동차산업에서의요구는강제이행변경되는환경규제에대한능동적대응, 안전, 편의및스마트화에따른공차중량증가분경량화에대응할수있는능동적경량화기술과, 기존의차체경량화와달리생산, 운행및재활용공정에서모두 CO2를감소시킬수있는신소재및부품화청정생산공정등의요구가지속적으로증가하고있음 시장다변화를위한감산및인력감축, 대기업간의인수 합병및전략적제휴가활발히이루어짐 인도및중국등과같은신흥국가에서의자동차대중화로인해글로벌자동차생산및소비에서신흥국가의중요성이상승 환경및연비규제의문제로저가차, 소형차시장이급성장함에따라글로벌완성차업체들간에는원가혁신을위해생산성증대, 개발비절감, 품질향상등의경쟁이심화 [ 수요산업트랜드및요구소재부품 ] 수요산업요구특성필요소재 부품 자동차 ( 모듈 ) 경제적경량화효과극대화 신소재및기능성소재화 파워트레인 / 섀시경량화를통한배터리 / 모터용량확보 신소재부품화및생산기반기술을통한재활용성향상 모듈단위소재부품화개발 소재 부품 고인성 7xxx 계알루미늄, γ-tial, TMCs, CFRP, UHSS,β -Ti, Al/Fe hybrid, 우레탄, Fe/Al/CFRP, Al/Mg/CFRP, 과공정 Al-Si, AC4CH 커넥팅로드, 터보차져, 캠샤프트, 휠베어링, 드라이브샤프트, 댐퍼스프링, 브레이크, 엔진브라켓, 토션빔액슬, 휠, 피스톤, 실린더헤드 * 자료 : 소재부품 R&D 전략보고서 (2016) 후방산업은원소재및가공산업위주의중소기업으로구성되어있어부가가치가매우낮고, 실제자동차산업내에서이들기업의역할이매우제한적임 완성차및부품대기업의주도아래기술개발및단위 / 모듈부품공급이이루어지는생태계구조로인해산업내에서살아남는것이매우어려운상황 또한기술개발에서부터제품화까지의소요기간이타산업에비해길어자금력이부족한중소기업의생존이거의불가능한상황 따라서, 제조업근간인국내산업환경에서중소기업육성을위한제도적절차마련과지원이필요하며, 신성장동력창출을위한기술력확보가필요한상황 2014년기준, 국내자동차부품산업은제조업전체로봤을때상대적으로노동집약형, 저부가가치산업이며내수위주의산업구조인것으로나타남 자동차부품산업의제조업내생산및부가가치에서차지하는비중이각각 6.5%, 5.9% 이며, 고용에서차지하는비중은 8.5% 에이름 93

98 자동차 / 철도 고효율구동부품 3. 시장환경분석 가. 세계시장 자동차세계시장은 2015년 9천80만대수준이며, 글로벌경기침체로인해 2020년 1억290만대로연평균 2.5% 증가에그칠것으로예상됨 내연기관차의성장은둔화될것으로보이나하이브리드및전기차등의친환경차의성장률은연간 30% 이상높은성장세를보일것으로예상되어전체시장의성장을견인 [ 자동차세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 만대 ) 구분 성장률 (%) 승용차 6,854 7,046 7,243 7,446 7,654 7, 상용차 2,224 2,262 2,300 2,339 2,379 2, 합계 9,078 9,308 9,543 9,785 10,034 10, * 자료 : OICA Production Statistics 자동차용구동부품세계시장규모는 2015 년 5,115 억달러에서 2020 년 5,685 달러로연평균 2.1% 의성장률을보이며성장할것으로전망됨 [ 구동부품세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억달러 ) 성장률 (%) 세계시장 5,115 5,217 5,320 5,454 5,568 5, * 자료 : 한국자동차산업협회, 2015 자동차원가구조 - 파워트레인 28.0%, 차체부품 10%, 샤시부품 9%, 내장부품 10%, 기타및전장부품 40% 스즈키마루티사자료참고 94

99 전략제품현황분석 나. 국내시장 2015 년기준국내자동차생산은소폭증가하였으며, 수출은소폭감소 국내자동차생산량 455 만대로 2014 년대비 0.7% 증가, 내수판매 159 만대로 8.6% 증가, 수 출 297 만대로 2.9% 감소 [ 자동차국내시장규모 ] ( 단위 : 대, %) 구분 2014 실적 2015 전년동기비 생산 4,524,932 4,555, 판매 4,527,097 4,563, 내수 1,463,893 1,589, 수출 3,063,204 2,974, * 자료 : IRS Grobal, 한국자동차산업협회재인용 자동차용샤시부품국내시장규모는 2015 년 26 조 3,342 억원에서 2020 년 29 조 2,751 억 원으로연평균 2.1% 의성장률을보이며성장할것으로전망됨 [ 구동부품국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원 ) 성장률 (%) 국내시장 263, , , , , , * 자료 : 한국자동차산업협회, 2015 자동차원가구조 - 파워트레인 28.0%, 차체부품 10%, 샤시부품 9%, 내장부품 10%, 기타및전장부품 40% 스즈키마루티사자료참고 95

100 자동차 / 철도 고효율구동부품 다. 무역현황 고효율구동부품기술의공정기술로품목단위의무역현황을살펴보았으며, 수입량에비하여수출량은증가하는추세 고효율구동부품기술의수출현황은 11년 221억 2,904만달러에서 15년 238억 6,066만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 57억 684만달러에서 15년 46억 8,154만달러수준으로증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 1.9% 로증가하였으며, 수입금액은 4.8% 감소하여전체무역수지는 4.0% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.59) 부터 15년(0.67) 까지증감을반복하고있으며, 국내의고효율구동부품제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 고효율구동부품관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 22,129,049 23,422,962 24,674,171 25,198,928 23,860, % 수입금액 5,706,841 4,927,937 4,888,587 4,723, , % 무역수지 16,422,208 18,495,025 19,785,584 20,475,208 19,179, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 96

101 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 엔진다운사이징 연비 와 성능 향상이동시에가능한엔진기술 일반적으로연비를 25% 향상시키려면배기량이절반으로감소해야하며, 성능을향상시키려면연비가감소하는것이보편적인상식 그러나엔진기술의발전이 연비 와 성능 을동시에향상시킬수있는돌파구를마련하였으며, 현재거의모든완성차업체에서기술개발에박차를가하고있음 대표적으로고압폭발을유도해엔진힘을키우는연료직분사방식 (Direct Injection), 배기가스를이용해엔진의힘을배가시키는터보차저 (Turbo Charger) 등이있으며, 더욱더효율을높이기위한기술개발을경쟁적으로진행중 이외에도가변밸브타이밍 (Variable Valve Timing), 가변터보차저 (Variable Geometry Turbocharger), 마찰저감기술등엔진의효율을높이기위한기술개발이계속될것으로전망 * 자료 : BMW사 [ 엔진다운사이징기술 ] 엔진다운사이징을위한경량화기술 엔진의효율을높이기위한방법중다른한가지는구동부품의경량화기술로커넥팅로드, 캠샤프트, 풀리, 터보차져등을기존스틸소재에서경량소재로대체하는기술 커넥팅로드는피스톤의왕복운동을크랭크샤프트의회전운동으로변환시키는부품으로폭발압력하중에대한반복적인피로에견디기위하여기존에는주강주조에서시작하여단조그리고현재는분말소결까지적용되고있음 캠샤프트는엔진의흡기및배기밸브구동부품으로초기에는내마모성확보를위하여주철을주조및단조공법으로제조하였으며, 현재는주철소재의경우에는정밀주조공법으로중공화시키는공법과중공스틸파이프에분말소결된로브 (lobe) 를확산접합에의하여결합한경량화공법이적용되고있음 97

102 자동차 / 철도 고효율구동부품 - 캠샤프트의경량화효과를극대화하기위하여, 로브는내마모성확보를위하여주철분말로성형된형태로삽입한후에저널및샤프트를알루미늄합금주조공법으로제조한사례가있으나, 삽입한주철분말로브와알루미늄간수축에의한계면발생과고회전영역에서의밸브타이밍의변화문제로실적용에제한이있음 - 엔진의다운사이징효과를극대화시키기위하여서는, 캠샤프트의샤프트부위만알루미늄으로대체하는기존의기술적접근이아니라, 알루미늄및타이타늄합금을이용하여캠로브와샤프트를모두경량화시키면서계면및고회전밸브타이밍변화문제를해결할수있는소재및성형공정기술의개발이필요함 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 캠샤프트제조공법비교 ] 다운사이징엔진의핵심은공기의양을과급하여작은크기의엔진이지만큰출력을낼수있도록개발하는것이기때문에과급기역시내연기관경량화에반드시필요한핵심부품임 - 과급기중에서터보차져의경우에는버려지는배기가스에의하여 10만 rpm이상으로구동되는특성으로저 rpm 영역에서과급이지연되는현상이있으며, 이를해결하기위하여디젤엔진은 VGT (Variable Geometry Turbocharger) 기술을적용하고있으나, 가솔린엔진은배기온도가 1050 까지높기때문에 VGT 구동이불가하여, 비중 7.8 g/ mm3의 Inconel 713C 초합금을비중 4.0 g/ mm3이하의경량이면서내열성이우수한 TiAl 소재로대체하는기술이필요하며, 이를위하여합금설계부터, 정밀주조기술만이아니라접합기술까지의첨단뿌리기술개발이필요 - 엔진과연결하여벨트로구동되는수퍼차져는터보차져와달리과급지연이없지만, 엔진동력의손실이발생하는단점이있기때문에, 전동모터를적용한전동식수퍼차져가개발되고있으며, 10만 rpm 이상의고속회전과내구성을확보할수있는전동모터의기술개발이필요함 - 다운사이징엔진에서과급지연문제와출력및연비향상의극대화를위하여, 선진메이커에서는터보차져와수퍼차져를조합한하이브리드과급기개발을진행하고있으며, 향후미래형내연기관에서는반드시확보되어야할기술임 98

103 전략제품현황분석 < 과급기종류별과급특성 > <TiAl 로터적용터보차져 > < 전동수퍼차져 > * 자료 : 자동차부품연구원, Valeo 홈페이지 [ 과급기종류별특성및향후개발요망과급기 ] 자동변속기효율향상기술 다단화의진행및전달효율의향상기술 자동변속기는유성기어-토크컨버터-유압회로의기구로기술성숙도가높지만새로운고효율화에대한요구로인해소형 경량화 고기능화가가능한기술개발진행중 자동변속기의경우에 4단에서 8단으로증가하면 CO2 발생량이 10% 이상감소한다고보고되고있음 최고단보유자동변속기는완성차및부품제조회사의기술력으로평가되고있으며, 토크컨버터 / 스타트디바이스 / 기어장치 / 변속장치의각부품에서제조사별로신기술을개발 연속가변변속기 (CVT, Continuously Variable Transmission) 는고속주행시기어식트랜스미션보다전달효율이감소하는한계를극복하기위한기술개발이진행중이며, 다단변속기에대항하기위해변속비의와이드화기술개발이진행될것으로예상 - 연속가변변속기는풀리에압력을가하여벨트를끼우는구조로서유압발생이꼭필요하기때문에, 오일펌프의고효율화및제어기술개발이필요 듀얼클러치변속기 (DCT, Dual Clutch Transmission) 은싱크로나이저 (Synchronizer) 의기술성속으로인해클러치 (Clutch) 기술이각광받을것으로예상 - 습식 DCT의경우토크증대를위해건식클러치를적용할때발생하는제어문제, 클러치작동시스템등에대한연구가활발히진행될것으로예상 하이브리드차량 (HEV) 용변속기 최근전기자동차에대한관심이증가하고관련기술개발이활발히이루어지고는있으나, 내연기관자동차의비중은 2030년에도 85% 정도를유지할것으로전망되며, 2020년에는하이브리드변속기의시장점유율이 35% 이상을차지할것으로예상 따라서기존변속기의효율을개선하기위한전자화또는새로운메커니즘의변속기개발이계속진행될것으로예상되며, 기존자동변속기생산라인을활용, 토크컨버터장착위치에전기모터를장착하는병렬형하이브리드변속기, 비틀림진동절연, 전기모터결합펌프기술개발등이수반될것으로예상 99

104 자동차 / 철도 고효율구동부품 배기가스저감기술 환경규제와배기가스저감기술 과거자동차의배기정화기술은기존의엔진기술을보완하기위한관점에서보조적으로개발이진행되어왔으나, 현재는환경규제및연비개선에대한요구로인해기술개발의중요성이계속해서증가할것으로예상 가솔린엔진은 CDA(Cylinder Deactivation), High EGR(Exhaust Gas Recirculation), Atkinson cycle, Lean boost 등의기술이개발중이며, 디젤엔진의경우에는 2-Stage Turbocharger, Dual Loop EGR System, Premixed and Low Temperature Combustion 등의기술이개발중 100

105 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 주요자동차선진국 ( 미국, 일본, 독일등 ) 들이주도, 엔진다운사이징을통한부품고효휼화및응용기술개발에집중투자중이며, 환경규제로인한관련시장확대전망 GM: 트윈스크롤터보엔진개발, 캐딜락 CTS 모델 V6 트윈터보엔진탑재및 6단에서 8단변속기대체하여연료효율성개선, 중형차량에서다운사이징지속개발 Toyota: 다이내믹포스 엔진시리즈개발, 신형변속기화함께연비 20%, 성능 10% 향상, 하이브리드기술개발에도적극투자 엔진다운사이징을위한경량화부품기술개발역시, 선진메이커를중심으로경쟁적으로개발이진행중 - BMW는 1,800cc 과급엔진에서커넥팅로드에서 1 kg의경량화와상대부품인크랭크샤프트의추가 1 kg 경량화를통하여총 2 kg의경량화만이아니라알루미늄소재의특성상 NVH 성능도 30% 개선될수있음을기술적으로검증 - Honda는알루미늄커넥팅로드의취약부위인소단부의강성을확보하기위하여피스톤핀의사이즈를줄이는형상최적화기술개발필요성을제시하고있음 * 자료 : MTZ , Honda R&D Technical Pater [ BMW 및 Honda 개발알루미늄단조커넥팅로드 ] 101

106 자동차 / 철도 고효율구동부품 (2) 국내업체동향 국내구동부품을제조하는대기업군의기업들역시글로벌트렌드에따라엔진다운사이징및고효율동력전달시스템개발에노력 현대기아차는다운사이징엔진개발과함께 4년간 635억원을투자하여독자기술로연비, 가속성능, 직결감을향상한후륜 8단자동변속기개발하였으며현재는 10단자동변속기개발중 현대위아는경량화연비향상, 유해물질감축에대응하는세계최고수준의터보차저기술개발중 2, 3차밴더에요소부품을공급하는다소의중소기업군경쟁력취약 동력발생및전달시스템관련산업은대기업주도특징으로인해중소기업의성장에한계가있음 중소기업의제품개발현황에따르면 CNG/LPG KIT, 자동차용터보차져, 하수구준설차, 고압살수차, 압축기, 엔진블럭, 스타트모터, 알터네이터, 자동차내외장재부품생산, 자동차 Seat Recliner & Door Lock 외밋션부품, 자동차용기용 LPG 용기, 전기삼륜오토바이, 전동운반차량, 다목적전동차량, 메니폴더, 자동차연료탱크용레벨링파이프, 전자석클러치시스템등을개발, 판매중 또한, 기술개발추진중인품목으로는가솔린엔진용터보차져설계기술디젤엔진용터보차져설계기술, 특수용도형차량으로제작, 뿌리산업과관련한생산공정자동화및첨단화개발, 하이드로포밍, 경량플라스틱피스톤, EURO-6 배기가스규제만족을위한대체연료분사시스템개발, 운전중의습관에따른에너지절감장치등이있음 중소기업경쟁력제고를위한유망기술군도출및대기업-중소기업상생의경제구현을위하여기술력을겸비한중소기업이성장할수있는제도적지원및토대마련필요 다. 기술인프라현황 자동차시장이온실가스감축등환경적요인이크게기술개발동향에영향을미치고있으며, 고효율저공해자동차구동기술개발은국내자동차산업의생존에중요한의미를갖고있음 클린디젤기술및하이브리드자동차국내기술은세계기술수준대비높은수준이나, 배터리및모터등핵심구동부품의기술력은매우취약한상태임 동력발생 / 전달기술및제어기술은선진국대비기술경쟁력이낮으며, 하이브리드, 연료전지, 전기자동차등의구동기술또한세계기술수준대비매우낮은상황으로기술개발이시급함 배터리 / 모터등에서사용되는주요원재료의수입의존도가높고, 자동차경량화에대응하는소재개발에서국내기술의차이가있기때문임 엔진주요기술은다운사이징및다운스피드로요약할수있으며저속토크를증대시키고배기가스및연비향상을위주로연구개발중에있음 102

107 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 고효율구동부품기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 6) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로구동부품관련기술개발활발 각국가별로살펴보면일본출원경향은급격히감소-증가-감소추세, 미국은증가-감소-증가추세, 유럽은유지하는경향을보이고있으며, 한국도출원건수를유지 국가별출원비중을살펴보면일본이 52.9% 로최대출원국으로고효율구동부품기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 28.9%, 한국과유럽이각각 11.1% 와 7.1% 로비슷한수준의출원비중을보이고있음 [ 고효율구동부품분야연도별출원동향 ] 6) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 103

108 자동차 / 철도 고효율구동부품 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은내국인에비해적은편임 일본의출원현황은최근 6년간꾸준히높은출원건수를유지하고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인으로미국과유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 104

109 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 고효율구동부품분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 7) 를통하여살펴본결과고효율구동부품분야의가장높은 IPC는 B60W 기술분야가 2,790건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B60K가 2,144건, F16H가 237건으로다수를차지 이외에 F02D 214건, B60L 186건, B62D 98건, F02M 85건, F01N 80건, F01N 80건, B60R 65건순으로기술이투입되어있어고효율구동부품분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B62D 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, B60W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 8) B60W B60K [ 고효율구동부품분야상위투입기술 ] 다른종류또는다른기능의차량용부품의관련제어 ; 하이브리드차량에특별히적합한제어시스템 ; 특정의단일의부품의제어에관한것은아닌, 특정의목적을위한도로상의차량의운전제어시스템차량의추진장치또는동력전달장치의배치또는설치 ; 복수의서로다른원동기의배치또는설치 ; 보조구동장치 ; 차량용계기또는계기판 ; 차량의추진장치의냉각, 흡기, 배기또는연료공급에관한배치 F16H 전동장치 (Gearing) 7 년 3 년 6 년 F02D 연소기관의제어 5 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 B62D 자동차트레일러 (Trailers) 8 년 F02M 일반연소기관에의가연혼합물또는그의성분의공급 6 년 F01N 기계또는기관을위한가스유소음기또는배기장치일반 6 년 B60R 달리분류되지않는차량, 차량부속구또는차량부품 6 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 ( 계산의일부가액체력또는기체력을사용하여행하여지는계산기, 광학적, 특정계산모델방식의컴퓨터시스템 ) 6 년 7) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 8) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 105

110 자동차 / 철도 고효율구동부품 투입기술이가능많은 B60W 분야와융합이높게이루어진기술은 B60K 분야로나타났으며, B60L, F02D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B60K 분야와융합된기술은 F16H, B62D, F01P 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, F16H 분야와융합된기술은 B60W, F16D, B60L 기술로분석 [ 고효율구동부품분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 자동차분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 TOYOTA MOTOR, HONDA MOTOR, NISSAN MOTOR, SUZUKI MOTOR 등자동차기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는현대자동차가상위출원인으로나타나고효율구동부품관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는TOYOTA MOTOR의 3극패밀리수가 500건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, HONDA MOTOR도 144건으로다국적시장을확보 106

111 전략제품현황분석 일본기업인 DENSO 이확보한특허의피인용지수가 3.48 로가장높게나타나기술의파급성 이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 TOYOTA MOTOR 일본 % 21% 72% 5% 일본 차량용구동시스템제어기술 현대자동차 한국 % 24% 13% 1% 한국 차량용구동시스템제어기술 HONDA MOTOR 일본 % 38% 53% 7% 일본 차량용구동시스템제어기술 NISSAN MOTOR 일본 % 15% 72% 12% 일본 하이브리드차량제어기술 SUZUKI MOTOR 일본 % 21% 77% 2% 일본 하이브리드차량제어기술 DENSO 일본 % 16% 83% 1% 일본 하이브리드차량제어기술 MITSUBISHI MOTORS 일본 % 11% 80% 5% 일본 하이브리드차량제어기술 YANMAR 일본 % 6% 89% 5% 일본 차량용구동시스템제어기술 FORD MOTOR 미국 % 93% 5% 1% 미국 차량용구동시스템제어기술 MAZDA MOTOR 일본 % 9% 90% 2% 일본 차량용구동시스템제어기술 107

112 자동차 / 철도 고효율구동부품 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대자동차의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는한온시스템의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 쌍용자동차, 현대모비스등이있으며, 중소기업의주요출원인은한온시스템, 인팩, 리한, 에스앤티중공업, 모토닉등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국과학기술원, 자동차부품연구원, 국방과학연구소, 한국기계연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은강원대학교, 한국기술교육대학교등의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 108

113 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 고효율구동부품분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 그덩부품기술은대 기업의독점구조가다소높은것으로나타났으며구동부품관련기술중경량화소재기술은높 은기술력을요구하는분야로중소기업의경쟁력이다소낮은것으로분석됨 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 동력발생 부품 엔진본체 ( 실린더헤드 / 블록, 피스톤, 크랭크샤프트, 커넥팅로드, 캠샤프트, 피스톤링, 실린더라이너, 벨로우즈 ), 냉각장치 ( 쿨링모듈 ), 연료장치 ( 연료탱크, 연료펌프, 워터펌프, 오일팬 ), 흡배기장치 ( 흡배기매니폴드, 소음기, 배기파이프, 촉매컨버터, 쓰로틀바디 ) [ 고효율구동부품분야중소기업현황 ] 현대자동차, 쌍용자동차, 한국델파이, 명화공업, 화신, 에스엘 대동금속, 영화금속, 동양피스톤, 동서공업, 대창단조, 유성기업, 이원정공, 태창기업, 한라공조, 덴소풍성, 모토닉, 대기포레시어, 대우정밀 동력발생부품의성형 / 가공, 용접 / 접합기술 참여정도 동력전달 부품 트랜스미션 ( 레버, 핸드기어, 기어, 샤프트, 오일펌프 ), 기타동력 ( 프로펠러샤프트, 클러치, 악셀, 브레이크 ) 현대자동차, 쌍용자동차, 현대다이모스, 현대파워텍, 에스엘, 평화발레오 통일중공업, 경창산업, 카스코, 대승, 동희정공, 서진클러치 동력전달부품의성형 / 가공, 용접 / 접합기술 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 109

114 자동차 / 철도 고효율구동부품 나. 중소기업기술수요 고효율구동부품분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 고효율구동부품분야중소기업은최근에고효율엔진기술과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는최근환경및에너지문제와기술발전에따라고효율구동기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 고효율구동부품분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 디젤엔진용엔진개발 엔진피스톤의내구성향상을위한냉각갤러리용코어개발디젤연료분사인젝터의콘트롤밸브디젤연료필터용 WATER LEVEL SENSOR 기술디젤엔진용진공펌프내장형고효율오일펌프기술디젤차량용드라이브플레이트기술소형 / 원가절감형흡기통합제어 LP EGR 모듈기술 고효율구동부품 가솔린엔진용엔진개발 Compact 다목적 UTV 용소형가솔린엔진기술소형가솔린엔진용 1 리터급워터펌프기술가솔린엔진의전자 - 연속가변밸브타이밍 (E-CVVT) 용 2 단사이클로이드감속기기술고출력가솔린다운사이징엔진용리테이너일체형드라이브플레이트기술가솔린하이브리드엔진용갤러리피스톤기술 철도및기타차량용엔진개발 궤도차량발전기용소형디젤엔진 (13HP) 저주파저감소음기설계기술철도차량용동력전달대형정밀치형 Gear 기술소형차량 선박발전기용엔진오일이송및회전속도조절모듈기술 110

115 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 고효율구동부품기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 고효율구동부품기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 고효율구동부품기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 9) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 10) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 고효율구동부품기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 9) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 10) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 111

116 자동차 / 철도 고효율구동부품 [ 고효율구동부품분야키워드클러스터링 ] [ 고효율구동부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 Battery, MANAGE MENT 17~23 1. Battery control method for hybrid vehicles 2. ELECTRIC VEHICLE BATTERY ASSEMBLY 3. SYSTEMS AND METHODS FOR BATTERY MANAGEMENT 4. HEAT SINK OF BATTERY CELL FOR ELECTRIC VEHICLES AND BATTERY CELL MODULE USING THE SAME 클러스터 02 cylinders, heads Security for engine torque input air-per-cylinder calculations 2. Composite cylinders of natural gas vehicles simulation crash test 3. Production technique of vermicular graphite iron cylinder head of vehicle diesel engine 4. Creep and low cycle fatigue investigations of light aluminium alloys for engine cylinder heads 클러스터 03 tank, lightweight 3~4 1. Investigation of CFRP strength enhancement for tanks in fuel cell hybrid vehicle 2. Influence of temperature on the fatigue strength of compressed-hydrogen tanks for vehicles 3. Study of the characteristics of hydrogen-gas filling process of ultra-light composite tanks for fuel-cell vehicles 4. Research and development of hydrogen storage materials for lightweight tanks 5. Fuel tank cover module 112

117 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 aluminum, alloy 36~50 1. Method for manufacturing of vehicle armor components requiring severe forming with very high bend angles with very thick gauge product of high strength heat treatable aluminum alloys 2. Study of dynamic behaviour of aluminum automotive parts 클러스터 05 power supply, manage 18~34 1. VEHICLE POWER SUPPLY SYSTEM, ENGINE CONTROL DEVICE, AND POWER SUPPLY METHOD 2. Additional autonomous power supply system for vehicle, especially for industrial or commercial vehicle 클러스터 06 Powertrain, Transmissi on, Shaft 19~39 1. HYBRID VEHICLE DRIVE SYSTEM AND METHOD USING SPLIT SHAFT POWER TAKE OFF 2. THREE-SHAFT HYBRID TRANSMISSION FOR A MOTOR VEHICLE AND CONTROL METHOD 3. Application of dynamic programming algorithm in study of energy management strategy for single-shaft parallel hybrid electric vehicle 클러스터 07 Clutch METHODS AND SYSTEMS FOR ADJUSTING DRIVELINE DISCONNECT CLUTCH OPERATION 2. Method and Apparatus for Limiting Engine Torque to Protect Disconnect Clutch in a Hybrid Vehicle 3. Clutch type driving mechanism for hybrid powered vehicle 클러스터 08 Power Control 16~25 1. METHOD AND SYSTEM FOR POWER CONTROL IN AN AUTOMOTIVE VEHICLE 2. Driving-power control device for vehicle 3. Power control unit and hybrid vehicle comprising same 클러스터 09 Power Circuit 7 1. ELECTRIC VEHICLE SUPPORT EQUIPMENT HAVING A SMART PLUG WITH A RELAY CONTROL CIRCUIT 2. PLUG-IN VEHCILE SECURITY SYSTEM WITH A WIRELESS RELAY 3. Material Spreader Utilizing Vehicle Power And Having Operational Wireless Control 113

118 자동차 / 철도 고효율구동부품 [ 고효율구동부품분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 내열성향상고항복강도 Al 볼트전조기술 aluminum, alloy 요소기술 02 금속플라스틱복합체구동부품제조기술 metal, plastic 요소기술 03 CFRP 드라이브샤프트성형및플랜지이종접합기술 CFRP 요소기술 04 과공정 Al-Si 합금단조피스톤 piston 요소기술 05 과급압력 2 bar 이상고효율수퍼차쳐과급기 supercharger 요소기술 06 고용량고에너지밀도배터리양극소재기술 density, battery 요소기술 07 고용량신속충방전배터리소재기술 charge 114

119 전략제품현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 고효율구동부품분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 7,xxx 계 Al 단조초경량커넥팅로드제조기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 TMCs(Titanium Matrix Composites) 배기밸브정형가공기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 경량화및다운사이징기술 내열성향상고항복강도 Al 볼트전조기술 금속플라스틱복합체구동부품제조기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 CFRP 드라이브샤프트성형및플랜지이종접합기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 과공정 Al-Si 합금단조피스톤 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 과급압력 2 bar 이상고효율수퍼차쳐과급기 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 고효율출력기술 고용량고에너지밀도배터리양극소재기술 고용량신속충방전배터리소재기술 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 유도전동기동다이캐스팅회전자 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 115

120 자동차 / 철도 고효율구동부품 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 고효율구동부품분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 7,xxx 계 Al 단조초경량커넥팅로드제조기술 고강도알루미늄을적용하여기존철계분말소결제품을대체하고 40% 이상경량화하여연비향상및배출가스를저감하는기술 TMCs(Titanium Matrix Composites) 배기밸브정형가공기술 기존배기밸브의내열한계를높여엔진효율을향상시키고 35% 이상경량화할수있는소재및가공기술 경량화및다운사이징기술 내열성향상고항복강도 Al 볼트전조기술 최대 200 의온도에서항복강도 320 MPa 이상을확보할수있는알루미늄소재를적용한경량고내열알루미늄볼트제조기술 CFRP 드라이브샤프트성형및플랜지이종접합기술 스틸드라이브샤프트대비 45% 이상경량화하여구동계의효율을향상시키는이종소재접합기술 과공정 Al-Si 합금단조피스톤 초정 Si 크기 45 μm이하기존 Al 대비 10% 이상경량화하여엔진효율을향상하는단조피스톤제조기술 고효율출력기술 과급압력 2 bar 이상고효율수퍼차쳐과급기 유도전동기동다이캐스팅회전자 엔진다운사이징에반드시필요한과급기기술로과급압력 2 bar, 공기토출량 320 kg/h 이상고효율수퍼차져제조기술 유도전동기출력 100 kw 에서기존영구자석삽입형전동기의동등수준인최대효율 96% 이상을확보하기위한다이캐스팅회전자제조기술 116

121 전략제품현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 고효율구동부품기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 117

122 자동차 / 철도 고효율구동부품 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 고효율구동부품분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 7,xxx 계 Al 단조초경량커넥팅로드제조기술 경량화율 (%) 스틸분말단조 대비 40% 이상 항복강도 (MPa) 경량화 Al 커넥팅로드 TMCs(Titanium Matrix Composites) 배기밸브정형가공기술 경량화율 (%) 내열온도 ( ) 내열한계 1,050 및내열강대비 35% 경량배기밸브 경량화및다운사이징기술 내열성향상고항복강도 Al 볼트전조기술 CFRP 드라이브샤프트성형및플랜지이종접합기술 경량화율 (%) 항복강도 320 MPa 이상 200 항복강도 (MPa) 고내열알루미늄볼트 경량화율 (%) 스틸드라이브 샤프트대비 45% 모재대비접합강도 (%) 이상경량화및접합기술확보 과공정 Al-Si 합금단조피스톤 경량화율 (%) 초정 Si ( μm ) - - 5% 50 μm 10% 45 μm 초정 Si 45μm이하기존 Al 대비 10% 경량화단조피스톤 고효율출력기술 과급압력 2 bar 이상고효율수퍼차쳐과급기 유도전동기동다이캐스팅회전자 과급압력 (bar) bar 이상 토출량 320 kg/h 공기토출유량 (kg/h) 이상고효율수퍼차져 출력 (kw) kw 출력 효율 96% 이상 효율 (%) Cu 유도모터 118

123 고신뢰성전장부품 전략제품현황분석

124

125 전략제품현황분석 고신뢰성전장부품 정의및범위 전장부품은자동차에들어가는모든전기및전자장치부품을의미하며, 과거기계공업의집합체이던자동차가안전하고편리한, 친환경적인자동차에대한요구만족을위해시간이흐를수록전장부품의집합체로변화함 크게섀시, 파워트레인, 바디, 멀티미디어등으로구분. 안전장치위주의섀시, 엔진및변속기관련전기장치의파워트레인, 편의장치위주의바디및멀티미디어로구분되며, 모두전기 / 전자적신호를통한동작관련기술포함정부지원정책 국가핵심산업으로전후방산업과의연관효과가큰산업으로국가적인차원에서산업육성과발전을적극지원하고있음 국가산업에서차지하는비중이크며, 특히중소기업의역할이더욱중요해지고있는산업으로 ICT 융합을통해한단계더도약할수있는국가전략산업임 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 선진화된 IT, 통신기술확보 전기자동차의핵심인배터리분야의앞선기술 글로벌경쟁력이우수한전기 / 전자업체들다수 자율주행자동차, 전기자동차에대한정책적지원확대 산업전반의중소기업육성정책확대기회 (Opportunity) 선진완성차업체의글로벌아웃소싱확대 중국시장부상에따른신흥업체의기술력보강필요 국내완성차업체의해외점유율확대 전기자동차보급확대에유리한전기공급체계확보 국내전장업체의경쟁력확보에따른신흥시장진출확대 약점 (Weakness) 전문화및대형부품업체의부족 연구개발투자대비낮은상용화수준 섀시, 파워트레인분야핵심기술부족 국내완성차업체에대한의존도높음 친환경자동차에대한기술경쟁력이떨어짐 정권교체에따른연구개발의연속성결여위협 (Threat) 핵심소재및부품의원천기술부재 저가의중국기업의국내시장진입시도 신흥개발국의경제악화에따른판매량감소 낮은저성장기조에따른국내산업경쟁력저하우려 미국의보호무역강화, 중국시장의변동성확대에따른대외무역경쟁력저하 중소기업의시장대응전략 자동차산업의핵심부품산업으로부상하고있는전장부품산업의적극적인육성을통해부품산업뿐만아니라완성차산업그리고전후방연관산업의동반성장을이끌어낼수있음 차세대자동차에적용할수있는새로운기술또는제품의전장부품개발을통해자동차산업으로의진출을도모할수있음 ICT 부품과달리높은신뢰성을요구하는자동차부품으로써전장부품의고신뢰성기술확보를통해기술경쟁력과시장경쟁력을제고함 121

126 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 핵심기술로드맵 122

127 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 자동차를구성하는모든전기전자장비를통칭하며, 차량내의전기를통해구동하거나, 작동하는부품대부분으로정의 과거에는자동차가기계공업의집합체였으나, 시간이흐를수록전장부품의집합체로전환 1886년불꽃점화장치의개발, 1912년시동모터의발명, 1930년직류발전기의발명은차량용전장부품의확대, 적용에결정적계기 100년이상지난현재대부분의기능은반도체에의해제어되고있으며, 안전하고편리한, 환경친화적인자동차에대한요구증가로전장부품적용확대 * 출처 : 조선일보 [ 자동차주요전장부품 ] 123

128 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 자동차제조원가에서전장부품의비중은해마다커지고있으며, 일정수준에도달한자동차내연기관과차체의추가적인성능향상이더딘상황에서탑승자및보행자의안전과편의향상기능을주로담당하는전장부품은자동차구매를결정하는데있어서도중요요인 글로벌자동차시장규모는 8,850만대로예상되며, 그중전장부품이자동차제조원가에서차지하는비중은 40% 수준에이를것으로추정. 전장부품의비중은자율주행자동차, 전기자동차등차세대자동차보급에따라크게확대될것으로전망 초기자동차는이동의수단으로써주로사용되었으나, 헤드램프를위해처음으로장착된전장부품은 1970년대이후 IT 기술발달과함께차량연비개선을위한엔진제어기 (ECU; Engine Control Unit) 가본격적으로장착되었으며, 편리성과안전성확보를위해 1990년대부터장착급증 엔진제어기에서본격적으로시작된차량의전장화는장착이어려웠던많은새로운시스템도입을가능케하였으며, 특히차량에서사용되는네트워크개발, 적용으로안전과편의를지원하는신규전장부품이폭발적으로탑재 전장부품장치를활용한고연비기술과편의성, 안전성향상기술은삶의질을높이는핵심기술이며, 자율주행자동차, 전기자동차등차세대자동차의확대보급에따라전장부품의중요성과수요는지속적으로확대될것으로예상 * 출처 : Bosch, PSA, Freescale Strategy, HMC 투자증권 [ 자동차제조원가중전장부품 /SW 비중전망 ] 124

129 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 전장분야는센서, 네트워크, 와이어하네스, 액추에이터, 제어기, 전력전자부품등으로구분될수있으며, 이러한부품의기능조합을통한적용시스템관점에서도구분가능 단순한기능만을수행하는전장부품은기능적한계를가질수있어, 부가가치와상품성을높일수있는시스템化가필요 전장부품은자동차에대한시대적, 사회적요구에따라새로운부품또는시스템이개발, 적용되어점차적으로점유율을확대하고있는추세 전장부품의차량적용초기에는엔진제어기와같은엔진의효율적제어를위한제어수단으로써적용 운전자의편의에대한요구강화로전동시트, 스마트키등운전자편의시스템으로적용확대 IT 기술발달과함께, 내비게이션, 카오디오등의인포테인먼트시스템의차량탑재확대로 IT 기술의차량진입확대 환경친화적자동차에대한시장의요구로고전압전력시스템을구현하기위한배터리시스템, 전력변환시스템등의새로운제품군의적용확대 현자동차시장의대부분을차지하고있는내연기관자동차의연비개선을위해엔진동력을활용하는기계식또는유압식시스템의전동화기술적용확대 기능에따라와이어하네스및네트워크부품, 전력전자부품, 제어기부품, 센서및액추에이터부품등으로구분할수있으며, 각부품은긴밀한관계를갖고동작 와이어하네스및네트워크부품은기타전장부품에전력을공급하고제어신호를전송하는인체의혈관과같은역할을수행하는부품으로차량시스템신뢰성확보에있어중요한부품 전력전자부품은차량에서필요한전력을생성하고적절하게분배하여전송하는데필요한부품을말하며, 하이브리드자동차, 전기자동차등의친환경자동차보급확대에따라중요성이더욱커지고있는부품 제어기부품은센서로부터신호를수집하여액추에이터구동을통해차량운행을수행하는부품으로, 전장화추세에따라다양한제어기가추가장착되고있어, 제어기하드웨어신뢰성뿐만아니라소프트웨어신뢰성확보가중요한부품 센서및액추에이터부품은차량상태를파악하기위한정보를수집하는센서와제어기의신호에따라서구동하는액추에이터를말하며, 차량안전성, 편의성향상에따라보다많은센서와액추에이터가탑재되고있는부품 125

130 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 와이어하네스및네트워크부품 이종소재접합기술, 경량소재적용기술, 고율충전용대전력대응기술, 전선저항저감기술, 피복내구성향상기술, 네트워크데이터신뢰성향상기술, 대전력커넥터기술, 고신뢰성확보기술 전력전자부품 소비전력저감기술, 암전류제어기술, 센서일체화기술, 부품고효율화기술, 부품신뢰성향상기술전력변환소자접합용고효율 / 고방열접합소재기술 고신뢰성전장부품 제어기부품 고신뢰 PCB 기술, 와이어대체기술, 고신뢰커넥터적용기술, 자가진단기술, Fail Safety 대응기술, 자가 Fault 대응기술, 소프트웨어신뢰성확보기술 센서및액추에이터부품 에어터치인식기술, 모션인식센서기술, 운전자생체상태인지센서기술, 센서고정밀화기술, 센서신뢰성향상기술, 내구성확보기술, 액추에이터소형화기술, 액추에이터고효율화기술, 액추에이터고신뢰성확보기술, 액추에이터저발열기술, 액추에이터내구확보기술 126

131 전략제품현황분석 (2) 시스템관점 센서, 네트워크, 액추에이터, 제어기등의전장부품을통합하여구성하는시스템관점에서의기술분류접근가능하며, 고안전시스템, 운전자편의시스템, 친환경차량용전력시스템등으로구분 운전자편의시스템은차량의사용에있어, 운전자의편의성을향상시키기위한시스템으로헤드램프, 와이퍼, 시트, 사이드미러, 후방감시카메라등단순하지만운전자에게꼭필요한시스템위주로초기에개발되어최근에는 IT 기술의발달로적용분야를크게확대하고있는시스템 고안전시스템은주행중운전자의안전을도모하기위한시스템으로, 사고를유발할수있는결함을최소화하고, 사고발생시에피해를최소화하는수동안전시스템과센서와제어기, 액추에이터를이용하여사고를미리예방하거나운전자의안전운전을지원하는능동안전시스템으로구분할수있으며, 자율주행자동차보급확대에따라시장확대가예상되는시스템 친환경차량용전력시스템은고출력, 대용량배터리시스템, 모터시스템, 인버터, 컨버터, 충전기등의전력변환시스템등내연기관자동차에없었던시스템으로향후전장부품의점유율을크게확대하는핵심시스템 [ 시스템관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 운전자편의시스템 운전자정보제공시스템기술, 노약자운전지원시스템기술, 의장 / 편의시스템기술, 텔레매틱스기술, 스마트키시스템기술, 인텔리전트시트시스템기술, 인텔리전트헤드램프시스템기술, 멀티 /3D View 주차지원기술, 통합 HMI 기술, 스마트에어컨디셔닝기술, Comfort Seat 기술 고신뢰성전장부품 고안전시스템 주행안전시스템기술, 안전보조시스템기술, 사고예방시스템기술, 스마트액추에이터기술, 운전자상태감시기술, X-by-Wire 기술, 차선이탈경고시스템기술, 충돌회피시스템기술, 스마트에어백기술, 보행자보호시스템기술, 통합섀시제어시스템기술 친환경차량용전력시스템 대용량에너지저장기술, 배터리상태추정기술, 배터리관리기술, 모터일체형고밀도인버터기술, 고효율전력변환기술, 고출력구동모터기술, 고효율다단변속기기술, 감속기기술, 고효율충전기술, 급속충전기술, 무선충전기술, 고효율냉각시스템기술, 고효율전동식냉난방통합 HVAC 기술 127

132 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 자동차는약 2만개의부품에 4천여개의부품업체가관련되는전후방연관효과가매우큰산업이며, 우리나라제조업고용의 11.41%, 제조업생산의 12.12% 를차지하고, 2015년우리나라전체수출의 13.35% 를차지하고있는핵심산업 글로벌자동차생산대수가 8천만대를넘고있으며, 2018년에는 1억대의수요가예상되는인류산업중에서가장거대한산업으로산업전반의영향력큰산업 120년이상의역사를가진전통적인산업으로써글로벌산업의주축으로자리잡고있으며, 앞으로도획기적인미래수송수단이도입되기전까지는지속적으로산업을이끌고발전할수있는대표산업 제품개발, 자재조달및판매에필요한자금력이성공과실패를판가름하는규모의경제논리가지배하는산업으로경제력이뒷받침되지않는이상산업육성이쉽지않은산업으로그만큼전후방산업과의연관효과가큰산업 자동차는디자인, 설계, 시험, 금형, 주 / 단조, 열처리, 도금 / 도장, 용접, 조립등의기술과기술을관리하고운영하는생산관리, 원가관리, 물류관리, 품질관리등처음부터끝까지모든기술을아우르는기술집약적산업 자본, 기술, 시장영향력등의조건을갖춰져야지만가능한산업으로국가산업경쟁력의중심축이되는필수불가결한산업 자동차산업을둘러싼패러다임의변화로인해미래자동차로의진화는방향의문제가아니라시기의고민이라는점에서전통완성차업체들을위협하는요인으로부상 엔진 + 파워트레인, 규모의경제등의진입장벽을기반으로소수기업들의리그가형성되었던글로벌완성차시장에테슬라, 구글, 애플등새로운사업자가등장할가능성확대 과거자동차산업의화두가효율적인생산과대량생산을통한가격과물량중심의경쟁에서앞으로의자동차산업은정보사회의진전과신흥시장의성장등으로다양한고객의니즈를충족해야하는다양성경쟁이본격화될가능성 자율주행자동차, 전기자동차, 모빌리티 ( 차량공유 ) 등에서촉발되고있는산업의혁신은기존의전통적인완성차업계기득권또는사업영역을변화시킬전망 자동차산업은성장정체에직면한 ICT 업체들이기회를찾을수있는블루오션이될수도있지만, 노동과장치집약전인산업의고정비부담, 안전 이라는지상최대의가치, IT기기대비상대적으로긴교체주기등기존 ICT 업체들이겪어보지못한새로운경쟁요인에대한대응요구 전통완성차업체들은기존의경쟁력을유지하기위한볼륨경쟁을계속해야하는한편, 시장의새로운진입자들에대한경계도확대해야하는다소어려운상황에직면 반면자동차부품업체들은미래자동차산업이친환경자동차, 자율주행자동차로전환함에따라애플, 구글등새로운플레이어의자동차산업진입으로수혜전망 전장부품은자동차산업의미래자동차로의전환을이끄는핵심부품으로자율주행자동차, 친환경자동차실현에있어핵심부품 128

133 전략제품현황분석 대표적인전기자동차테슬라 모델 S 는전기자동차로써뿐만아니라, 대형디스플레이, 자율주행을위한센서등편의와안전을위한첨단전장부품을다수탑재하여향후자동차의발전모델을제시하고있는것으로평가 또한최근자동차산업에서큰관심을받고있는대표적인전장부품인인포테인먼트시스템과 ADAS 관련부품들은높은시장성장성과더불어자동차산업의구조를변화시킬가능성내포 자동차의기본적인구조를이루는파워트레인, 섀시, 차체, 시트등의구조는지난 20여년간형태가크게바뀌지않았지만인포테인먼트시스템과 ADAS는이전의자동차구성요소들과는달리빠르게발전중 인포테인먼트시스템은초기오디오기반의단순음향기기로구성되었지만, 2000년대부터내비게이션이사용확대되었고, 최근에는대화면, 고화질디스플레이탑재증가, 외부및내부기기와의연결을위한 Connectivity 장치의적용확대추세 ADAS에서는각종센서들을이용하여주행이나주차시발행할수있는사고의위험을알려주는장치들이보편화되었으며, 최근에는운전자에게경고를주는단계에를넘어차량이운전자를대신해부분적으로제동및조향을제어할수있는단계까지발전 인포테인먼트시스템과 ADAS의혁신적인변화는 IT 산업에속해있는기업들에게자동차산업으로의손쉬운진입기회를제공하고있으며, 많은 IT 업체들이기존영역에서보유한강점을기반으로인포테인먼트와 ADAS 시장으로의진입추진 129

134 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 (2) 산업의구조 자동차산업은전통적으로기계산업및소재산업과긴밀한산업적연관관계를통해지금까지발전해왔으며, 최근환경및안전규제강화로인해에너지산업과 IT산업등과긴밀한관계를형성하며발전 [ 고신뢰성전장부품산업구조 ] 후방산업 고신뢰성전장부품 전방산업 소재산업, 철강산업, 부품산업, 장치산업, 소프트웨어산업 와이어하네스부품, 전력전자부품, 제어기부품, 센서및액추에이터부품 자동차산업, 전자산업, 전기산업, 전지산업, 철도산업, 항공산업, 방위산업, 스마트그리드산업, 기계산업, ICT 산업, 광고산업 자동차산업은모든산업과관계를갖고있는전후방산업과의연관관계가매우높은산업이며, 고신뢰성전장부품의전방산업은소재산업, 철강산업, 부품산업, 장치산업, 소프트웨어산업등대부분의산업이존재 자동차산업의모든기술개발의목표가연비개선과규제대응에있으며, 이를달성하기위해소재경량화, 제어최적화, 부품공용화등이실현되고있음. 특히경량소재기술, 제어최적화와더불어고신뢰성확보가전후방산업의핵심으로자리잡음 고신뢰성전장부품은자동차적용을우선으로하고있지만, 자동차라는적용대상이요구하는고신뢰성, 경량화, 고효율화등의기술은철도산업, 항공산업, 방위산업, 기계산업, ICT산업등다양한후방산업에적용가능 나. 경쟁환경 자율주행, 커넥티드, 인포테인먼트등스마트카에대한연구개발이가속화되고있어이를구현하는전장부품시장치차세대수익창출원으로주목 구글, 애플, 샤오미, 삼성전자, LG전자등글로벌 ICT업체의스마트카에대한과감한투자로관련한전장부품시장이동반성장 구글은 100만마일무사고자율주행시험운행에성공하며, 완성차업체보다높은기술력을확보 애플은자율주행자동차, 전기자동차에대한연구개발프로젝트 타이탄 (Titan) 을가동하고아이폰개발역량을자동차산업에적용해타사와차별화도모 샤오미는자동차제어, 내비게이션, 주차정보등스마트차량관련특허를자국지적재산권국에출원하고관련한연구개발에집중 삼성은자율주행자동차와전기자동차등에장착하는부품기술개발을전담할전장사업팀을신설하여자동차전장부품시장진출을선언하였으며, 글로벌전장전문기업인하만 (Haman) 을인수하여시장진출을본격화 LG전자는타 ICT 기업보다오래전부터전장부품연구개발을수행하고있으며, 자동차부품사업부 (VC: Vehicle Components) 를신설하여제품개발및마케팅을강화 130

135 전략제품현황분석 자동차산업은 ICT산업과의융합을통해혁신을창출하고있으며, 기업군에따라서는기업의차세대수익원으로자리매김할것으로전망되나전통기계산업을근간으로하는기업에게는위협요인으로작용 자동차는기계, 에너지, 소재등다양한산업이밀접하게연결된종합산업으로써최근통신, 인터넷, 센서, 소프트웨어와같은첨단 ICT 영역과접목해새로운변혁을도래 향후완성차제조보다소프트웨어가창출하는부가가치가훨씬클것으로예측됨에따라 ICT 기업의자동차시장진출은더욱확산될것으로전망 더불어자동차생산량의견조한증가와기술고도화등으로전장부품의성장잠재력은더욱커질것으로전망되어시장공략을위한기업의전략적움직임필요 대표적인 IT기업인엔비디아 (NVIDIA) 는 PC 시장축소와치열한경쟁및모바일 AP 사업부진등으로고전했지만, 탁월한그래픽처리솔루션을기반으로자동차대시보드시장을공략해실적개선 무라타, TDK, 교세라등일본전자부품업체는 IT에이어자동차시장에성공적으로진출하며 2 차도약에성공 전기자동차와수소연료전지자동차의시장보급에따라엔진기반의부품산업의경각심고조 완성차업체또는부품업체와전략적파트너쉽을맺고자동차시장으로의시장진입을위한교두보를마련하거나, 인수합병을통해시장진입장벽을극복 자동차전장산업은탑승자안전에직접영향을주기때문에까다로운기술사양과보안수준, 높은신뢰성등을요구하는진입장벽이높은시장으로시장진입을위한다양한접근시도 IT기업의자동차산업으로의진입은점차가속화될것으로전망되며, 기술주기가짧은 IT부품에비해보다높은신뢰성을확보가요구되는자동차산업의특성상, 전장부품의고신뢰성확보는기업의역량을평가하는핵심지표 131

136 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류전력전자부품안전제어부품인포테인먼트부품바디전장부품 주요품목및기술 전동모터부품, 배터리시스템부품, 엔진제어부품, 동력전달부품 에어백, 시트, 운전자지원시스템, ESC, TCS, 충돌회피시스템 ITS, 텔레매틱스, 블루투스, 블랙박스, 내비게이션, 멀티미디어, 햅틱 HVAC, 헤드램프부품, 스마트키시스템, SJB, BDU, 생체인식시스템, 해외기업 보쉬 ( 독일 ), 덴소 ( 일본 ), 마그나 ( 캐나다 ), 컨티넨탈 ( 독일 ), ZF( 독일 ), 아신세이키 ( 일본 ), 존슨컨트롤 ( 미국 ), 레어 ( 미국 ), 발레오 ( 프랑스 ), 델파이 ( 미국 ), 야쟈키 ( 일본 ), 스미토모 ( 일본 ), JTEKT( 일본 ), 마할 ( 독일 ), BASF( 독일 ), 칼소닉칸세이 ( 일본 ), 오토리브 ( 스웨덴 ), 파나소닉 ( 일본 ), 히타치 ( 일본 ), 헬라 ( 독일 ), 다나 ( 미국 ), NSK( 일본 ), Takata( 일본 ), 쇼와 ( 일본 ), 알파인 ( 일본 ), 파이오니어 ( 일본 ), CIE( 스페인 ) 국내기업 현대모비스, 효성전기, LG 이노텍, HL 그린파워, 한국단자공업, 경신공업, 유라코퍼레이션, 한국델파이, THN, 피앤이솔루션, LS 산전, 이지트로닉스, 동아전장 현대모비스, 만도, 상신브레이크, 한국델파이, 현대위아, 새론오토모티브, 유니크, 인지컨트롤스, S&T 모티브, 대원강업, 현대다이모스, 오토리브, 한일이화 현대모비스, 포스코 ICT, 대성엘텍, 카로스넷, 대성전기공업, LG 이노텍, LG 전자, 삼성전자, 코위버, 현대 ITS, LG CNS, 파인디지털, 팅크웨어, 제이씨현시스템 한온시스템, 두원공조, 대한칼소닉, 유니크, 인지컨트롤스, 태성전장, 에스엘, 대성전기공업, 영화테크, 유라코퍼레이션, 갑을오토텍, 대동, 모토텍 132

137 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 IT 발달과디지털화가부각되면서완성차업체와부품업체들은운행최적화, 보행자안전및편의강화, 친환경고연비차량연구개발에집중하고있으며, 미래자동차산업발전과정에서핵심을이루는부품으로부상 개별기능중심에서통합시스템중심으로기술패러다임이변하고, 이종기술간의융합이급속히진행되어차량용전장부품산업은자동차기술뿐만아니라 IT산업, 전기 / 전자산업, 환경산업, 에너지산업, 재료 / 소재산업등과포괄적연계 자동차산업의패러다임이급변하면서대형자동차업체들은기업내부자원만으로패러다임변화에적극적으로대응하기가곤란 기존완성차업체가지배자적역할보다는조정자로서의역할을강화하면서개방형혁신을통해자동차산업전체에대한통제보다는연관산업과의융합과혁신을통한생태계재정립 글로벌완성차업체의부품아웃소싱이보편화되고있는상황이며, 자동차기술패러다임변화에따른기술주기단축으로 ICT 관련새로운제품의시장진입이예전보다수월 전통적인자동차산업을기반으로안전 / 편의를위한전기 / 전자산업과의융합이다각도로진행되고있으며, 특히반도체분야는새로운응용분야의한축으로써전후방산업육성에도화선역할 차량용반도체가내외부의정보를측정하는센서와엔진, 변속기및전장부품을제어하는전자제어장치, 스위치소자등으로다양하게자동차에적용확대중 반도체시장규모면에서는아직정보통신용반도체시장규모에비해절대적열세지만섀시, 바디, 파워트레인, 인포테인먼트등의다양한분야에적용이확대되고있어, 산업적중요성점차확대 정보기술의발달과지능형자동차연계기술발달로인해정보통신산업과의융합을통한원격제어, 인프라서비스구현과궁극적으로무인자율주행자동차를위한전후방산업을포함 커넥티드카구현을위한인프라기술과전기자동차, 수소연료자동차를충전하기위한충전및운용인프라도새로운산업군으로부상 자동차산업기술패러다임이환경친화적, 인간중심적기술의확대, 적용으로변하고있으며, 소재산업, ICT 산업등주요연관산업뿐만아니라생체인식기술과같은새로운산업과의연계가진행중 운전자의건강상태에따른운전자지원시스템구현을위해생체인식을통한운전자상태모니터링기술이실현되고있으며, 이는궁극적으로의료 / 바이오산업의자동차산업적용이이끌어낼수있을것으로전망 자율주행자동차의단계별발전에따라운전자의여유시간을대체할수있는새로운기능의제품또는신기술적용가능 폐쇄적인산업구조에서개방적산업구조로전개됨에따라서산업간의구분이점차약화되고있으며, 특히기존자동차와는다르게전개되고있는차세대자동차에는보다많은산업적융합이이뤄질것으로예상 운전자의건강상태에따른운전자지원시스템구현하기위한센서, 액추에이터등다양한기능또는제품적용예상 133

138 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 3. 시장환경분석 가. 세계시장 전장부품은개별부품에대한시장을산출하기엔너무많은부품들이산재하고있어, 전장부품전체시장은자동차에서차지하는점유율을토대로산출하는방법으로전망 일반내연기관자동차와전기자동차등전기구동자동차와는엔진을대신하는전기구동시스템대부분이전장부품으로구성되어전기자동차는보다많은전장부품비중을차지 전장부품전체에대한시장을전망은각각의수많은전장부품에대한시장예측치를모두합하는방법보다는전체자동차시장에서예상되는원가비중을토대로산정하는것이적절 [ 구동부품세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 십억달러 ) 구분 성장률 (%) 세계시장 1,400 1,500 1,610 1,750 1,920 2, % * 출처 : Fuji Chimera, 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 전장부품의활용영역이매우다양해서, 자동차의 4대영역인파워트레인, 섀시, 바디그리고인포테인먼트부터 xev/fcv까지차량의전영역에서사용 일본의 Fuji Chimera는전장부품을파워트레인, 친환경차량용구동부품, 주행안전 ( 섀시 ), 바디, 정보계열로나누어구분하고시장전망제시 파워트레인용부품은일반내연기관자동차의파워트레인과관련된부품으로연비및배기가스규제에대응하기위해장착되며, 2013년기준시장규모는전체전장부품시장의 51.7% 로가장큰부분을차지하고있지만, 점유율이점차감소하여 2025년엔 40.3% 를차지할것으로전망 친환경차량용구동부품은 15% 이상의연평균성장률로 2025년기준전장부품내점유율도 2013년보다 10% 이상증가한 16.3% 를차지할것으로전망되며이후에도지속적인성장이가능한부품으로전망 주행안전부품은섀시와관련한현가, 제동, 조향용전장부품을의미하며, 꾸준한시장성장을유지하여 2025년에도 2013년과비슷한전장부품내 15% 비율을점할것으로전망 바디계열부품은운전자및승객의안전과편의성에관련된전장부품시장을의미하며, 2025년에는현재보다전장부품내점유율은감소할것으로예상되나, 전체적인시장규모는확대될것으로예상 인포테인먼트부품은운전자의가치증대요구확산, 통신및 IT 기술의발달에따른아이템증가로친환경차량용구동부품과더불어전장부품의성장을이끌것으로전망 134

139 전략제품현황분석 * 출처 : Fuji Chimera, 이베스트투자증권참조 (1$=100 ) [ 글로벌전장부품부문별시장규모및전망 ] 차세대자동차로구분할수있는자율주행자동차와전기자동차를구성하는각각의시스템에대한시장예측을통해전장부품의시장전망가능 자율주행자동차를실현하기위해적용되는각각의시스템은기술수준에따라달라질수있지만, 연평균 30% 이상의높은성장률을기록하며시장확대전망 전기자동차는내연기관자동차에없었던배터리시스템, 대용량전력변환장치, 구동모터등의시장이급격하게성장할것으로전망되며, 100년넘게자동차를움직이게했던엔진을대신할것으로전망 전장부품의주요적용대상시스템별시장은자동차부품시장을다음과같으며, 자동차부품산업을이끄는산업으로부상전망 * 출처 : 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 [ Self-Driving Mode( 左 ) 및 Autonomous Driving( 右 ) 전망 ] 135

140 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 * 출처 : 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 [ ADAS 시장 (Unit base( 左 )/Sale base( 右 )) 전망 ] * 출처 : 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 [ Automatic Lane Maintain( 左 ) 및 Autonomous Parking System( 右 ) 전망 ] * 출처 : 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 [ 차량용 Sensor 시장전망 ( 左 ) 및차량용 ECU 시장전망 ( 右 ) ] 136

141 전략제품현황분석 나. 국내시장 국내자동차부품산업은중국, 일본, 미국, 독일등에이어세계 5대자동차부품생산대국으로자동차산업의글로벌화에따라보다많은시장을확보하고있는대표적인국가핵심산업 편의사양고급화등에따른단가인상, 국내완성차업체의해외생산증가및해외완성차업체들의글로벌소싱에따른수출증가, 모듈화및완성차업체의외주증가등부품업체역할강화등으로부품산업이꾸준한성장 국내자동차및부품산업의성장, 업체간합병, 모듈화및플랫폼통합에따른부품공용화의영향으로상대적으로규모가크고, 부품공급구조에서상위에위치한기업들이혜택을받아대기업이절대적인우위를차지 전장부품의범주가광범위하여국내전장부품시장에대한단위품목별현황파악이어렵기때문에국내부품업체들의세계시장점유율을토대로시장전망 매출액기준으로국내상위부품업체 5개사의세계시장점유율은 2007년 3.2% 에서 2013년 5.9% 로상승한것으로분석되어, 2015년이후에는세계시장점유율을 6% 로가정하고시장산출 전체자동차부품중전장부품이차지하는비중을 20% 에서점차확대하여 2020년에는 30% 를차지하는것으로가정하여시장전망치를도출 [ 고신뢰성전장부품국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원 ) 성장률 (%) 국내시장 * 출처 : Fuji Chimera, 이베스트투자증권 _ 자동차에전기가흐른다 _2015 * 세계시장점유율 : 6% * 부품내전장부품비중 : 20%(2015 년 ) 21% 23% 25% 27% 30%(2020 년 ) 전장부품은수많은부품을포함하며, 자동차산업의발전이곧부품산업의발전으로연결됨으로 시대의흐름에맞는기술및제품개발이필요한시점 다른부품군에비해시장잠재력이큰전장부품에대한다양한접근과전폭적인지원필요 137

142 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 다. 무역현황 고신뢰성전장부품기술의공정기술로품목단위의무역현황을살펴보았으며, 수입량에비하여수출량은증가하는추세 고신뢰성전장부품기술의수출현황은 11년 215억 8,336만달러에서 15년 230억 5,335만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 43억 9,847만달러에서 15년 34억 9,456만달러수준으로증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 1.7% 로증가하였으며, 수입금액은 5.6% 감소하여전체무역수지는 3.3% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.66) 부터 15년(0.74) 까지증감을반복하고있으며, 국내의고신뢰성전장부품제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 고신뢰성전장부품관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 21,583,360 22,632,128 23,840,010 24,264,608 23,053, % 수입금액 4,398,472 3,579,917 3,573,015 3,521,775 3,494, % 무역수지 17,184,888 19,052,211 20,266,995 20,742,833 19,558, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 출처 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 138

143 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 스마트자동차기술 스마트자동차는고안전, 고편의, 고감성등크게 3가지방향성에대한기술개발이이뤄지고있으며, 안전에대한기술개발이다양하게진행중 안전과관련해서는차량결함, 사고예방및회피, 충돌등위험상황으로부터탑승자를보호해교통사고및피해를획기적으로줄이는것이목표 과거에어백처럼수동적으로피해를경감시키는기술에서 AEB(Automatic Emergency Braking) 시스템처럼적극적으로사고를회피하는기술로발전 첨단운전자지원시스템 (ADAS) 는카메라, 레이더, 초음파등각종센서들을이용해주행이나주차시발생할수있는사고의위험을알려주는장치들로보편화되고있고, 최근에는경보단계를넘어운전자를대신해부분적으로제동및조향을제어하는단계까지진입 스마트자동차의고편의기술은자동차에흥미를부여하고운전자편의를극대화해, 자동차를가정, 사무실에이은제 3의생활공간으로활용 운전자습관인식, 스마트기기연동, 텔레매틱스, 차량원격제어, 무선충전등이있으며, 궁극적으로자율주행을실현시키는주요기술 고감성기술은인간의감성을높이는기술로차량의조작성과접근성을높이는인터페이스기술로, 음성인식, 동작인식, 안면인식등의인식기술과앞유리창에속도, 경로, 위험요소정보등을표시해주는 HUD 등의기술을포함 운전중안전에문제가없도록음성컨트롤에초점을맞추고있으며, HUD는증강현실과의결합을통한상품성개선진행 스마트자동차기술을구현하기위해친환경-IT연계기술, 차량과계통간의운영기술, 차량내통신기술등융합기술이다양하게진행되고있으며, 인포테인먼트, 커넥티드카, 자율주행의단계로발전하고있음 인포테인먼트시스템은 1990년대까지주로오디오기반의단순음향기구로구성되었지만, 최근들어서는대화면, 고화질디스플레이가탑재되고, 외부및내부기기와연결을위한 Connectivity 장치가확대적용됨 커넥티드카는텔레매틱스가진화한개념으로서다양한콘텐츠및정보의실시간서비스가가능하고, 모바일에서의사용자환경을자동차로확장하는계기가되었으며, 최근에는사물인터넷, 사물통신 (M2M) 등첨단통신기능과도연계해텔레매틱스, 인포테인먼트, 이동통신이결합된개념으로대중화되고스마트폰과연동을통해콘텐츠의공유이외에도자동차안전및관리분야로응용확대 자율주행자동차는운영체제를탑재한 IT 플랫폼으로네트워크에연결돼있어, 해킹위험에노출될수밖에없으므로차량외부의불법적인접근을모두차단하는솔루션적용필요 139

144 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 전기자동차 전기자동차자체가배터리와모터를핵심으로하는 IT 제품에가깝지만, 자동차로써의축적된노하우를바탕으로한차체설계및안전설계등기존완성차업체가여전히기술적우위를점할수있는차량임 차세대자동차로대표되는자율주행자동차와전기자동차는별개의차량으로개발되기시작하여최근에는구동은전기자동차를활용하고주행은자율주행을채택한전기자동차와자율주행자동차가결합하는것이기술의큰흐름 전기자동차는내연기관자동차에비해상대적으로제어가쉽고, 진단이용이하며, 카쉐어링에적합하고, 다양한충전방식채택을통한편리함을향상시킬수있기때문에자율주행자동차와연계될때확산속도가빨리질수있을것으로전망 전기자동차는내연기관자동차보다구조가단순하여제어가쉽고, 자율주행자동차의설계, 구현도용이하며, 엔진보다응답이빠른모터를사용함에따라실시간제어가가능하여안전성이나효율면에서강점을가짐 전기자동차보급확대를위해우선적으로개선코자하는, 소비자가요구하는기술로는크게두가지로일회충전주행거리확대와충전편리성확보가있음 일회충전거리확대는차량에탑재하는배터리의용량증대를통해실현가능하므로, 제한된공간에보다많은배터리를탑재할수있도록배터리의에너지밀도증대를위한기술개발과효율적인배터리관리와운용기술개발이다양하게진행중 내연기관자동차에익숙해진소비자가가장쉽게느낄수있는불편함으로충전과관련된불편이가장많은상황이며, 긴충전시간을획기적으로단축할수있는급속충전또는배터리교체등과충전불편함을해소할수있는무선충전등에대한기술개발이활발하게진행중 전기자동차의개발전략은경제적인주행거리를연장하고, 안전성을확보하기위해고효율모터, 배터리제어시스템, 전장시스템고효율일체화, 경량화, 저에너지소모열제어등관련기술력을높이는초점을맞추고있으며, 양방향충전시스템, 스마트충전시스템등충전인프라지원시스템기술개발이병행되고있음 자동차안전관련법제화에따른전장화촉진 주요국의안전장치의무장착규제확대, 안전성평가강화추세가자동차부품의전장화를촉진시키고있으며, 선진국에서는스마트카안전부품을의무장착하고, 자동차안전성평가를확대하는고안전자동차정책추진 후방카메라설치의무화, 긴급구조요청시스템의무화, 주간주행등의무화, AEBS, ESC, TPMS, LDWS, DTG, ABS, 최고속도제한장치등안전제어시스템의의무장착이보편화되고있음 의무장착이외에도자동차안전도평가기준이강화되고있는상황이며, 측면충돌안전성강화, 안전띠미착용경고장치및속도제한장치적용, 여성운전자및어린이정면 / 측면충돌실시, 자동순항제어, 졸음방지, 사각지역감지, 음주운전감시, 차선유지지원등에대한평가가강화되고있음 탑승자뿐만아니라보행자사고를예방하기위한 Around View Monitor, Blind Spot Monitor, 등다수의카메라와센서를활용한감지시스템이주로탑재되고있으며, 사이드미러를대신하여카메라를적용하는기술도개발중에있음 140

145 전략제품현황분석 연비및온실가스규제강화에따른전장화가속 주요국이기후변화에대응하기위해연비및온실가스배출규제를점차강화하고있는추세이며, 이를만족시키기위한친환경자동차의보급에애쓰고있음 친환경자동차의전체시장점유율이점차높아지고있으나, 현재의내연기관자동차시장도지속적으로성장할것으로전망되어, 완성차업체에서는대부분의시장을차지하고있는내연기관자동차의연비향상을위한기술개발에주력 내연기관자동차에탑재되는엔진을줄여연비를개선하는엔진다운사이징기술, 고효율하이브리드기술, 다중소재융합차체경량화기술, 고효율전동과급시스템기술, 고압연료시스템기술등에대한기술개발진행중 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 전장부품에대한기술개발은다양하게글로벌완성차업체에서진행하고있으며, 특히자율주행자동차와전기자동차에대한새로운업체의자동차시장으로의진입시도가적극적으로이뤄지고있음 자율주행자동차를개발하기위해구글은물론글로벌 OEM 업체들과부품업체들까지활발한투자활동진행 구글은구체적으로자율주행자동차출시시기를제시하진않았지만, 캘리포니아네바다주에서자율주행자동차를이용해운전면허를취득한것은물론 2015년기준으로이미 100만km 이상의시험주행을기록 완성차업체에서는르노, 벤츠, 아우디, GM, 포드등에서자율주행자동차를제작하여시험주행을수행하고있는것으로알려졌으며, 2020년이전에상용화를목표로기술개발에전진 BMW는전기동력차시대를준비하면서동시에내연기관자동차효율향상을위한기술개발에집중하고있으며, 엔진흡기매니폴드에물을분사해엔진냉각및연소효율을높이는물분사기술을상용화함 포드는경량화소재등각종연비절감신기술및관련부품개발 / 적용할역량이되는부품업체와손잡고, 인포테인먼트, 자율주행, 커넥티드카등관련신기술개발에집중함 글로벌부품업체는신기술뿐만아니라신기술을완벽하게뒷받침할품질확보의중요성을인식하고이를위한기술개발투자를다각적으로진행중 BOSCH는 자동차부품기술사업부문 을 모빌리티사업부문 으로개편하여전통적인기계중심의 과거자동차 를넘어서, 첨단전자제어, 통신, 커넥티드기술이집약된 ADAS, V2X, 자율주행자동차로미래이동성사업을준비하여, 차량과운전자간소통을지원하는차세대 HMI 개발도본격착수함 세계 3위의부품업체인콘티넨탈의차세대기술혁신은경량화및전기동력화를포함한에너지효율향상, 자율주행및 ADAS를위한안전기술, 지능형교통시스템기반이되는정보관리 3대부문으로정하고, 단기적으로는내연기관자동차효율향상에집중하고, 중장기적으로는자율주행자동차와교통인프라에주력할예정임 141

146 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 자동차의전장화는궁극적으로다양한산업에서자동차로진입할수있는기회를만들어주는결정적인계기가되고있음이분명하며, 기존자동차기술인아닌새로운기술또는제품의자동차탑재가지속적으로증가할것으로전망 전통적인기계를근간으로하는자동차가전기기술을받아들이고, 이후전자기술, 반도체기술, IT 기술, 전지기술을받아들여현재에이르렀다고하면, 향후에는통신기반의인프라기술과바이오 / 의료기술, 항공 / 우주기술을근간으로한새로운기술또는제품이적용가능성이큼 산업간의융합을가능케하는소프트웨어는자동차를보다똘똘하고효율적으로만들것이며, 이는획기적인발상의전환을통해멀지않은미래에실현될수있을것으로기대됨 (2) 국내업체동향 국내에서도기존자동차부품업체가아닌 IT기업또는그룹차원에서자동차시장진입을적극적으로시도하고있으며, 거대자본을통한 M&A로자동차시장으로의진입에대한시행착오를줄이려는전략도활용되고있음 LG전자는새로운성장동력으로자동차부품에대한투자를지속하고있으며, 국내완성차업체뿐만아니라글로벌완성차업체와의오랜협업관계를통해경험을축적하여, 인포테인먼트, xev용솔루션, 소재등자동차부품대부분에대한기술경쟁력을확보하고있음 LG이노텍은대표적인전장업체로모터, 통신모듈, 카메라모듈, LED 램프, 터치패널, BMS, 열전모듈, 센서류등상당히넓은전장부품라인업을구축하고있으며, 지속적인영역확대를추진중에있음 삼성전자는글로벌전장부품업체인하만을인수합병하여자동차전장분야에본격적으로진입하였으며, 그룹사내에전장사업부를별도로신설하여자동차산업으로의진입을추진하고있음 현대모비스는세계 6위의부품업체로써국내완성차업체뿐만아니라글로벌완성차업체와많은협업관계를가지고있으며, 전장부품에대한적극적인기술개발과시장개척에나서고있음 전장부품시장에대한중소기업의진입장벽여전히높아, 이를극복할수있는산업생태계의구조적재편필요 완성차업체에직접납품할수있는 1차공급업체는상당히제한적이며, 대부분대기업군의업체로구성돼있는상황이며, 중소기업이완성차업체로납품하기는구조적으로어려운상황임 차세대자동차기술인자율주행자동차, 전기자동차를구성하는핵심부품에대한시장진입은쉽지않은상황이나자율주행자동차의 ICT 융합, 운전자제공콘텐츠등과전기자동차와같이기존에없었던부품을채용하는경우를통해시장진입의기회를엿볼수있을것으로기대함 자동차에서요구하는신뢰성을확보하는것이중소기업에있어서는쉽지않은상황이므로, 고신뢰성을확보한전장부품개발지원이필요함 142

147 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 전장부품은적용대상이방대하여개발또는평가할수있는기술인프라는자율주행자동차 Test Bed와같은특정시스템을제외하고대부분의기술인프라가구축되어있는것으로파악됨 자동차전장부품은국내대부분의연구기관과테크노파크, 학교등에서기술개발을수행하고, 평가하고있음 특정부품의성능및기능검증에대해서는용도에맞도록평가지그를제작하여활용하는것이일반적이며, 자동차부품으로써요구되는보편적인평가에대해서는검교정된장비를활용하여평가를수행하고있음 신뢰성확보와관련해서는전문화된장비나인프라를활용하여가속수명기법, 고장진단기법등을적용하여내구수명및신뢰성평가가필요함 신뢰성과내구수명등을평가하기위한평가방법제정은중소부품업체에서수행하기가어려운상황이며, 자동차관련전문생산기술연구소에서이를지원하고평가를수행할수있는체계마련필요 전장부품에대해서는기계적인평가이외에전자기파평가를수행하여다양한제어기의안정성검증필요 자동차부품을평가할수있는전자기파평가설비는테크노파크, 전문생산기술연구소, 정부출연연구소등에다수구축되어있음 부품단품으로의평가와더불어중요한것이차량장착상태에서의평가라할수있으며, 이를평가하기위해선보다큰설비를요하기때문에늘어나는전장부품의수요에대응할수있는전자기파평가설비확충필요 국내에는자동차부품관련해서기능검증부터신뢰성검증까지모든평가를수행하고인증해줄수있는기관이부재한것으로파악되어이에대한대책필요 중소부품업체에서개발한제품의기능검증부터내환경성평가, 내구수명평가, 신뢰성평가를원스톱으로처리해줄수있는평가기관구축을통해보다경쟁력있는산업육성가능 143

148 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 고신뢰성전장부품기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 11) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로전장부품관련기술개발활발 각국가별로살펴보면일본출원경향은증가-감소-증가추세를반복하고있으며, 미국은증가하다가감소, 유럽은유지하는경향을보이고있으며, 한국도출원건수를유지 국가별출원비중을살펴보면일본이 46.1% 로최대출원국으로고신뢰성전장부품기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 31.3%, 한국과유럽이각각 16.0% 와 6.6% 의출원비중을보이고있음 [ 고신뢰성전장부품분야연도별출원동향 ] 11) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 144

149 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면최근 6년간출원건수를유지하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은내국인에비해적은편임 일본의출원현황은최근 6년간꾸준히높은출원건수를유지하고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국은출원건수가증가하는추세를보이며, 유럽은출원건수가지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인으로미국과유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 145

150 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 (3) 투입기술및융합성분석 고신뢰성전장부품분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 12) 를통하여살펴본결과고신뢰성전장부품분야의가장높은 IPC는 B60L 기술분야가 2,143건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B60R가 1,742건, B60K가 1,599건으로다수를차지 이외에 H02J 1423건, B60W 796건, H01M 751건, B60Q 430건, H04N 278건, B60H 242 건, G06F 230건순으로기술이투입되어있어고신뢰성전장부품분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H01M, B60Q, B60H 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, B60W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 [ 고신뢰성전장부품분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 13) B60L 전기추진차량의추진 7 년 B60R 차량, 차량부속구또는차량부품 6 년 B60K 차량의추진기관또는변속기 6 년 H02J 전기에너지를축적하기위한방식, 전력변황을위한회로또는장치 7 년 B60W 다른종류또는다른기능의차량용부품의관련제어 3 년 H01M 화학에너지를전기에너지로직접변환하기위한방법또는수단 8 년 B60Q 일반적차량용의신호또는조명장치의배치, 그의설치또는지지 8 년 H04N 화상통신 7 년 B60H 차량의난방, 냉방, 환기또는다른공기처리수단에관한장치또는개조장치 8 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 12) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 13) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 146

151 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 B60L 분야와융합이높게이루어진기술은 H02J 분야로나타났으며, H01M, B60K 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B60R 분야와융합된기술은 B60K, H04N, H02J 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, B60K 분야와융합된기술은 B62D, G02B, H01M 기술로분석 [ 고신뢰성전장부품분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 자동차분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 TOYOTA MOTOR, DENSO, HONDA MOTOR, NISSAN MOTOR 등자동차기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는현대자동차가상위출원인으로나타나고신뢰성전장부품관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는 TOYOTA MOTOR의 3극패밀리수가 411건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, HONDA MOTOR도 151건으로다국적시장을확보 147

152 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 일본기업인 DENSO 이확보한특허의피인용지수가 4.12 로가장높게나타나기술의파급성 이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 TOYOTA MOTOR 일본 % 25% 66% 7% 일본 차량제어시스템 DENSO 일본 % 18% 81% 1% 일본 차량충전시스템 현대자동차 한국 % 28% 11% 1% 한국 배터리보호및관리기술 HONDA MOTOR 일본 % 31% 60% 8% 일본 배터리보호및관리기술 NISSAN MOTOR 일본 % 17% 69% 11% 일본 차량용표시장치 MITSUBISHI MOTORS 일본 % 12% 80% 7% 일본 배터리고정및실링기술 FORD MOTOR 미국 % 99% 1% 0% 미국 차량충전시스템 NIPPON SEIKI 일본 % 4% 93% 3% 일본 차량용표시장치 YAZAKI 일본 % 19% 78% 3% 일본 차량용표시장치 SUZUKI MOTOR 일본 % 21% 79% 0% 일본 배터리보호및관리기술 148

153 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대자동차의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는유라코퍼레이션의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 현대모비스, 엘지전자, 엘에스산전등이있으며, 중소기업의주요출원인은유라코퍼레이션, 태성전장, 레오모터스, 대유플러스등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국과학기술원, 한국전자통신연구원, 한국철도기술연구원, 한국에너지기술연구원, 자동차부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은국민대학교, 한국한공대학교, 명지대학교등의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 149

154 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 고신뢰성전장부품분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 전장부품기술은 대기업의독점구조가다소높은것으로나타났으며고신뢰성전장부품관련기술은높은기술력 을요구하는분야로중소기업의경쟁력이다소낮은것으로분석됨 [ 고신뢰성전장부품분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 회로및스위치기술 배터리냉각기술, 배터리충방전제어기술, 배터리배기기술, 배터리보호기술, 배터리고정기술 현대모비스, 현대자동차, 한국단자공업, 현대로템, 엘지화학, 효성전기, 엘에스산전, 세방전지 태성전장, 갑을오토텍, 모텍스, 세인전장, 한국오므론전장, 유라코퍼레이션 배터리충방전제어기술, IT 융복합전장부품 스마트기기커넥터기술, 차량용멀티펑션스위치기술, 표시장치기술, 디스플레이유닛제어기술, 각종센서적용기술 현대자동차, 쌍용자동차, 현대모비스, 만도, 현대다이모스, 대성전기공업, 콘티넨탈오토모티브시스템 한온시스템, 미르시스템, 발레오전장, 각종센서적용기술, * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 150

155 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 고신뢰성전장부품분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 고신뢰성전장부품분야중소기업은최근에회로및스위치기술및 IT 융복합전장부품기술과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인 ICT기술과의융복합기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 고신뢰성전장부품분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 배터리관련기술 자동차용 12V LIB 의배터리모니터링유닛 (BMU) 내지능형알고리즘 (Complete Package) 건설기계용기동전동기와배터리의자기진단및안전장치 CAN 통신을적용한리튬이온배터리전용게이지자동차배터리 Multi Function Regulator Chip 고신뢰성전장부품 IT 융복합전장부품 스마트폰연동차량용무선 connectivity 소프트웨어플랫폼차세대소형전기자동차용 Simple UI 기반디지털타입클러스터사물인터넷을활용한차량제어장치 IT 융복합기술을이용한 SoC 기반의차세대통합스마트키시스템네트워크기능을탑재한 Actuator 및 Active Grille Shutter 시스템 151

156 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 고신뢰성전장부품기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 고신뢰성전장부품기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12 개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 고신뢰성전장부품기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 14) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 15) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 고신뢰성전장부품기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 14) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 15) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 152

157 전략제품현황분석 [ 고신뢰성전장부품분야키워드클러스터링 ] [ 고신뢰성전장부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 Power Circuit 7 1. ELECTRIC VEHICLE SUPPORT EQUIPMENT HAVING A SMART PLUG WITH A RELAY CONTROL CIRCUIT 2. PLUG-IN VEHCILE SECURITY SYSTEM WITH A WIRELESS RELAY 3. Material Spreader Utilizing Vehicle Power And Having Operational Wireless Control 클러스터 02 Power Control 16~25 1. METHOD AND SYSTEM FOR POWER CONTROL IN AN AUTOMOTIVE VEHICLE 2. Driving-power control device for vehicle 3. Power control unit and hybrid vehicle comprising same 클러스터 03 Electric Pump ELECTRIC PUMP FOR A HYBRID VEHICLE 2. SCAVENGE PUMP OIL LEVEL CONTROL SYSTEM AND METHOD 3. METHOD FOR CONTROLLING A REFILLING MOTOR THAT DRIVES A HYDRAULIC PUMP 클러스터 04 Exhaust, EGR, SCR 36~50 1. Hybrid fascia mounted exhaust tip assembly 2. EXHAUST PIPE STRUCTURE OF HYBRID VEHICLE 3. Control device for hybrid vehicle including exhaust-gas driven generator and method of controlling hybrid vehicle including exhaust-gas driven generator 153

158 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 Inverter, Power Transforme r POWER TRANSFORMER FOR HYBRID INDUSTRIAL VEHICLE 2. System of recharging battery of hybrid vehicle using diodes connected between inverter and neutral points of two motors, and commercial electricity applied to the neutral points 클러스터 06 Motor 18~34 1. Motor Control Device 2. MOTOR CONTROL APPARATUS FOR HYBRID VEHICLES 3. Method and apparatus for diagnosing a motor control circuit in a hybrid vehicle 클러스터 07 sensor Method and System for Calibrating Current Sensor of Electric Vehicle Battery Electronics 2. SENSOR SHIELD FOR AN ELECTRIC VEHICLE 3. Method and System for Calibrating Current Sensor of Electric Vehicle Battery Electronics 4. FILLING DEVICE FOR FIREFIGHTERS OF A DRIVE BATTERY OF AN ELECTRIC OR HYBRID VEHICLE 클러스터 08 wireless 12~14 1. NON-CONTACT ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM AND CHARGING STATION 2. Wireless Power System Including Impedance matching network 3. SYSTEMS, METHODS, AND APPARATUS RELATED TO WIRELESS CHARGING MANAGEMENT 클러스터 09 gear Charging an Electrical Energy Store on an Electric Vehicle at a Socket with Reduction of the Charging Current After Failure and Restoration of the Power Supply 2. DEVICE AND METHOD FOR REDUCING PEAK LOAD OF ELECTRIC ENERGY WITHIN BUILDING USING ELECTRIC VEHICLE 3. Reduction differential gear apparatus for electric vehicle 154

159 전략제품현황분석 [ 고신뢰성전장부품분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 배터리관리및배터리상태추종향상기술 battery 요소기술 02 태양광하베스팅차량적용기술 harvesting 요소기술 03 자동차용전력변환소자접합기술 Power conversion, element 요소기술 04 액추에이터고효율화및고신뢰성확보기술 actuator 요소기술 05 운전자생체상태인지센서기술 sensor 요소기술 06 친환경차량용전력시스템 eco, power system 요소기술 07 전력소모량에따른전선최적화기술 power, wire 요소기술 08 디스플레이에어터치인식기술 display, touch 155

160 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 고신뢰성전장부품분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 배터리관련기술 IT 융복합전장부품 배터리관리및배터리상태추종향상기술태양광하베스팅차량적용기술자동차용전력변환소자접합기술액추에이터고효율화및고신뢰성확보기술운전자생체상태인지센서기술친환경차량용전력시스템전력소모량에따른전선최적화기술디스플레이에어터치인식기술스마트에어백기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 스마트키시스템기술 기술 / 시장분석, 기술수요 156

161 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 고신뢰성전장부품분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 배터리관련기술 IT 융복합전장부품 배터리관리및배터리상태추종향상기술태양광하베스팅차량적용기술액추에이터고효율화및고신뢰성확보기술친환경차량용전력시스템전력소모량에따른전선최적화기술디스플레이에어터치인식기술 배터리의상태를파악하여효율적으로배터리를활용하고, 안전하고운영하는배터리관리기술과배터리의열화정도에따른배터리의상태를추종하고수명을예측하는기술 솔라셀을통해얻어지는전기에너지를차량에적용하는기술로써, 환기통풍시스템, 암전류대응기술, 알터네이터부하저감기술등태양광을활용한차량전력부하대응을통해궁극적으로차량연비개선에기여할수있는기술 차량에탑재된다양한액추에이터의효율향상을통한에너지절감과함께차량의가혹한운전환경에서도충분한신뢰성과내구성을확보할수있도록하는기술 친환경차량의전력소모에대응하기위해충전, 변환, 저장등전기에너지의일련의흐름에관련된시스템으로충전시스템, 전력변환시스템, 에너지저장시스템, 구동시스템등을구성하거나보조하는전력시스템기술 차량전장부하별전력소모량분석을통해고효율, 경량화를위한소요전선의최적화기술로써, 부하의전력사용패턴분석을통한차량전원안정성확보기술을근간으로하는기술 차량의인포테인먼트시스템조작을직접화면을터치하지않고, 공중에손을움직여조작하는제스처컨트롤기술로써, 대시보드에내장된센서를통해손의움직임을 3D 로읽어내제스처로인식하고필요한기술을수행할수있도록하는기술 157

162 자동차 / 철도 고신뢰성전장부품 6. 기술로드맵기획 가. 고신뢰성전장부품기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 158

163 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 고신뢰성전장부품분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 배터리관리및배터리상태추종 향상기술 배터리 SOH 추정정확도 ±10% ±8% ±7% 배터리상태추종정확도향상에따른배터리활용효율성제고 배터리관련기술 태양광하베스팅차량 적용기술 하베스팅전력량 100Wh 150Wh 200Wh 태양광하베스팅전력량의극대화를통한차량적용기술확대 액추에이터고효율화및고신뢰성확보 기술 액추에이터효율개선율 5% 8% 10% 액추에이터의고효율화및고신뢰성을통한경쟁력제고 친환경차량용전력시스템 전력변환효율 80% 82% 84% 전력충전, 변환, 저장, 소모효율향상을통한연비 ( 주행거리 ) 개선 IT 융복합전장부품 전력소모량에따른전선최적화기술 전압강하 (Voltage Drop) 2.0V 1.7V 1.4V 전선최적화를통한전원안전성확보와연비개선 디스플레이에어터치 인식기술 인식률 50% 60% 80% 에어터치인식률향상을통한양산화 159

164

165 전략제품현황분석 친환경, 경량의장 / 편의부품

166

167 전략제품현황분석 친환경, 경량의장 / 편의부품 정의및범위 환경문제에따른연비규제에대응하여친환경, 경량소재적용을통한동등수준의편의성을갖거나사용후재활용측면에서친환경성을확보가능한부품및기술을의미함 친환경, 경량의장 / 편의부품은다른부품들에비해소재대체의적용범위및효과가큰분야이며, 자동차내 외장부품인크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등을포함 정부지원정책 신기후체제로인해차량의경량화및연비절감을위한연구개발이지속적으로진행되고있음 수송부문석유의존도개선, 온실가스배출억제를위한환경규제강화 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 약점 (Weakness) 국내자동차기업의높은브랜드인지도로인한글로벌 시장에서의경쟁력 친환경, 경량부품에대한정책적지원확대 다양한진입장벽설정을위한국제 / 국내표준대응미비 하고친환경자동차에대한기술경쟁력이떨어지는상황 전문화및대형부품업체가부족 기회 (Opportunity) 위협 (Threat) 신소재적용경량화기술개발에따른신시장창출가능 연비및배출가스규제강화로경량화필요성의증가에따른 기술개발지원증가 중국의가격경쟁력강화와과학기술분야의집중적인투자로기술격차또한감소추세 미국 중국등보호무역주의로인한현지생산화로인한기술유출 중소기업의시장대응전략 의장 / 편의부품의글로벌시장에서기술경쟁력을갖추기위한고부가가치원천기술확보 163

168 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 핵심기술로드맵 164

169 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 경량소재적용을통한동등수준의편의성을갖는의장 / 편의부품및제조공정개발 경량화소재 : 자동차중량에대부분을차지하는금속및무기소재의우수한강성과내열성등소재고유의우수한특징을대체적용할수있는고강성 / 고내열등의특성을지닌저비중화학소재 ( 엔지니어링플라스틱, 복합소재 ) 관련기술을지칭함 경량화부품제조공정 : 모듈화를통한경량화및제조공정단순화, 시간단축등을통한경량소재부품적용가능성확대공정연구개발 의장 / 편의부품 : 자동차내 외장부품인크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등 [ 자동차의장 / 편의부품 ] * 출처 : 자동차부품연구원 [ 경량소재적용자동차부품 ] 165

170 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 국제환경및연비규제는선진국을중심으로점차강제성을지니는방향으로전개되고있으며, 관련규제를준수하지못할경우제조사에벌금을부과하는방식으로전개되어각국의환경보존및새로운형태의무역장벽으로전개될가능성농후 자동차의무게를 100kg 경량화했을경우, 하루평균연료 160만리터, 온실가스 2백만kg 절감효과를달성할수있을정도로환경에미치는영향이매우크다고할수있음 ( 신규차종 8백만대규모, 하루평균 50km주행, 평균연비 12km/L 기준시, 출처 : KISTI 2013년정보분석보고서 ) 자동차경량화는고비중의소재를저비중의소재로대체하는방식이가장효율적이며, 기술개발이후기존내연기관자동차적용뿐만아니라, 전력기반자동차에도바로적용할수있기때문에개발이후그효용성이매우높다고볼수있음 친환경소재적용및사용후재활용측면에서친환경성이확보가능한소재적용의장 / 편의부품및제조기술개발 친환경소재 : 바이오원료적용소재, 첨연섬유 / 고분자복합화소재의자동차부품적용을통해친환경, 에너지 / 온실가스저감및재활용이가능하여환경규제를대응하고, 인체및환경유해물질의사용및배출을억제한소재 동종보강재적용소재 : 유리섬유등의보강재와같은이종소재대신유니소재 (Uni -material) 적용을통한경량화, 비용절감, 재활용성향상등친환경성향상을위한소재및공정 * 출처 : 자동차부품연구원 [ 친환경소재적용자동차부품적용 ] 점차강화되는환경규제에대응하고, 기존석유화학소재의대체를통해전과정에서에너지절약및온실가스배출을감소시킬수있으며, 재활용이용이할뿐만아니라기존제품의대체를통한경량화를기대할수있어연비향상및온실가스배출량감소까지이어질수있는환경친화적소재의개발이필수적으로요구됨 친환경소재의적용부품은소재의생산에서폐기까지의전과정에서석유자원의의존도감소, 에너지절약, 온실가스배출저감및재활용도증대를통해환경규제를대응하고인체및환경에유해한물질의사용및발생이최소화된수송기기에적용가능 166

171 전략제품현황분석 최근지구온난화, 환경문제로인해선진국을중심으로기술선도의개념에서벗어나친환경, 에너지 / 온실가스저감, 재활용촉진과같은환경친화적개념이정착되고이를수출장벽으로활용하고있음 유럽연합 (EU) 는 ELV(End-of Life Vehicles) directive를통해 2006년 1월부터자동차부품소재의 80%( 무게대비 ) 이상을재사용 / 재활용하도록규제하고있으며, 2015년 1월부터는 85% 이상을재사용 / 재활용하도록규제할예정임 국내에서도 전기 전자제품및자동차의자원순환에관한법률 은 2009년부터폐자동차중량대비 85%, 2015년부터중량대비 95% 의재활용비율목표를달성하여야한다고명시함 재사용 / 재활용이용이한유니복합재료 ( 같은종류의고분자섬유로강화한복합재료 ) 및바이오매스적용소재에대한연구개발및자동차용소재로의적용이지속적으로진행되고있음 [ 산업별국제환경규제 ] 점차강화되는환경규제에대응하고, 기존석유화학소재의대체를통해전과정에서에너지절약및온실가스배출을감소시킬수있으며, 재활용이용이할뿐만아니라기존제품의대체를통한경량화를기대할수있어연비향상및온실가스배출량감소까지이어질수있는환경친화적소재의개발이필수적으로요구됨 167

172 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 나. 범위 (1) 제품분류관점 자동차의장 / 편의부품은다른부품들에비해경량, 친환경소재대체의적용범위및효과가큰분야이며, 자동차내 외장부품인크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등을포함함 자동차의장 / 편의부품에적용되고있는대부분의소재는화학소재이며, 부품의경량화, 친환경화를위해서는화학소재원료및핵심소재 ( 경량, 고기능화, 친환경소재 ) 기술개발이우선시되어야함 자동차의장 / 편의부품은경량화, 코스트절감, 품질확보등의이유로모듈화를통한시너지효과를추구하고있으며, 이종재질을단일재질로통합화하여부품수를삭감하거나재활용을향상시키는방향으로개발되고있음 발포소재 고객의니즈를만족하기위한고감성, 고질감부품개발을위한연구가활발히진행되고있으며, 이에따라자동차산업에서의환경규제및고객의니즈를동시에만족하기위하여자동차내 외장부품의경량화및고감성, 친환경화기술을필요로하고있음 발포사출성형용고분자소재및고분자복합재료를개발하고, 사출성형시에발포사출및금형기술을통하여다층구조의성형기술을구현함으로써, 초경량화실현이가능함 또한자동차의쾌적한온도관리를위하여나노셀구조를갖는다공성단열고분자소재의개발이필요하며, 용도에따라단열효과를극대화하기위하여단열, 보온, 경량의특성이우수한다공성충진재의개발이수반되어야함 높은단열성능을갖는대신다공성무기소재및발포폼을이용한흡음재의경우단가가매우비싸므로소재의국산화및상용화에지원이필요 기존부품대비 30% 이상의중량감소가가능하며, 현존경량화기술로서활용되고있는나노복합소재, Glass Bubble 소재및 Mucell 성형공법에서는만족하지못했던충돌강도및표면품질, 등의신뢰성을동시에만족할수있어서경량의장 / 편의부품개발에적용가능성이큼 바이오기반친환경소재 지구온난화및석유자원고갈대비차세대저이산화탄소소재개발의필요성이대두되고있으며, 전세계자동차분야부품 / 소재시장은글로벌화되었으나기존석유기반소재는환경규제, 석유자원의고갈, 기후협약등으로경쟁력이점차약화되고있음 지구온난화방지를위한교토의정서의이산화탄소배출가스저감요구에따른탄소세제도에효과적으로대응하고자동차산업의경쟁력향상을위한원가절감, 친환경, 경량화및품질성능향상에기여하는바이오기반친환경소재개발이절실함 자동차내장인테리어부품 / 소재를이루고있는석유기반제품들을대체할수있는환경친화형이산화탄소저감형플라스틱소재의생산기술확보가시급함 바이오매스를이용한엔지니어링플라스틱소재개발은현재까지다양한소재를이용한연구개발시도가있었지만아직까지연구개발초기단계이며실제수송기기적용을위해서는추가적인실용화연구가요구됨 168

173 전략제품현황분석 투명소재 자동차용헤드램프용렌즈는램프에서발생되는강한열과빛으로인하여소재의우수한내열및내광특성을필요로하며, 이로인하여현재까지유리소재를이용한렌즈만적용되고있음 헤드램프에서발생되는빛의컨트롤을위하여사용되는유리소재렌즈의경우반구형상으로높은제조비용및낮은생산성이문제시되어, 그동안플라스틱소재적용이검토되었으나, 일반적인투명플라스틱의경우내광및내열특성이부족하여적용되지못하고있음 플라스틱수지의가공은유리소재의가공대비비용및생산성이매우높기때문에소재의원가적인측면과추가적으로공정적인비용절감이가능할것으로판단됨 투명플라스틱을이용한렌즈대체기술은아직일부글로벌기업에서만보유한기술로기술확보시후발자동차업체대비기술적우위를선점할수있음 동종복합소재 자동차의장 / 편의부품에가장널리사용되는플라스틱수지는부족한기계적강성을보강하기위해추가적으로유리섬유등을보강재로사용하고있으나높은가격과작업성하락, 이종소재로인한재활용이어렵다는단점을가지고있음 이러한문제점을해결하고경량화, 비용절감, 재활용성향상등친환경적인측면에서큰기대효과를가질수있는기술로서기존제품의재질을단순화시켜재활용성을높이는유니소재 (Uni-material) 에대한연구개발이이루어지고있음 국제적으로자원순환, 그중에서도폐자동차재활용을위한환경관리가지속적으로강화되어왔는데, 2000년에예고된유럽연합 (EU) 의폐차재활용지침 (ELV) 에서 2005년도에폐자동차중량대비재활용비율 85%, 2015년도부터는재활용비율 95% 달성을규정함 따라서, 2015년부터적용되는중량대비재활용비율 95% 달성을위해서는 10% 내외를점하고있는폐자동차플라스틱부품류의재활용및에너지회수재활용등의대안이강구되어야하며, 향후점차강화되는규제에대응하고, 환경오염저감, 폐자원의효율적인재자원화등을위한재활용이용이하고자원의한계를극복할수있는자원순환형자동차부품소재의개발이필수적으로요구됨 이종접합소재 경량성, 기능성, 심미성을확보할수있는신소재와다층복합재료로진화하고있는추세이며경량성과이종재료접합성을특징으로하는접착제의사용이리베팅, 볼팅, 용접과같은전통적인접합을대체하고있음 향후기후협약등을바탕으로연비향상을위한경량화이슈는더욱증가할전망으로각핵심경량소재별모듈화및일체화를위한이종소재간접착기술과공정기술개발이반드시필요함 접착제접합기술은상당한중량감소효과가있고다른접합기술에비해낮은가공비, 높은손상허용능력, NVH 저감효과등의추가적인장점이있는데다수송기기구조접착에오랫동안사용되어동적및정적특성데이터가축적되어있어접착신뢰성이높은기술이며, 기계적접합과함께사용할경우 2배이상의접착강도상승을얻을수있어원천기술의확보가필요한기술임 융복합부품의고기능성접착소재및접착기술시장은기술원천성을확보할수있는새로운성장분야로서정부의선도적인지원이필요함 169

174 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 천연섬유소재 최근가격및비중측면에서기존의탄소섬유, 아라미드섬유및유리섬유에비해서유리한천연섬유를자동차의내 외장재에사용하려는시도가꾸준히진행 천연섬유는기존경량복합재료에널리사용되고있는유리섬유에비해저밀도, 비용및제조에너지절감에장점을가지고있으므로천연섬유를이용하여고분자소재의물성을향상시키는연구가필요함 천연섬유 / 고분자복합화를위해서는재배된천연섬유를고분자복합화에적당하도록단 / 장섬유화가필요하며, 천연섬유의분산및표면처리, 고분자와의함침및펠렛화기술과부품화기술개발을통해서자동차에적용이가능함 천연섬유는그표면특성이기존유리섬유나탄소섬유와는다른특성을가지고있으며, 상대적으로잘뭉치는특성을가지고있어천연섬유를고분자에분산시키는데많은어려움이있으며, 이를해결하기위해이를위해서는표면처리및고분자 / 천연섬유간계면접착력향상을위한기술개발이필요함 일반천연섬유및천연기반섬유를활용한고분자복합재료의개발및적용은자원보전및제조비용의절감효과도하나의요인이며, 유럽의규제에도기인하는바가크므로국내자동차용화학소재산업의국제경쟁력확보를위해서는천연기반섬유 / 고분자복합화기술개발이시급함 샌드위치및중공단면중간재 열경화성수지대비생산성과재활용성이우수한열가소성수지기반연속섬유강화복합재및자동차용구조용부품연구개발이국내외에서활발히진행중이며, 국내복합소재의저변확대를위해서는기존산업장비의활용이가능하고경제성이확보된중간재형태의복합재개발이필요함 샌드위치구조혹은중공단면구조의중간재가보급되면자동차부품업체에서보유한기존성형장비를활용할수있기때문에, 복합재제작을위한새로운장비의도입이불필요하여낮은투자대비복합재성형및부품제작이용이하게됨 특히복합재부품의중량을최소화하고강성을극대화하기위해서는관성모멘트 (Moment of Inertia) 가큰샌드위치또는중공단면을갖는구조가이상적임 샌드위치중간재를이용하여제품을성형하는경우, 스킨-코어간분리등의파손또는결함발생없이가변두께및국부변형이가능하도록한번에 (One-shot) 성형할수있어야하는데, 이를위해서는스킨-코어간접착기술과넓은범위의압축률 (Compressibility) 을갖는코어개발이필수이며, 중공단면을갖는중간재를이용하여제품을형성하는경우, 고온에서중간재를구부리거나중간재주위로플라스틱또는불연속섬유강화복합재를사출또는압축성형할때, 중간재가형상을유지하면서성형이가능한공법개발이필요함 170

175 전략제품현황분석 난연소재 최근석유자원고갈및온실가스배출규제, 유가상승등으로연비향상을위한경량화소재적용이가속화되고있으며, 이에따라수송기기내 외장재에플라스틱소재가많이적용이되고있으며타기쉬운성질을가진플라스틱은화재시인명사고와직결되고탈출시간이줄어드는문제점을극복하기위해난연특성을가진소재개발에대한연구가많이진행되고있음 난연소재는주로브롬계화합물을이용하여난연성을부여하였으나 EU의 RoHS 및 REACH 규제로인해브롬계화합물대신다른난연제 ( 주로인계화합물 ) 를사용하여난연성을부여하는연구를진행중이나브롬계화합물의성능을나타내지못함 인계화합물과같은유기난연제와함께시너지효과를가질수있는나노무기필러를사용하여난연성능을향상시키고자하는연구가진행중임 아울러유무기하이브리드화를통해난연성능뿐아니라물성의향상도함께도모하여다양한수송기기분야에적용하는연구도필요함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 발포소재 발포소재적용경량부품개발 바이오기반친환경소재 바이오기반고내열고강도단량체제조및친환경축합중합기술, 바이오기반고내열고강도슈퍼 EP 소재개발및의장 / 편의부품성형기술 투명소재 투명소재중합기술, 부품사출공법개발및부품가공기술, 투명플라스틱소재의부품적용을위한성능및신뢰성평가기술 친환경, 경량의장편의부품 동종복합소재 이종접합소재 열가소성수지고강성섬유화기술, 동종소재섬유 / 수지복합화기술, 동종복합소재강성확보기술 복합소재 - 금속이종소재의고속접합공정기술경량소재기반하이브리드부품및고속 / 저가접합기술 천연섬유소재 천연섬유장 / 단섬유화, 분산및표면처리기술, 천연섬유 / 고분자펠렛화, 복합소재부품기술 샌드위치및중공단면중간재 샌드위치 / 중공단면구조중간재개발기술, 샌드위치중공단면중간재를이용한복합재단위부품설계, 해석기술및부품성형기술개발 난연소재 난연특성제어나노무기필러기술, 난연성하이브리드소재부품화기술 171

176 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 (2) 모듈관점 칵핏모듈 칵핏모듈 (Cockpit Module) 은 Cockpit( 조정석 ) 의단어와 Module( 기본단위 ) 의두단어가합성된것으로자동차의운전석을구성하고있는구성부품들이통합된기본단위임 자동차운전석의칵핏모듈은 Instrument Panel, Steering Column, Instrument Cluster, Wire Harness, Climate Control, Lower Main, Facia Panel, Multi Function Switch 등으로구성됨 칵핏모듈구성품중가장큰면적을차지하며, 가장많은화학소재가사용되는부품인인스트루먼트패널은 Core, Foam, Skin층으로구분되며, PP와 TPO 소재가주로사용되고있음 Structural I/P 후면의보강부품즉 Cross Beam을플라스틱화하고또한 Duct도 Frame재와동일계열의소재를사용하여 Vibration Welding을통하여일체화하는공법이활발하게시도되고있음 시트모듈 시트모듈은차량의내부에장착되어운전자및탑승자의위치와자세를편안하게유지하며, 탑승자가차량을장시간승차할수있도록도움을주는장치로, 내장재부품중가장큰중량과부피를차지함 자동차시트는크게구분하여헤드레스트와시트백, 시트쿠션, 백프레임, 리클라이너, 바톰프레임, 슬라이느레일, 정동장치등으로구성되어있으며, 기본적으로금속프레임에우레탄폼소재를이용하여쿠션감을부여하고, 패브릭혹은가죽스킨소재를이용하여외관품질을형성함 쿠션은주로우레탄폼 (foam) 소재가사용된다. 우레탄폼은폴리올 (polyol) 과이소시아네이트 (isocyanate) 그리고발포제가혼합된형태로반응으로제조되며착좌감에가장큰영향을미치는구성요소 프레임은충돌안정성과직결되는부위로주로스틸로구성되며마그네슘이일부적용된사례가있다. 최근에는복합소재를이용하여금속프레임을대체하여경량화및시트슬림화를이루기위한연구가진행되고있으나, 일반적인대부분의차량에는가성비가높은스틸소재가적용되고있음 오버헤드모듈 오버헤드모듈은자동차천장부분을구성하는부품들을의미하며, 헤드라이너, 썬루프, 파오라마썬루프, 실내등등이포함됨 오버헤드모듈중큰부피를차지하는것으로는헤드라이너와썬루프가있으며, 썬루프가장착되지않은차종의경우는헤드라이너가전체의 80% 이상을차지함 헤드라이너는기재층, 쿠션층, 표피층으로구분되며, 기재층은유리섬유나천연섬유가포함된복합소재가적용중이며, 쿠션층은 PU foam, 스킨층은직조섬유가적용중임 썬루프및파노라마썬루프는프레임과창으로구성되며, 창소재는유리소재가적용중이며, 투명플라스틱적용을위한개발이이루어지고있고, 프레임의경우금속을대체해서탄소섬유및슈퍼엔지니어링플라스틱등이적용개발중임 프론트앤드모듈 프론트앤드모듈은자동차외장부품중자동차의앞뒤에해당되는부품을통합한명칭이며, 헤드램프, 프론트 / 리어범퍼, 캐리어, 리어램프등이포함됨 자동차용헤드램프는과거벌브타입의램프적용에서최근에는프로젝션타입의헤드램프로변해가고있는추세이며, 렌즈는램프에서발생되는강한열과빛으로인하여소재의우수한내열및내광특성을필요로하며, 이로인하여현재까지유리소재를이용한렌즈만적용되고있음 172

177 전략제품현황분석 헤드램프에서발생되는빛의컨트롤을위하여사용되는유리소재렌즈의경우반구형상으로높은제조비용및낮은생산성이문제시되어, 그동안플라스틱소재적용이검토되었으나, 일반적인투명플라스틱의경우내광및내열특성이부족하여적용되지못하고있었음 투명플라스틱을이용한렌즈대체기술은아직일부글로벌기업에서만보유한기술로기술확보시후발자동차업체대비기술적우위를선점할수있음 범퍼는차량의전, 후방에위치하고차량에가해지는충돌에너지를흡수하여차체에전달되는충격을최소화하는기능을함으로써탑승자, 보행자를보호하고차체손상을줄여주는역할을하며, 외장범퍼커버, 범퍼그릴, 에너지업소버, 범퍼빔등으로이루어져있음 범퍼커버는저속충돌시에도범퍼자체가깨지는현상을막기위해서고무재질을첨가한복합소재를이용하며, 충격흡수를위한에너지업소버는폴리프로필렌발포제품을주로이용함 차체보호역할을하는범퍼빔의경우는금속소재가사용되고있으나이또한경량화를위해스틸 -플라스틱하이브리드소재를사용하거나유리섬유강화열가소성플라스틱으로대체하는추세임 [ 모듈관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 칵핏모듈 발포소재적용경량인스트루먼트패널, 친환경바이오엔지니어링플라스틱적용인스트루먼트패널 친환경, 경량의장 / 편의부품 시트모듈 오버헤드모듈 친환경바이오폼적용시트, 난연성능향상소재적용시트 천연섬유강화소재적용경량발포헤드라이너, 고강성내스크래치성투명소재적용썬루프 프론트앤드모듈 내광 / 내열특성향상고기능투명소재적용해드램프, 스틸-플라스틱하이브리드범퍼빔, 섬유강화열가소성수지적용범퍼커버및에너지업소버 173

178 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 자동차의경량화는자동차업계의지속적인과제이며, 경량화가자동차업계에서최우선적으로고려되어야할이유는자동차의기본성능인가속력과제동력의향상및평준화, 환경규제및고유가시대의도래에따른연비개선필요성, 차세대자동차 EV(Electrical Vehicle) 에서의주행거리향상을위한경량화필요성지속등임 자동차경량화는고비중소재의저비중소재로의대체를통한방식이가장효율적이며, 기술개발이후기존의내연기관자동차적용뿐만아니라전력기반자동차에도적용할수있기때문에개발이후그효용성이매우높음 의장 / 편의부품의경우다른부품들에비해경량소재로의대체에대한적용범위와효과가큰부품임 자동차경량화를위한소재산업확대예상하면, 비철금속 (Al, Mg), 고강성플라스틱, 복합소재로종류및수요가확대될것이며, 플라스틱소재의기능성에따른다양한고분자소재개발이필요하며, 자동차산업은약 27,000여개 / 대부품이소요되는산업으로다양한소재가적용되고있음 경량의장 / 편의부품개발은부품당요구물성에적합한소재를적재적소에적용하는것이매우중요하기때문에소재의개발부터부품개발단위까지의전후방산업의복합적인기술연개가필요함 자동차산업에서있어서소재선정시우선고려되어야할사항으로는가격경쟁력과경량화, 성형성으로조사되었으며, 자동차용경량화소재역시가격경쟁력확보가우선시되어야함 철강이자동차의핵심소재였으나, 화학소재를사용하면가볍고, 가공이용이하여다양한디자인의자동차제작이가능한장점이있어사용량이증가하고있으며고분자소재는자동차 1대에차지하는구성비율은약 9% 정도이며, 고분자소재에는다양한종류가있으며각각의특성을살린여러가지용도로사용되고있음 지구온난화, 환경문제로인해선진국을중심으로기술선도의개념에서벗어나친환경, 에너지 / 온실가스저감, 재활용촉진과같은환경친화적개념이정착되고이를수출장벽으로활용하고있음 유럽연합 (EU) 는 ELV(End-of Life Vehicles) directive를통해 2006년 1월부터자동차부품소재의 80%( 무게대비 ) 이상을재사용 / 재활용하도록규제를시작으로, 2015년 1월부터는 85% 이상을재사용 / 재활용하도록규제하고있음 국내에서도 전기 전자제품및자동차의자원순환에관한법률 은 2009년부터폐자동차중량대비 85%, 2015년부터중량대비 95% 의재활용비율목표를달성하여야한다고명시함 재사용 / 재활용이용이한유니복합재료 ( 같은종류의고분자섬유로강화한복합재료 ) 및바이오매스적용소재에대한연구개발및자동차용소재로의적용이지속적으로진행되고있음 전세계적으로더욱강력해지고강제적인환경규제에대응하기위한자동차업계의노력은국내외적으로급속도의움직임을보이고있음 174

179 전략제품현황분석 완성차업계에서는바이오소재적용을확대하여환경규제대응및마케팅연개방안으로활용할계획을갖고있으며현재에도천연소재를이용한복합재료, 바이오소재를적용중이며지속적인연구개발을통하여바이오소재의사용량을확대하고있음 친환경소재적용의장 / 편의부품은소재의생산에서폐기까지의전과정에서석유자원의의존도감소, 에너지절약, 온실가스배출저감및재활용도증대를통해환경규제를대응하고인체및환경에유해한물질의사용및발생이최소화된수송기기에적용가능 새차증후군은자동차용자동차제조에사용된여러가지소재및부품에서발생되는휘발성유기화합물 (VOCs, Volatile Organic Compounds) 로인해두통, 호흡기질환, 피부염, 만성피로를일으키는것으로최근자동차실내공기질에대한사용자및사회적인관심을받고있음 미국, 유럽, 일본등의선진국에서는 1980년대부터유해물질을체계적으로관리하고있으며 2005년부터시행된유럽의 REACH( 신화학물질관리제도 ) 등에대응하기위하여친환경소재의개발및제조공정의개선등이요구되며체계적인관리대응이필요한실정임 더욱이국내실내공기질기준이해외보다최대 5배높아관련소재개발이더디게진행되고있으며, 향후실내공기질기준강화및해외규격만족을위해기술개발이필요함 톨루엔 ( 국내 1000μg/ m3, 독일 200μg/ m3, 일본 260μg/ m3 ), 포름알데히드 ( 국내 210μg/ m3, 일본 100μg/ m3, 독일 60μg/ m3, 중국 100μg/ m3 ), 에틸벤젠 ( 국내 1000μg/ m3, 독일 200μg/ m3 ) 자동차사고시화재로인한인명피해를막기위해난연성능을요구하고있으며, 특히불연성인금속및세라믹소재의경우경량화를통한연료효율향상을위해플라스틱으로대체시금속및세라믹소재대체가능한물성및난연성능을가지고있어야함 미국연방항공청 (FAA) 에서는 FAR( 미국연방항공규정 ) 난연테스트를통해가장엄격한난연성능을요구하고있음 국내에서도 2003년대구지하철방화사건을계기로난연소재에대한관심및적용이확대되고있으며 NFPA( 미국화재예방협회 ) 인증을통해난연소재도입을진행하고있음 175

180 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 (2) 산업의구조 친환경, 경량의장 / 편의부품개발을위해서는소재개발과공정및부품개발등이복합적으로이루어져야하며, 소재의성능과가격경쟁력, 공정상의단순화및속도, 가격등이만족되어야경량소재대체를통한경량부품개발이가능함 자동차의장 / 편의부품의대부분의소재는고분자복합소재및플라스틱소재로이루어져있으며, 친환경, 경량화를위해서는이들소재의개발이활발히이루어져야함 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품산업구조 ] 후방산업 친환경, 경량의장 / 편의부품 전방산업 엔지니어링플라스틱소재, 바이오소재, 동종복합소재, 섬유강화소재등 칵핏모듈, 시트모듈, 도어모듈, 오버헤드모듈, 프론트앤드모듈등 내연기관자동차, 하이브리드자동차, 전기자동차등 전방산업인자동차산업의최근친환경이슈에따른구동계변화추세에따라하이브리드및전기차점유율이점차확대되어가고있음 기존내연기관자동차대비약 100~250kg 이상의중량증가가불가피한순수전기자동차는짧은주행거리와낮은연비효율등의단점을지니고있어전사적인경량화가업계의화두로떠오르고있음 자동차의장 / 편의부품의경량화는고비중의소재를저비중의소재로대체하는방식이가장효율적이며, 기술개발이후기존내연기관자동차적용뿐만아니라, 전력기반자동차에도바로적용할수있기때문에개발이후그효용성이매우높다고볼수있음 자동차부품산업은모듈화를통하여원가절감, 공정시간단축, 경량화등다양한효과를볼수있으며이로인한장점으로많은부품을모듈화하기위한연구를진행중임 나. 경쟁환경 자동차산업은모듈화를통하여원가절감, 공정시간단축, 경량화등다양한효과를보고있으며, 이러한장점을이융로완성차업체에서는보다많은부품을모듈화하기위한연구를진행중임 각모듈에는자동차전장화추세에따라서적용부품수가점차증가하고있으며, 무게증가가문제시되고있어기존소재의경량화및경량소재대체에대한경쟁적인연구개발이각부품사에서이루어지고있음 대표적인자동차의장 / 편의부품은칵핏모듈, 시트모듈, 오버헤드모듈, 도어모듈, 프론트앤드모듈로구분지을수있음 칵핏모듈를제조하는업체로는해외의포레시아 ( 프랑스 ), 콘티넨탈 ( 독일 ), 비스티온 ( 미국 ) 등이있고, 국내에는현대모비스, 덕양산업, S&T 대우등이있음 칵핏모듈에포함되는부품중경량, 친환경소재의적용이유용한부품으로는인스트루먼트패널을들수있으며, 각업체별경량소재적용을위한연구를지속적으로진행하고있으며, 최근저 VOC화를위해바이오유래친환경소재의적용도확대되어가고있음 176

181 전략제품현황분석 시트모듈을생산하는업체로는해외의존슨컨트롤스 ( 미국 ), 리어코퍼레이션 ( 미국 ), 포레시아 ( 프랑스 ) 등이있으며, 국내에는현대다이모스, 한일이화등이있음 시트모듈은프레임, 폼, 스킨등에적용되고있는소재가각각다르며, 시트의편의장치증가에따라그무게또한증가하는추세임 시트모듈은운전자가느끼는자동차의승차감에크게영향을미치므로경량화, 친환경화를위해쉽게소재의변화를줄수가없으나최근스킨에는천연가죽소재를적용하고폼에는바이오폼을적용하여친환경화를꾀하고있으며, 프레임의고분자소재로의대체를통한경량화를꾀하고있음 자동차시트시장에서는존슨컨트롤스, 리어, 포레시아와같이내장부품글로벌기업에서시장의약 60% 를점유하고있으며, 특정 OEM과의긴밀한사업적협력관계를지닌기업인도요타보소코, 현대다이모스등과같은기업들이지역적인시장을점유 오버헤드모듈은마그나 ( 캐나다 ), 포레시아 ( 프랑스 ), 베바스토 ( 독일 ) 의해외업체와 NVH코리아, SH글로벌, 에코플라스틱등의국내업체에서생산중임 오버헤드모듈의대표적인부품은헤드라이너부품으로기존의유리섬유를친환경천연섬유로대체하여부품및공정상의친환경을위한연구를진행하고있음 썬루프부품은기존의유리소재에서 PC 글래이징소재등으로의대체를통해경량화하기위한연구개발을진행중임 도어모듈은마더슨 ( 인도 ), 아톨린그룹 ( 스페인 ) 등의해외업체와한일이화, 에코플라스틱등의국내업체에서생산중임 프론트앤드모듈생산업체로는해외의플라스틱옴니엄 ( 프랑스 ), 코이토 ( 일본 ) 등과국내의현대모비스, 한라공조등이있음 부품의모듈화에따라부품의규모가커지고있으며, 완성차와연계된 1차 Tier 업체외의기업의진입이어려워지고있음 각의장 / 편의부품모듈에따라국내외일부기업만참여하여경쟁강도는높지않으나핵심범용부품으로제품의이윤이높지않고소재대체를통한경량화, 친환경화연구개발이쉽게사업화적용되지못하고있음 완성차업계의구조조정과플랫폼통합노력등을배경으로부품산업도대형업체를중심으로재편되는사례가증가하고있음 플랫폼통합은부품당구매량이증가하여납품선을확보한업체들에한해외형성장의기회가주어지기때문에대형화이외에도모듈화및전장화, 글로벌아웃소싱등이확대되면서기술력및원가경쟁력을갖춘업체와그렇지못한업체간의양극화가심화되고있음 기술력및자본축적을이룬일부기업들이대형화되면서규모의경제달성이용이해지고, 이러한기회를통해기술축적이가속화되면서완성차업체에대한협상력이강화되는기회를얻게되는반면, 상당수의중소기업들은기술력열위와납품기회축소등으로완성차업체에대한종속도가심화되고있음 177

182 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류칵핏모듈시트모듈도어모듈오버헤드모듈프론트앤드모듈 주요품목및기술 크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등 해외기업 Samvardhana Motherson( 인도 ), Fauresia( 프랑스 ), Continental ( 독일 ), IAC Group( 미국 ), Visteon( 미국 ) Johnson Controls( 미국 ), Lear Corp.( 미국 ), Yanfeng( 중국 ), Brose( 독일 ), TS Tech.( 일본 ), Grupo Atolin ( 스페인 ), Fauresia( 프랑스 ) Toyota Boshoku( 일본 ), Samvardhana Motherson( 인도 ), Brose( 독일 ), Grupo Atolin ( 스페인 ) Magna( 캐나다 ), Grupo Atolin ( 스페인 ), Fauresia( 프랑스 ), Yanfeng( 중국 ), Webasto( 독일 ) Plastic Omnium( 프랑스 ), Koito( 일본 ), Magneti ( 이탈리아 ), 국내기업 현대모비스, S&T 대우, 유니크, 현대 EP, 덕양산업, 세원정공, 동국실업 현대다이모스, 케이엠엔아이, 한일이화, 대원가업, 광진윈텍 평화정공, 에코플라스틱, 한일이화 NVH 코리아, SH 글로벌, 에코플라스틱, 동광기연, 스트리모 현대모비스, 한라공조, 성우하이텍, 세원정공 178

183 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 자동차의장 / 편의부품에주로사용되는범용화학소재는글로벌업체와대등한기술경쟁력을확보하고있으나, 막대한기술개발비용및시장확보의불확실성등으로인한투자가미흡하여선진국에비해제조ž공정기술부족 복합체및성형가공, 부품모듈화부분에서는핵심생태계를구성함에도 3D 업종으로인식되어신뢰성기반및인력부족에따른기술력미흡 국내자동차용 Compound사업은 2000년대들어 PC 및자동차의보급률이높아지면서전체적인생산시설의증가에힘입어 10% 대에안정된성장을이루어왔음 과거의범용플라스틱 Compound 생산업체들로 PVC Compound, PS Compound, ABS Compound 등여러품목들을생산하였으며, EP Compound업체들도 PC Compound, Nylon Compound, PBT Compound 등여러제품들을생산, 공급 [ 국내화학소재업체들의자동차관련연구내용 ] 분류업체개발내용 플라스틱 EP 한화첨단소재 GS 외 코오롱플라스틱 SKC 롯데케미칼 카프로 LG 화학 경량강화열가소성플라스틱 (LWRT), Glass Mat Thermoplastics 세계최대의생산업체 PP 복합재료 compounding 기술은선진국수준 원재료중합부터완제품을만들어내는컴파운드공정까지의일관라인을보유하여유해물질저감 POM( 폴리아세탈 ) 생산 절연성이우수한 PEN( 폴리에틸렌나이탈레이트 ) 필름도요타에납품 금속대체플라스틱적용 Rear Back Beam 개발 ( 현대자동차 ) 국내유일의카프로락탐 (PA 중간재 ) 생산기업 전기차개발확대로배터리매출성장세 (GM 납품 ) PBT(PolybutyleneTerephtalate) 국내시장점유율 1 위 (37%, 09 년 ) 삼성토탈나노복합소재적용, 범용복합 PP 대비 20% 경량화달성 ( 09 년 ) 삼성 SDI 엔지니어링플라스틱수지에대해 GM 의글로벌소재승인획득 섬유 효성 타이어코드세계 1위, 폴리케톤 고무 금호석유 합성고무생산규모세계 1위 도료 KCC DuPont과의기술제휴를통한자동차용외장도료개발 ( 00년) 윤활유 SK/S-Oil 국내고급윤활유시장점유율확대, 첨가제는전량수입 선진국은선순환적인산업생태계구조인반면에, 국내산업은특정수요업체에집중되는선형적 인생태계구축상태이며, 이로인해거래선이다변화되지못하고기술력이부족하여국내수 요업체에대한판매의존도가높아성장기반이미흡 179

184 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 수요기업과의소통과공동연구부재로인하여수요자기반의소재개발이이루어지지못하고있는상태로, 소재업체는수요업체에서제공하는제품정보도부족 완성차의 1차협력업체는중소기업여건상비용문제로신규개발소재의장기내구성및부품적합성확보를위한시설및장비가전무하며, 2차협력업체는전형적인 3D 업종으로인한기술인력부족으로인해소재성형 ž 가공기술력이미흡하여 1차협력업체에종속 일부기술력이있는중소기업은대기업소재기업에 M&A되거나, 대기업의사업영역확장에따른영역축소로독자성장저해 수송기기제조 생산업체의요구에의해수직적이고종속적인관계를유지하며전문기업 ( 부품별 2개업체 ) 으로운영함으로인해해당생태계에신규진입도어렵고독자적인글로벌마케팅도취약하며, 단일판매처로인해제품가격협상시불리 이는수익성저조로이어져기술개발투자를악화시켜핵심부품개발을저해하는악순환이거듭되어외국부품업체보다기술력저하되며, 복합체및성형 가공업체가자체개발제품은품질을신뢰하지못하고, 아울러문제시대응능력이부족하여적용회피됨 자동차용고분자시장은연평균 3.7% 성장예상하고있다 ( 전체자동차용고분자시장 : 478 억 $(2011) 573억 $(2016)). 이중 LFT의경우 2017년까지 313,400톤은초과할것으로예상된됨 ( 연평균 10% 성장률 ) * 출처 : KISTI_ 자동차경량화기술동향과개발전략 _2013 [ LFT Global Market ] 경량화고분자소재의성장을예측하는기준으로 BRICs 등신흥시장의범용및 EP 시장을중심으로수요증가를들수있으며, 중국 (6%) 과미국 (12%) 의플라스틱적용률이매우낮고 ( 유럽평균 18%), BRICs 시장중심으로자동차생산성장세지속에따라화학소재수요증대를예상함 180

185 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 친환경에대한요구가커짐에따라선진국에서는미래기술로자동차경량화에대한연구가활발하게진행하고있으며, 신소재에대해이미 10년전부터원가절감및생산성향상에대한연구가정부지원을받아정책과제로진행되어왔음 미국에서는 1998년부터에너지부 (DOE) 의 FreedomCAR 프로그램을통해저가용차량용탄소섬유에대한연구를계속진행중이며주요목표는저가의탄소섬유전구체개발, 저가의전환법그리고높은생산효율성임 ORNL (Oak Ridge National Laboratory) 과 PNNL (Pacific Northwest National Laboratory) 을중심으로연구된리그닌을이용한탄소섬유의제조기술개발등을중점적으로수행하고있으며, 2010년정부로부터 3,470만달러투자를받아 Carbon Fiber Technology Center를설립 ANL(Argonne National Laboratory) 에서는열가소성과열경화성복합소재로부터탄소섬유를추출해내는복합소재의리싸이클링에대한연구를진행중 20년까지자동차중량의 30% 를화학소재로대체하는 PCIV(Plastic and Composite Intensive Vehicles) 프로그램과 11년부터 3억불을투자하는 AV R&D(Advanced Vehicle R&D) 프로그램추진중이며, 벤처캐피탈업체를융자지원제도관리업체로지정하여관련업체에정부차원의융자확대지원중 * 출처 : KISTI_ 자동차경량화기술동향과개발전략 _2013 [ 자동차의장 / 편의부품의완성차내비중 ] [ 자동차의장 / 편의부품세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 십억달러 ) 구분 성장률 (%) 세계시장 * 자료 : 자동차산업, 후지카메라총연 ( 의장 / 편의부품의대부분을차지하고있는자동차- 화학시장을바탕으로추정 ) 181

186 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 일본경제산업성산하의 NEDO주관으로도쿄대, 닛산, 도쿄공업대등이참여하여탄소섬유강화복합소재관한연구프로젝트가진행되었으며, 이연구를통해기존의고장력강판에비해더욱우수한강도와경량성을지닌 CFRP와이러한복합소재의설계 성형 재활용기술을개발하고실제차량에적용될수있는기반을마련 유럽의경우볼보, 르노, 폴스바겐및로잔공과대학등산학연컨소시엄형태로참여하여복합소재차체과제를수행했으며, 고속저가성형프로세스, 고비용효율 / 고속프리폼및레진기술, 정적 / 충돌거동및경제 / 환경영향시뮬레이션, 성능요구조건을만족하면서실현가능한부품컨센설계등의개발목표를가지고연구를수행중 Faunhfer Institute of Chemical Technolgy( 독일 ) 은 innovative direct SMC process를개발하여 SMC 컨파운드의연속공정을가능케하고있으며, 독일은 2002년 ~2010년간자동차분야지원예산의약 1/3을소재개발에지원하며자동차용경량소재개발에꾸준한연구를진행중 중국은 자동차경량화기술창조전략연맹 설립이확정되어경량화정책에더욱박차를가하고있으며, 2010MY 자동차의연료소모량을 2003년대비 15% 줄여야한다는중국발전개발위원회의요구에따라 3~5년간의자주연구개발을통해승용차는 8~10%, 상용차는 300kg 경량화할계획을가지고있음 182

187 전략제품현황분석 나. 국내시장 복합소재의기계적특성과함께고기능화가요구되면서이에대한연구가다수진행되고있으며, 산학연중심의정부지원이활발한실정임 국가지원연구실사업 (National Research Lab), 프론티어연구개발사업, 소재원천기술개발사업을통해고기능성고분자복합소재에대한연구를진행하고있고, 세계시장선점할 10대핵심소재 (WPM) 개발사업을통해고기능성복합소재에대한연구가진행중 국내소재시장은대기업위주의자본집약적장치산업으로서低부가가치범용고분자소재또는고기능성고분자소재등을생산 높은시장진입장벽, 선진국과의기술격차 ( 약 70%), 국내업체로는코오롱플라스틱, GS칼텍스, LG화학등 10여개업체생산중 복합체및성형, 가공시장은중소기업위주의노동집약적산업으로약 2,400여개업체가기술적난이도에따라다품종, 소량생산중 대부분단순임가공형태로시장진입장벽이낮은편이나, 선진국대비기술경쟁력은 70~80% 수준으로, 복합체업체로는우성케미칼, 세프라, 코프라등이있으며, 성형, 가공업체는프라코, 일광등이생산중 부품, 모듈시장은중견, 대기업위주의노동집약적장치산업이나 880여개업체가각각의특정제품을전문적으로생산 시장진입장벽이높으며, 주요선진국과의약 80% 의기술격차가있으며, 현대모비스, 한일이화, 덕양산업등이있음 [ 자동차의장 / 편의부품국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 십억달러 ) 성장률구분 (%) 국내시장 * 자료 : 자동차산업, 후지카메라총연 ( 의장 / 편의부품의대부분을차지하고있는자동차- 화학시장을바탕으로추정 ) 과거에는범용고분자소재인 PP, PVC, PS 및 ABS 수지를주로활용한의장 / 편의부품개발이주를이루었으나최근에부품수증가에따른무게증가, 경량화및환경문제대두등의원인으로 PC, 나일론, PBT 등의고성능고분자소재를활용한부품개발로전환 의장 / 편의부품에주로사용되는범용고분자소재는글로벌업체와대등한기술경쟁력을확보하였으나막대한 R&D 비용과시장의불확실성등으로대규모투자부족으로인해선진국대비원천소재제조및공정기술은낮은편임 선진국생산고분자소재별국내수송기기적용현황 : ( 나일론66 수지 ) 80% (Rhodia 社, 美 ), ( 폴리아세탈수지 ) 64% (KEP 社, 美 ), (PPS 수지 ) 52% (Toray 社, ), (MPPO 불소수지 ) 100% (Dupont 社, 美 ) 고성능고분자소재 ( 엔지니어링플라스틱등 ) 에대한국내개발과조달이현실적으로어려운실정이고이부분에서 30% 이상의점유율을확보한소재는사실상없는상황이며, 수요기업과의소통과공동연구부재로인하여수요자기반의소재개발이이루어지지못하고있음 183

188 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 다. 무역현황 친환경, 경량의장 / 편의부품기술의공정기술로품목단위의무역현황을살펴보았으며, 수입량에비하여수출량은증가하는추세 친환경, 경량의장 / 편의부품기술의수출현황은 11년 216억 2,134만달러에서 15년 230억 8,089만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 45억 779만달러에서 15년 36억 4,578만달러수준으로증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 1.6% 로증가하였으며, 수입금액은 5.2% 감소하여전체무역수지는 3.2% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.65) 부터 15년(0.73) 까지증감을반복하고있으며, 국내의친환경, 경량의장 / 편의부품제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 21,621,342 22,672,791 23,880,984 24,301,457 23,080, % 수입금액 4,507,797 3,695,389 3,692,862 3,665,701 3,645, % 무역수지 17,113,545 18,977,402 20,188,122 20,635,756 19,435, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 184

189 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 경량고분자소재개발 자동차의장 / 편의부품의대부분은고분자소재로이루어져있으며, 경량부품개발을위해서는물성을향상시키기위한소재및공정상의기술개발을통해부품의경량화를달성할수있음 기존에사용되고있는폴리올레핀 (PP 복합재료등 ) 의물성을향상시켜경량화달성연구가진행되고있음 Golf V와 Golf VI에서의 PP 사용비율이증가한이유는 PP 복합재료속의 talc와같은중량이있는필러재료가가벼운 PP로대체되었기때문이다. 이소재는낮은선팽창계수에의해부품은뛰어난외관을부여하면서도좁은 Gap 치수공법으로설계가가능 [ 자동차의장 / 편의부품경량화사례및경량화율 ] Golf V Golf VI 전중량 1,390kg 1,170kg 플라스틱 (kg)/(%) 235kg/16.9% 206kg/17.6% PP(kg)/(%) 73.3kg/5.3% 68.7kg/5.9% 프론트범퍼 3,212kg 2,999kg 도어패널 1,711kg 1,195kg * 출처 : KISTI_ 자동차경량화기술동향과개발전략 _2013 선진국의환경규제에대응하고차량의성능향상을위해자동차경량화부품소재개발을추진하고있으며, 자동차경량화부품소재기술확보는세계화된자동차시장에서수출비중이높은국내자동차산업의보호뿐만아니라수출자동차의상품성향상에도크게기여할것으로전망하고있음 자동차경량화소재는가벼울뿐만아니라내구성, 강성, 성형성등이우수하며낮은가격이요구되고있어다양한소재및공법개발이추진되어야함 경량화를극대화하기위하여자동차각부품의요구물성에적합한경량소재를적재적소에적용해야한다. 이를위해경량소재의선행물성해석기술및다종재료적용에따른접합기술개발이선행되어야함 자동차는승객의안전과밀접한관계를맺고있으며, 10년이상사용하기때문에안전성과장기내구성은자동차용소재의필수조건임 경량화효과가매우우수하여도안전성과장기내구신뢰성이확보되지않으면상용화되지못하며, 이를위해경량화소재의안전성과장기내구신뢰성을예측할수있는평가기술및부품의수명을신뢰성있게예측할수있는평가기술확보가필요함 자동차의장. 편의부품의경량화를위한소재적용의대부분은경량플라스틱소재대체적용및개발에중점을두고있음 각부품들의대부분은플라스틱소재가이미적용중이며, 그범위를확대하고있음 185

190 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 친환경소재개발 친환경소재는기존석유계화학소재의문제점으로거론되는유해화학물질, 내장부품에서의 VOC, 플라스틱부품의리사이클어려움등의문제를해결하기위해대체소재로서의연구개발이꾸준히이어지고있으며, 자동차에적용중인화학소재의대부분이사용되고있는내장부품에서의적용을목표로진행중임 친환경소재로는천연원료를사용하는바이오유래플라스틱을적용하거나바이오원료와석유계원료를혼합한플라스틱소재, 천연섬유강화바이오플라스틱등과재료리사이클리가능한동종복합소재등이있음 친환경소재개발에있어서중요하게작용되는키워드는현재부족한물성의강화 / 식료ž사료와경쟁하지않는비식용바이오원료적용 / 친환경, 고갈자원보호, 자원리사이클링에기여할수있는바이오유래플라스틱개발임 [ 바이오유래플라스틱 ž 섬유의내장부품적용예 ] 친환경소재분류부품사용재료 바이오유래플라스틱 바이오유래섬유로강화된바이오유래플라스틱 바이오유래합성섬유 트림부품스카프플레이트라디에이터탱크스페어타이어커버테일게이트트림도어트림플로어매트시트표피 스테레오콤플렉스 PLA계플라스틱 PP+PLA alloy PA610-GF 캐너프섬유강화 PBS 죽섬유강화 PBS 캐너프섬유강화 PLA PLA, PTT 섬유 PTT 섬유 + PET 섬유 바이오유래 PU 폼시트쿠션 PUR * 출처 : 재료연구소 _ 소재기술백서 _

191 전략제품현황분석 친환경, 경량의장 / 편의부품제조 친환경, 경량소재의외장부품적용 프런트팬터, 해치백도어모듈, 해드램프, 범퍼등대형부품의플라스틱적용확대를통한경량화효과가큼 외장부품의경우, 내장부품에비해소재적용을위해서고강성, 내후성등의높은특성을필요로하여슈퍼엔지니어링플라스틱, 섬유강화복합소재, 고무복합소재등이적용중이며, 일부소모성부품들의소재재활용측면에서동종소재적용및모듈화에대한연구가추진중임 [ 친환경, 경량소재적용가능외장부품 ] [ 범퍼모듈의플라스틱적용예 ] 플라스틱구성부품성형법엔지니어링범용플라스틱열가소성플라스틱플라스틱범퍼, Fascia PP 복합재 - - 사출 ( 도장 ) 에너지업소버 PP 발포제 - - 비즈발포 - PC+PBT alloy - 사출 범퍼그릴 ABS PC+ABS alloy - 사출 ( 도장, 도금 ) 범퍼스커트 PP 복합재 - - 사출 ( 도장 ) 리테이너 - POM+GF PA6-GF - 사출 린포스먼트 - - GMT 압축 * 출처 : 재료연구소 _ 소재기술백서 _

192 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 [ 외장부품의플라스틱적용예 ] 플라스틱 분류 부품명 엔지니어링 성형법 범용플라스틱 플라스틱 / 열경화성플라스틱 프런트주변 라디에이터그릴 ABS PC+ABS alloy 사출 바디주변 B필러 ABS, PP, PMMA PC 사출 가니쉬 사이드 PP, PP 복합재 사출 마크, 엠블럼 ABS, PP, PMMA 사출 웨더스트립 EPDM, PVC, TPO 압출 타이어주변휠커버 PP-GF PC+ABS alloy, PA-GF, PA-M 사출 프런트에어댐 PP 복합재 m-ppe 사출 에어로파트 리어스포일러 ABS PC+PBT 블로우 사출 선루프모듈구동부브레킷 PA6T-GF+M, PBT 사출 부식방지부품펜더하이너 PP 복합재, HDPE 사출 해드램프 렌즈 익스텐션 PC PC, PBT, PET+PBT alloy 테일램프 PMMA PC 턴시그널램프앰버캡 PAR * 출처 : 재료연구소 _ 소재기술백서 _2014 친환경, 경량소재의내장부품 의장 / 편의부품중내장부품에해당되는부품들의고분자소재적용트렌드는 PO계플라스틱을사용한적층구조의증가, 모듈화, 성형가공의발전, 표면처리기술발전, 자동차실내충돌안전성, 난연성, 저 VOC화, 식물유래플라스틱의개발및채용, 리사이클성향상등임 기존의화학소재가사용되는의장 / 편의부품의유해물질방출및생산과정의이산화탄소배출등의문제를해결하기위해천연소재및바이오원료의소재로대체하고자하는연구가지속적으로진행중임 천연바이오소재의기존화학소재대체에있어서물성저하및가격경쟁력등의한계가존재하며, 이를해결하기위한소재및공정개발이필요함 188

193 전략제품현황분석 [ 친환경, 경량소재적용가능내장부품 ] [ 내장부품 ( 인스트루먼트패널, 도어트림 ) 의플라스틱적용예 ] 플라스틱 부품 번용플라스틱 엔지니어링플라스틱, Alloy, 섬유복합재 열경화성 / 특수플라스틱 성형법 표피 TPO PVC+ABS 블랜드 - TPU 시트열성형 인스트루먼트패널, 도어트림 쿠션층 PP 폼 - - 비즈발포 - - PUR 폼주입발포 * 출처 : 재료연구소 _ 소재기술백서 _2014 기재 PP 복합재 m-ppe - 사출 189

194 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 듀폰社는과거나일론소재중심의생산구조에서고부가가치창출이가능한에너지소재, 금속대체용화학소재개발에집중 GM 社및크라이슬러社는자동차경량화를목적으로플라스틱자동차개발추진중 바이엘社는폴리카보네이트사업을중심으로자동차용화학소재생산을전체매출의 21% 까지확대할계획 BMW 社는신규출시되는전기자동차 (4 8만대/ 년 ) 에복합소재를적용추진중 테이진社는 14년부터양산자동차용경량화학소재시험생산예정, 도요타社는고내열성, 고충격성자동차내장부품용화학소재적용 바스프社는석유화학제품, 엔지니어링플라스틱등을중점으로개발하여자동차용경량부품용 PA계복합수지및열가소성복합소재개발적용사례를증가시키고있음 일본의 JSP 社는자동차의 17개부품에대해발포수지를활용하여경량화를제안하고재질은 PP, PC, PS 등에서바이오매스유래의자공차도어도공개하였으며, 이중 40% 는상품화되고있음 원료인 PP를비즈 ( 입자 ) 상으로발포시킨후, 금형안에서가열 성형하고블록종류를만드는제조법을통해특징은경량, 완충성, 단열성, 내열성등을지닌소재를개발하여, 시트쿠션, 시트박스, 도어미러, 도어패드, 헤드레스트, 선바이저등에제안 PC를 3배발포하여, 높은내열성, 충격성, 강성등을지니며, 천장재, 하실, 하대를덮는커버로제안 포레시아社는양마, 삼, 가문비나무등의천연섬유및원료를사용한도어트림, 인스트루먼트패널부품등을선보이고있음 그외 CFRP, GFRP 등의복합소재를적용한경량외장부품도선보이고있음 ] [ 해외완성차업계경량화사업이슈 ] 업체명 GM 社, 크라이슬러社 BMW 社도요타社폭스바겐社마쯔다社포드社 사업영역및주요내용 경량화목적으로플라스틱자동차개발 신규출시전기차 (4 8만대/ 년 ) 에복합소재적용예정 고내열성, 고충격성내장부품용고분자소재적용 모듈화및경량화학소재적용율증가로차량경량화율가장우수 2020년까지 220파운드경량화달성을위한연구진행중 유리부품을 PCfh 대체하여 Roof, Front윈도우, 테일게이트적용 190

195 전략제품현황분석 존슨컨트롤스社는내부공간의최대확보와시트경량화라는두가지목표를달성하기위해기존의시트폼대신침대제조업체에서매트리스제작시사용하는포켓코일스프링을적용하기시작함 포드社는자동차인테리어및시트의친환경화를위해콩을이용한혁신적인발포고무 (Soy Foam) 를개발해자동차시트재질로사용하고있음 2011년이후북미지역에서생산된모든포드모델에새로운아키텍처의시트와발포고무재를채택하고있으며, 발포고무와같은친환경소재의이용은기존오일에대한의존성을낮추는한편, CO2 배출량감소및좌석제작원가절감에도기여 독일의폴스바겐등의자동차기업들은 CFRP 혹은 FRP 등을이용한부품적용을가속화하고있으며이에필요한연구개발을진행하고있음 렉서스社는거미줄에서영감을얻어폼소재를제거한경량시트를선보였으며, 소재또한친환경화를위해큐모노스라는천연소재를적용함 일본의도요타는에코플라스틱개발및부품적용을선도하고있으며, 에코플라스틱표피재는식물추출원료를사용하여시트및내장재등에적용하고있음 2008년부터는 Roof headlining, Seat cushion 등에도식물에추출한원료를기반으로하는에코플라스틱의적용을추진해오고있고카본소재의자동차적용을위한연구가한창진행중에있음 191

196 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 (2) 국내업체동향 주요화학소재관련업체 (09년기준, 약 2,400여개 ) 중 Base Resin업체는 10여개에불과, 대부분은 Compounding 업체 ( 기초유분생산업체 (12개), 합성수지생산업체 (20개), 가공 배합은대다수중소업체가 OEM 방식으로생산 공급 ) 국내플라스틱산업은 PP, ABS 등범용플라스틱수요가대다수, 주로계기판, 미러, 범퍼등내외장재부품에주로사용 코프라, 코오롱플라스틱, 효성등의소재업체들은자동차소재경량화를위한엔지니어링플라스틱개발에집중하고있으며, 기계적강도와내충격성, 인성의균형이우수한소재를개발하고자함 국내는주로범용플라스틱과약간의 EP를생산중이며, 아직슈퍼 EP나복합소재 (Composite Material) 는양산되지못하고있으며, 기성완제품을수입해사용하고있거나아니면몇몇회사들이소재를수입해부품을가공제작하고있는실정 부품업체인현대모비스, 한일이화, 프라코, 코모스, 덕양산업, 대원강업등은경량화를위한발포소재및엔지니어링플라스틱, PP+LFT 등의복합소재적용을시도하고있으며, 친환경화를위한바이오소재및재활용가능소재의적용확대를위한연구를진행하고있음 친환경, 경량화소재의의장 / 편의부품에있어서부품업체가가장크게고려하는것은가격경쟁력으로대체하려는소재의성능이아무리우수하더라도소재원가및가공, 생산비가비싸면채택을꺼려하고있음 현대자동차는내장부품에바이오소재적용복합소재연구개발을진행중이며, 일부부품에한정적으로적용함 적용소재 : 바이오폼 ( 시트폼, 슬라브폼, 쿠션재, 흡음재, 헤드라이닝기재등 ), 바이오복합플라스틱 ( 도어트림, 필라트림, 콘솔등 ), 천연섬유 ( 시트커버, 카페트, 트렁크트림등 ) 2020년까지현대 / 기아자동차에서는내외장부품의 30% 이상을바이오플라스틱으로대체할계획임 192

197 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 자동차화학소재의대부분이사용되는의장 / 편의부품관련산업규모는약 3,300여개업체, 생산액은약 31조원, 고용은약 11만명으로전체제조업의각각 5.6%, 2.8%, 4.7% 차지 이중복합체, 성형 가공업체약 75%( 약 2,420여개업체 ), 부품 모듈업체약 27%( 약 880여개업체 ) 로대부분중소 중견기업 영업이익률은평균약 5.3%, R&D 투자비율은평균약 1.6% 로저조 소재업체를제외한대부분이수송기기제조 생산업체의 1 3차협력업체로서서로간에유기적인네트워크구성 부품 모듈업체는대부분 1차협력업체, 복합체및성형 가공업체는 2 3차협력업체 이에따라, 수송기기제조 생산업체근처에집중적으로분포 ( 권역별업체분포현황 (%) : ( 수도권 ) 34%, ( 동남권 ) 29%, ( 대경권 ) 13%, ( 호남권 ) 11%) 의장 / 편의부품의대표소재인고분자소재관련연구기관으로는한국화학연구원, 자동차부품연구원, 한국생산기술연구원등이있으며, 대부분의대학교는관련학과를개설하고있음 지역에는 20여개의고기능성화학소재및자동차부품개발사업이진행되고있으며, 해당지역별전략분야에특화된연구및테스트베드를구축하고관련산업화프로세스및인력양성등을지원하고있음 193

198 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 친환경, 경량의장 / 편의부품기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 16) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로구동부품관련기술개발활발 각국가별로살펴보면일본출원경향은급격히감소-증가-감소추세, 미국은증가-감소-증가추세, 유럽은유지하는경향을보이고있으며, 한국도출원건수를유지 국가별출원비중을살펴보면일본이 52.9% 로최대출원국으로친환경, 경량의장 / 편의부품기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 28.9%, 한국과유럽이각각 11.1% 와 7.1% 로비슷한수준의출원비중을보이고있음 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야연도별출원동향 ] 16) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 194

199 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원은내국인에비해적은편임 일본의출원현황은최근 6년간꾸준히높은출원건수를유지하고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인으로미국과유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 195

200 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 (3) 투입기술및융합성분석 친환경, 경량의장 / 편의부품분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 17) 를통하여살펴본결과친환경, 경량의장 / 편의부품분야의가장높은 IPC는 B60W 기술분야가 2,790건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B60K가 2,144건, F16H가 237건으로다수를차지 이외에 F02D 214건, B60L 186건, B62D 98건, F02M 85건, F01N 80건, F01N 80건, B60R 65건순으로기술이투입되어있어친환경, 경량의장 / 편의부품분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 H01M, B60Q, B60H 기술분야의수명이 8년으로가장긴것으로나타났으며, B60W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 18) B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 7 년 B60R 달리분류되지않는차량, 차량부속구또는차량부품 6 년 B60K 차량의추진장치또는동력전달장치의배치또는설치 ; 복수의서로다른원동기의배치또는설치 ; 보조구동장치 ; 차량용계기또는계기판 ; 차량의추진장치의냉각, 흡기, 배기또는연료공급에관한배치 6 년 H02J 전력급전또는전력배전을위한방식 ; 전기에너지축적하기위한방식 7 년 B60W 다른종류또는다른기능의차량용부품의관련제어 ; 하이브리드차량에특별히적합한제어시스템 ; 특정의단일의부품의제어에관한것은아닌, 특정의목적을위한도로상의차량의운전제어시스템 3 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 B60Q 일반적차량용의신호또는조명장치의배치, 그의설치또는지지 8 년 H04N 화상통신 7 년 B60H 특히차량의객실또는화물실의난방, 냉방, 환기또는다른공기처리수단에관한장치또는개조장치 8 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 6 년 17) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 18) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 196

201 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 B60W 분야와융합이높게이루어진기술은 B60K 분야로나타났으며, B60L, F02D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B60K 분야와융합된기술은 F16H, B62D, F01P 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, F16H 분야와융합된기술은 B60W, F16D, B60L 기술로분석 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 자동차분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 TOYOTA MOTOR, HONDA MOTOR, NISSAN MOTOR, SUZUKI MOTOR 등자동차기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는현대자동차가상위출원인으로나타나친환경, 경량의장 / 편의부품관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는TOYOTA MOTOR의 3극패밀리수가 500건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, HONDA MOTOR도 144건으로다국적시장을확보 197

202 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 일본기업인 DENSO 이확보한특허의피인용지수가 3.48 로가장높게나타나기술의파급성 이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 TOYOTA MOTOR 일본 % 21% 72% 5% 일본 차량용도어트림및외장부품기술 현대자동차 한국 % 24% 13% 1% 한국 차량용도어트림및외장부품기술 HONDA MOTOR 일본 % 38% 53% 7% 일본 차량용도어트림및외장부품기술 NISSAN MOTOR 일본 % 15% 72% 12% 일본 차량용범퍼관련기술 SUZUKI MOTOR 일본 % 21% 77% 2% 일본 차량용도어트림및외장부품기술 DENSO 일본 % 16% 83% 1% 일본 차량용충돌감지기술 MITSUBISHI MOTORS 일본 % 11% 80% 5% 일본 차량용도어트림및외장부품기술 YANMAR 일본 % 6% 89% 5% 일본 차량용외장부품기술 FORD MOTOR 미국 % 93% 5% 1% 미국 차량용도어트림및외장부품기술 MAZDA MOTOR 일본 % 9% 90% 2% 일본 차량용도어트림및외장부품기술 198

203 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대자동차의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는한온시스템의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 쌍용자동차, 현대모비스등이있으며, 중소기업의주요출원인은한온시스템, 인팩, 리한, 에스앤티중공업, 모토닉등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국과학기술원, 자동차부품연구원, 국방과학연구소, 한국기계연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은강원대학교, 한국기술교육대학교등의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 199

204 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 친환경, 경량의장 / 편의부품분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 의장 / 편의 부품기술은대기업의독점구조가다소높은것으로나타남 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 캇핏모듈 현대모비스, 동국실업 S&T 대우, 유니크, 현대 EP, 덕양산업, 세원정공, 시트모듈현대다이모스, 도어모듈 오버레드모듈 크래쉬패드, 도어트림 / 패드, 헤드라이너, 시트, 암레스트, 가니쉬, 해드램프, 범퍼등 평화정공, 한일이화 현대모비스, 동국실업 케이엠엔아이, 한일이화, 대원가업, 광진윈텍 에코플라스틱 NVH 코리아, SH 글로벌, 에코플라스틱, 동광기연, 스트리모 도어트림용접기술, 헤드라이너조립기술, 헤드램프소재기술, 시트제조기술, 가니쉬제조기술, 범퍼용접기술, 범퍼성형기술, 암레스트제조기술 프론트앤드모듈 현대모비스, 성우하이텍 한라공조, 세원정공 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 200

205 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 친환경, 경량의장 / 편의부품분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 친환경, 경량의장 / 편의부품분야중소기업은최근에경량화의장 / 편의부품기술개발에다수수요가있는것으로나타났음 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 친환경, 경량의장 / 편의부품 편리성향상기술 경량화기술 이동식전기자동차충전시스템에적합한 30KW 급저전력경량급속충전기기술 LED 감성인지기술과진동연계기술을활용한햅틱기어노브기술타이어공기압조절장치 (Central Tire Inflation System) 기술차세대통합스마트룸미러기술 디젤엔진용경량화 Two-Way 에어클리너모듈기술논할로겐난연제적용및중량 20% 절감친환경, 경량화패드기술고강도복합소재연속생산기술레이저용접공정을이용한경량시트프레임기술 201

206 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 친환경, 경량의장 / 편의부품기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 친환경, 경량의장 / 편의부품기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 친환경, 경량의장 / 편의부품기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 19) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 20) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 친환경, 경량의장 / 편의부품기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 19) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 20) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 202

207 전략제품현황분석 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야키워드클러스터링 ] [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 door trim, plastic 5~10 1. Doortrim structure for preventing occurrence of gap between crush-pad and doortrim 2. DOOR LINING, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE, AND PRODUCTION METHOD 클러스터 02 클러스터 03 클러스터 04 autonomo us, Safety image sensor, camera smart car infra, traffic 22~ ~11 1. System and method for autonomous vehicle guiding using information technology infrastructure and server apparatus therefor 2. AUTONOMOUS SAFETY SYSTEM FOR THE USERS OF VEHICLE SIMULATORS 3. Autonomous control for vehicle pedal mis-apply situations 4. Safety verification of autonomous vehicles for coordinated evasive maneuvers 1. IMAGE-RECORDING SYSTEM FOR A VEHICLE, VEHICLE, CONTROL DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AN IMAGE SENSOR OF A VEHICLE 2. Rear obstruction detection 3. THREE-DIMENSIONAL OBJECT DETECTION DEVICE 4. vision system for vehicle 1. APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING LOCATION OF VEHICLE 2. Traffic Control System and Method 3. Method for recognizing traffic signs 4. Video-based vehicle detection scheme in complex traffic scene at urban intersection 203

208 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 클러스터 06 network, autonomo us, sensor by wire, AUTONO MOUS 23~ VEHICLE CONDITION ESTIMATION DEVICE, TEMPERATURE OF SECONDARY CELL ESTIMATION DEVICE, AND VEHICLE CONDITION ESTIMATION METHOD 2. CHARGING CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR ENVIRONMENTALLY FRIENDLY VEHICLE 3. Charging control device for electrically driven vehicle 4. VEHICLE ELECTRIC POWER SUPPLY APPARATUS 1. A virtual yaw rate sensor for articulated vehicles featuring novel electro -hydraulic steer-by-wire technology 2. MOVING SYSTEM FOR AUTONOMOUS TRAVELING VEHICLE BY ELEVATOR 3. Comparison of three control methods for an autonomous vehicle 클러스터 07 honeycomb, light weight 16~25 1. HONEYCOMB STRUCTURE 2. HONEYCOMB SANDWICH PANEL, METHOD OF PRODUCING HONEYCOMB SANDWICH PANEL AND ELEVATOR CAR USING THE HONEYCOMB SANDWICH PANEL 클러스터 08 smart grid, electric vehicle 4~10 1. Transient stability analysis of SMES for smart grid with vehicleto-grid operation 2. The role of electric vehicles in smart grids 3. The development of a smart grid co-simulation platform and case study on Vehicle-to-Grid voltage support application 204

209 전략제품현황분석 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 바이오복합플라스틱적용도어트림 door trim, plastic 요소기술 02 재활용가능내장부품개발기술 recycable 요소기술 03 경량및안전범퍼소재기술 bumper, light weight 요소기술 04 허니콤구조경량중간재개발기술 honeycomb, light weight 요소기술 05 고내열 / 고내후플라스틱적용헤드램프개발 headlamp 요소기술 06 지능형스마트시트기술 sheet, smart 요소기술 07 선루프용글래스소재개발기술 sunroof, glass 요소기술 08 친환경바이오폼적용차량용시트기술 eco, sheet 205

210 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 친환경내장부품개발기술 바이오복합플라스틱적용도어트림 친환경바이오폼적용차량용시트기술 경량및안전범퍼소재기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 재활용가능내장부품개발기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 경량부품소재개발기술 자동차내장부품개발 편의부품개발기술 경량및안전범퍼소재기술허니콤구조경량중간재개발기술고내열 / 고내후플라스틱적용헤드램프개발내스크래치및방오내장재기술지능형스마트시트기술선루프용글래스소재개발기술 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 206

211 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 바이오복합플라스틱적용도어트림 바이오원료적용복합플라스틱개발을통한친환경도어트림개발기술 친환경내장부품개발기술 친환경바이오폼적용차량용시트기술 바이오원료적용폼소재개발을통한친환경자동차시트개발기술 재활용가능내장부품개발기술 동종복합소재, 바이오소재등재활용가능복합소재를적용한도어트림, 인스트루먼트판넬등의내장부품개발기술 경량부품소재개발기술 허니콤구조경량중간재개발기술 허니콤구조의중간재개발을통한경량자동차부품개발기술 자동차내장부품개발 내스크래치및방오내장재기술 기능성첨가제및코팅기술등을활용하여자동차내장재의내스크래치및방오특성향상기술 편의부품개발기술 지능형스마트시트기술 운전자의편안하고안정적인승차감을위해자동차시트에적용할수있는부품개발기술 207

212 자동차 / 철도 친환경, 경량의장 / 편의부품 6. 기술로드맵기획 가. 친환경, 경량의장 / 편의부품기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 208

213 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 친환경, 경량의장 / 편의부품분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 바이오복합플라스틱적용도어트림 바이오함량가열노화성 >10% <30% >20% <25% >25% <20% 바이오함량 25% 이상의바이오소재적용도어트림개발 친환경내장부품개발기술 친환경바이오폼적용차량용시트기술 바이오함량 >10% >20% >25% 압축영구수축률 <15% <10% <8% 바이오폼소재적용자동차시트개발 충격강도 >25kgf/cm 2 >28kgf/cm 2 >32kgf/cm 2 재사용 / 재활용 재활용가능내장부품개발기술 굴곡강도 >270MPa >300MPa >340MPa 열변형온도 >245 >252 >257 가능소재적용자동차내장부품개발 경량부품소재개발기술 허니콤구조경량중간재개발기술 동등강도스틸소재대비경량화율 >45% >50% >55% 비충격강도 >11J/g/cm 3 >13J/g/cm 3 >15J/g/cm 3 자동차부품용허니콤구조중간재개발 굴곡강도 >260MPa >340MPa >380MPa 자동차내장부품개발 편의부품개발기술 내스크래치및방오내장재기술 지능형스마트시트기술 내스크래치성 2 급이상 2.5 급이상 3 급이상 내오염성 고온습도 (80 /80%) 진동내구성 (0~2,500Hz) <30dyne/c m <25dyne/c m <20dyne/c m >600hr >800hr >1,000hr >80hr >90hr >100hr 방오성, 내스크래치향상자동차내장부품개발 자동차시트용스마트부품개발 Cycle >2,000 >3,000 >5,

214

215 차량장치및부품 전략제품현황분석

216

217 전략제품현황분석 차량장치및부품 정의및범위 철도차량은사람과화물을수송하기위한수송용기로서차량과차량을연결한 열차 를만들어궤도를신호체계에따라달리게되는데이때차량을움직이거나제동을걸수있는장치와그에따른구성품을철도차량장치및부품이라고정의 철도차량은용도및구조에따라동력차, 객차, 화차, 특수차로구분하고동력차는동력배치방식에따라디젤기관차와디젤동차, 전기기관차와전기동차로구분하며, 철도차량의주요시스템은차체및실내외설비, 대차, 추진장치, 보조전원장치및차량전기기기, 제동장치, 차량제어및진단장치등으로구성정부지원정책 제2차철도산업발전기본계획을통해철도수송률제고, 안전성확보, 선진국수준의철도기술력강화, 핵심인력양성및해외시장으로의진출을추진 국토교통부는철도기술연구사업을통해현안해결을위한철도의수송력향상, 안전 편의향상, 건설 운영비절감, 소재 부품 장치고도화기술을확보하기위한계획을수립 중소기업청은철도차량 운영소재부품과철도인프라장치및부품에대해친환경도시교통수요대응과열차제어시스템의국산화에중점을둔 14년 ~ 16년기술개발로드맵을제시 국가철도정책에서는철도인프라확충, 여객서비스개선, 친환경성제고, 철도산업경쟁력강화및안전성제고를목표 철도 R&D 활성화를위한정책토론회 ( 13년) 에서 R&D 패러다임변화를통해철도차량분야세계시장점유율향상, 수입대체효과증대등 2020비전발표 철도차량분야국가 R&D의패러다임이기존차량개발중심에서핵심부품국산화로변화하였고향후 20년까지세계시장점유율 4배, 수입대체효과 5배및시장규모 9배로확대하기위한철도 R&D 활성화대책마련중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 가격경쟁력, 토목기술력, IT인프라에기술적우위보유 국가정책에의한공공시장의활성화 철도차량부품산업의고도화기회 (Opportunity) 정부의지원과민간기업및공공기관간의유기적인협력이이루어질경우해외철도산업진출이가능 철도차량부품및관련장치물제조업체의지속적인사업체및종사자수증가 약점 (Weakness) 대기업의독점적시장지배구조 철도차량부품제작업체를제외한대부분의중소기업에영세한규모 철도차량주요핵심부품은전략해외수입에의존위협 (Threat) 세계시장 BIG3인봄바르디에, 알스톰및지멘스등의지속적인경쟁력강화및이로인한높은시장진입장벽 세계최고대비기술력미흡 원천특허무기화및특허마찰심화 중소기업의시장대응전략 온실가스배출감축의무강화에따라저탄소녹색성장전략을기반으로철도중심으로의패러다임전환 첨단 IT기술등과의융복합산업으로서승객의불편이없는이동서비스구현으로사회복지분야사업으로개념확대 선진국수준의고속열차개발에따른국내기술의해외경쟁력상승및해외진출토대마련 213

218 철도 차량장치및부품 핵심기술로드맵 214

219 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 철도차량은사람과화물을수송하기위한수송용기로서차량과차량을연결한 열차 를만들어궤도를신호체계에따라달리게되는데이때차량을움직이거나제동을걸수있는장치와그에따른구성품을철도차량장치및부품이라고정의 철도물류는특성상육상물류보다대량수송, 친환경, 고속수송에적합하기때문에전세계적으로철도중심의물류를구축하고자노력하고있음 [ 차량장치및부품기술 ] 차량및실내외설비대차추진및제동 철도차량경량화에서가장중요한핵심은차체의경량화로, 차체가경량화되면이것을지탱하고견인하고있는대차와추진장치가경량화와소형화될수있으며, 이들이경량화되면차체부담하중이줄어들어또다시차체경량화의여지가생기게됨. 또한대차와추진장치의경량화는부수적으로진동소음저감효과도얻을수있음 기존소재의경량소재대체기술 기계적인특성이좋은경량소재 차제구조의최적화설계기술 차체전체가하중을분담하는구조 차체의정밀제조기술 최적설계된차체구조의기계적성능을보장 도시철도차량은중량전철, 경량전철, 소형전철, 도시형궤도시스템에사용되는모든차량을의미 중량전철 서울메트로, 서울도시철도, 한국철도공사 중 경량전철 부산교통공사, 대두도시철도공사, 광주도시철도공사, 대전도시철도공사, 인천메트로 철도차량부품은중소기업중심의산업으로작은시장규모및다품종소량생산구조로인해경제성과수익성확보에한계를보이고있어차량제작사에서도차량생산을전업으로하고있지않고겸업이나부차적사업으로진행중 고속전철기술개발, 틸팅열차기술개발등의철도시스템개발사업을통해국내철도시스템인터페이스기술은상당한수준을확보하였으나, 철도차량경량화를위한부품별효과분석및로드맵등체계적인분석연구는미미한실정 215

220 철도 차량장치및부품 나. 범위 (1) 제품분류관점 철도차량은용도및구조에따라동력차, 객차, 화차, 특수차로구분하고동력차는동력배치방식에따라디젤기관차와디젤동차, 전기기관차와전기동차로구분하며, 철도차량의주요시스템은차체및실내외설비, 대차, 추진장치, 보조전원장치및차량전기기기, 제동장치, 차량제어및진단장치등으로구성 차량은사람과화물의수송을위해 2조이상의차축위에차체를실어전용의궤도위를주행할수있는설비를말하며, 철도차량은기관차, 동차, 전동차, 객차, 화차, 보수차량등으로구분 차체 (Car Body) 는금속으로만든골조와외판으로이루어진구조체위에용도에따른기능을충족하는기기를탑재하고, 실내외의장설비품을설치하는차량의기본이되는구조체 해당구조체는구체 (Structure) 라하며강도, 강성, 소음, 진동및외관디자인의주체로되어있으며, 따라서기능, 강도, 강성을주기위한설계및제조기술상호의조화가필요 차체는교통수단으로서의기본기능을달성하도록승객에게쾌적한실내공간과화물을적재할수있는공간을제공하며, 차체의재질은기술의진보에따라강재, 스테인리스, 알루미늄, 복합소재로발전되었으며내구성과경량화에중점 전기운전설비는주로전철혹은지하철을대상으로차량에전력을공급하는것을비롯하여각종업무와서비스를위해사용되는설비. 지하철의전기운전설비에는전차선, 송전및수전설비, 고압선로, 변전설비, 조명설비등이포함 집전장치에는가선, 제3궤조로부터전원을공급받는팬터그래프와이와관련된부수장치로절연장치, 전원차단장치등으로구성되며전력변환장치는변압기, 컨버터 / 인버터, 견인전동기와이와관련된부수장치로냉각장치, EMI/EMC 차단재등으로구성되며, 최근에는가선과의접촉이없이전원을공급받는유도급전장치등이포함 제동장치는주행하는열차를정지시키거나정지된상태를유지시켜주는장치로서열차의운동에너지를열에너지로변환시켜대기중으로방출시킴으로서열차의속도를감속하거나정지시키는장치를의미 제동장치는제동력발생방식에의한분류와제동지령방식에의해분류하며각각의장치와부품으로구성되며최신의방법은공기식과전기식의혼합방식을사용하며공기제동과전기제동을제어하는제동제어유닛에서각각전략제품의제동력을제어 216

221 전략제품현황분석 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 강재차체, 스테인리스차체, 알루미늄차체, 복합소재차체기술 차량및실내외설비 연결및완충장치 다이어프램, 출입문 창문, 의자, HVAC( 냉난방공조장치 ), 주방설비, 판매설비, 화장실, 내장판, 선반, 손잡이, 단열및흡차음재기술 차량장치및부품 대차 동력추진 / 저장기술 윤축 (Wheel & Axle) 기술 1차현가장치 (Primary Suspension) 기술 2차현가장치 (Secondary Suspension) 기술 Center Pivot 장치기술 대차프레임기술, 대차기초제동장치기술, 대차구동장치기술 기타부수장치기술 집전장치기술 전력변환장치, 견인전동기기술 엔진및발전기기술 토르크컨버터와트랜스미션기술 프로펠러샤프트, 감속기기술 팬터그래프기술 절연장치, 전원차단장치및변압기기술, 컨버터 / 인버터기술 EMI/EMC 차단재기술, 유도급전장치기술, 배터리기술 플라이휠, 캐패시터기술 (2) 공급망관점 철도차량은완성차는대기업이독점하고일부차종만중소기업에서공급하는구조이며주요시스템은대기업과중소기업이경쟁체제로되어있으며, 시스템을구성하는부품은중소기업에서대부분을공급하고있으나수출차량에는해외규격및안전인증등기술장벽으로인해중소기업의제품공급이어려운실정으로이에대한지원이필요한시점 차량의기본구조인차체에서부터실내외설비, 주행에필요한추진 / 에너지저장장치, 정지에필요한제동장치와승객에게서비스를제공하는서비스기기, 주행과제동을제어하는차량제어장치를포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 차량장치및부품 차량및실내외설비 추진및제동 출입문, 창문, 의자, HVAC( 냉난방공조장치 ), 주방설비, 판매설비, 화장실, 내장판, 선반, 손잡이, 단열및흡차음재 추진 / 에너지저장장치, 회생제동장치, 전자제어제동장치, 자동주행제어장치 217

222 철도 차량장치및부품 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 철도차량산업은막대한자본과기술이요구되는국가기간산업으로, 철도차량은다른수송기관과달리철도선로위에서만주행하는것이고철도차량부품또한그철도차량에만소요되는것이므로, 철도차량부품에대한수요도기본적으로철도라는사회간접자본에의해제약을받는다는의미에서철도차량및부품산업은철도사업과밀접한관계가있음 철도차량및부품산업은자동차나가전제품처럼수요를예측하여생산하는것이아니라일반적으로주문과입찰에의해시장이형성되기때문에사전계획생산및납기조정이어려우며, 가격을인하하여수요를증가시킬수없어주문생산및다품종소량생산특성을지님 철도차량의경우는주문을받아서설계, 재료구매, 부품구매를거쳐생산을개시하고완성하기까지평균약 2년 6개월이소요됨. 또한철도차량은구조나용도, 시스템에따라그종류가여러가지로세분화되고경우에따라그설계사양이서로다양하며, 철도차량부품의경우도그에따라사양이달라지므로다품종소량생산위주의산업으로써규모의경제를달성하기가어려운산업 그러나부품의표준화로생산비코스트를낮추고납기를단축함으로써규모의경제를통한가격경쟁력을확보하고품질을향상하여품질경쟁력을확보하면고부가가치산업화할수있으며철도차량은량당가격이몇억원에서많게는수십억원규모이기때문에고부가가치산업으로발전시킬수있는산업분야 철도차량부품업체는거의영세한중소기업으로, 부품이다양하고시장규모가제한적인특성때문에철도차량부품의생산비중이 80% 이상인업체는대체로영세한기업일뿐만아니라, 철도차량부품생산에만특화한기업은거의없는실정 그리고고도의기술력이필요한전장부품, 신호제어시스템, 특수소재분야는독점또는과점체제이나기계부품인경우경쟁이상대적으로치열한구조를이루고있음 철도차량산업은막대한자본과기술이요구되는기간산업으로일반적으로주문과입찰에의해시장이형성되게되며철도차량은인명과재산을안전하게수송하기위한수단이므로주요기능부품의경우복잡한공정과높은정밀도외에고도의기술적신뢰도와안전성이요구 218

223 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 신조차량수요가큰아시아, 유럽시장을중심으로세계철도차량시장은매년 20억달러에가까운꾸준한성장을하고있는데국내철도차량산업은그동안의기술과품질경쟁력을바탕으로아시아, 아프리카를중심으로수출하였으나최근에미주, 유럽, 남미등지의시장에서고부가가치차량수출을계속확대할것으로예상 완성차량은로템을중심으로수출이증가하고있으나철도차량부품은대부분중소규모의업체에의한소규모생산활동이주류를이루고있어해외규격, 안전인증, RAMS(Reliability Availability Maintenability Safety) 등기술규격미흡으로수출차량에는적용하지못하여규모의경제가이루어지지않고있으며중소기업의기술개발에대한정부차원의지원책이미진한실정 [ 차량장치및부품분야산업구조 ] 후방산업차량장치및부품분야전방산업 철강및소재산업, 전기산업, 부품재료산업, 금형산업등 차체및실내외설비, 대차 / 차량, 추진장치, 전원공급및차량전기기기, 제동장치, 차량제어및진단장치등 철도산업, 교통산업등 중소기업의국내시장한계에대한돌파구로서해외수출차량및시장진출이필요하며, 해외 시장진출을위해서는현지시장요구에대응하기위한기술 가격 브랜드 마케팅경쟁력강화가 필요 219

224 철도 차량장치및부품 나. 경쟁환경 전세계철도공급시장은지속적인성장추세에있으며, 많은메이커들은향후판매후시장 (after-sales) 을최대성장잠재력이높은시장으로인식 이는장기유지보수계약이특히매력적인시장으로장기적으로안정적인수입원의역할을할수있기때문 판매전 후시장규모는차량이 5:5, 인프라는 3:7, 시스템기술은 4:6으로판매후시장규모가다소크게나타나고있음 최근의철도시장확대는아시아태평양지역의성장에기인한바가크고이지역은향후에도지속적인성장을보일것으로예측되며, 향후남미와중동및아프리카일부지역의경우는매우빠르게시장이성장할것으로예상 2012년기준철도시장의지역비율은서유럽 28.7%, 아시아 28%, 북미 17.0%, CIS 12.1%, 동유럽 7.0%, 중동 / 아프리카 3.9%, 중남미 3.3% 순으로나타나고있음 * 자료 : UNIFE World Rail Market Study(2012) [ 전세계철도공급시장전망 ] 2010 년기준세계 3 대차량제작인 Bombardier, Siemens, Alstom 의점유률이 39.5% 를차 지하고있으며, 10 여개의 2 위권업체들이추격하는가운데중국차량업체 (CSR, CNR) 들이자 국내시장을바탕으로급부상중 220

225 전략제품현황분석 중국의철도제작사및세계지역별제작사들의시장점유율이점차확대추세로 Top3 메이커의시장점유율을잠식하는경향을보이고있으며, 세계 3대제작사의수익은세계철도시장의증가에힘입어증가추세에있으나시장점유율은하락하는추세를나타내고있음. 특히, 중국의제작사들은주로중국내거대한국내수요로중심으로빠르게성장하고있음 국내유일의차량제작업체라고할수있는현대로템의경우자체개발기술력을바탕으로내수뿐만아니라철도차량을수출하고있음 그러나국내철도시장은그규모가작아철도업체들이영세한것이특징이며, 또한노선완공시기가지연되면서차량수급계획의차질뿐만아니라도시철도차량내구연한연장에따른대 폐차물량축소등여러가지요인으로인하여철도제품수요의변동폭이커서안정적인사업계획의수립이곤란한것이현실 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 차량 / 대차 현가 ( 댐퍼 ) 장치제동시스템 차상급전및하이브리드추진기술 구조제품 주요품목및기술 차량및대차기술고속철도기술, 차체설계기술, 열차관련전장품등 차량제어를위한제동시스템기술현가 ( 댐퍼 ) 장치기술철도차량용기어박스철도차량용감속기브레이크패드 전력공급급전장치기술하이브리드추진기술 차륜, 차축, 윤축프론트카바사이드프레임기타구조제품관련기술 해외기업 알스톰 ( 미국 ) 신칸센 ( 미즈비시, 가와사키중공업등 )( 일본 ) Siemens( 독일 ) MBB( 독일 ) Ansaldo Talgo RTRI( 일본 ) Kawasaki 중공업 ( 일본 ) Alsthom( 프랑스 ) KNORR-BREMSE ( 독일 ) BECORIT( 독일 ) Vitry 시험소 ( 프랑스 ) SABWABCO( 프랑스 ) Secheron( 스위스 ) 오크랜드대학 ( 뉴질랜드 ) 알스톰 ( 미국 ) Siemens( 독일 ) RTRI( 일본 ) 국내기업 현대로템현대중공업우진산전유진기공산업동성중공업 현대로템샬롬엔지니어링유경제어유진기공산업메르센코리아대원강업한국크노르브레이크호이트한국우진정밀 현대로템한국기계연구원그린파워텍 CT&T ATT R&D 우진산전현대중공업대양전기공업오성기전 S&T 중공업남양공업대성전기두원공조일진베어링 LS 산전유진기공대원강업 ADS Rail 화성써모주은기공신형이엔지흥일기업 221

226 철도 차량장치및부품 다. 전후방산업환경 철도부품산업의경우철강및소재산업, 전기산업, 부품재료산업등의후방산업과철도산업, 교통산업, 통신산업등의전방산업을포함하여전후방산업에대한파급효과가매우큰산업분야이지만, 국내의경우독점적인시장구모를나타내고있어성장이더딘실정 국내철도부품시장은소규모국내시장을놓고, 독점기업인현대로템과중소규모의기업들로구성되어있으며, 중소규모기업들이차지하는시장부분은일부철도차량에만해당 현대로템은대우중공업, 현대정공, 한진중공업등의대기업과열경쟁으로인한비효율성을막고, 규모의경제를도출하기위한취지로만들어졌으나, 현대로템의등장으로인해철도공급산업이독과점의형태를갖추면서경쟁력을잃고현대로템의수급이적은부품업체는시장을찾기어려운형태로변형 국내부품업체들이철도공사및현대로템에납품할정도의제품만을생산해서는규모의경제가실현되지않아채산성이미흡하므로영세한수준 이에따라일부부품은한국내에서생산되지않거나공급능력이제약되고품질수준이낮은상태 일반독점시장에서는독과점기업이이윤을극대화하는가격구조를가지나철도산업의경우제품수요자인철도운영회사가일정수준이상의가격조절능력을가지고있음 이에따라시장구조가철도운영회사에의해서대부분결정되며, 기업의이윤및생산활동또한철도운영회사의경영방침및운영에의해서좌우됨 기술집약산업인철도산업은차량을제조하기위하여다수의소재및부품들을생산하는업체들이긴밀히연결되어있음. 이에따라철도차량을생산하는기업인현대로템의수주및기술력에따라국내의전반적철도산업의역량이결정 국내시장규모를고려할때규모의경제를달성할수있는수준의규모로확장되기는어려우므로해외시장진출이필수적이나, 해외시장구조또한상당히경직되어진입장벽이매우높은상황 현시장규모를고려할시, 중 소기업의진입장벽을낮추어동일한생산라인으로비슷한제품을생산할수있는체계를갖출필요가있음 하지만현승인절차또는업체선정시에요구되고있는기존의운영실적요구는선진기술을받아들이기어렵게할뿐아니라기업의생산활동을제한할수있어, 이를보완할제도적개선이필요 222

227 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 국토교통부에따르면 18 년세계철도교통분야시장은약 1 조 1,976 억달러규모를형성할 것으로전망 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR 구분 ('13~'15) 일반철도차량 고속철도차량 도시철도차량 궤도노반시장 전력계통시장 신호 / 통신시장 여객정보시장 [ 차량장치및부품분야의세계시장규모및전망 ] 906, , , ,215 1,032,189 1,066,251 1,101, ,896 11,789 11,682 11,576 11,472 11,368 11, ,521 20,360 21,236 22,149 23,102 24,095 25, ,578 57,745 59,998 62, ,571 10,942 11,325 11, ,210 18,537 18,871 19,210 19,556 19,908 20, ,623 3,812 4,010 4,219 4,438 4,669 4, 합계 1,018,815 1,052,243 1,086,798 1,122,472 1,159,317 1,197,372 1,236, * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 시장자료로추정 나. 국내시장 14년기준국내에서운영중인고속철도차량은시험선포함 82대 국내에서운영되는고속철도차량은 250km/h초과 ~ 300km/h 이하인차량의비중이최대 (56%) 14년 ~ 18년국가재정운용계획에서는 18년철도 / 도시철도분야투자계획을 6조 400억원으로수립 ( 국토교통부, 2015년 ) [ 차량장치및부품분야의국내시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원, %) CAGR 구분 ('13~'18) 국내시장 71,430 68,030 73,030 68,790 63,060 60,400 58, * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 시장자료로추정 223

228 철도 차량장치및부품 다. 무역현황 차량장치및부품분야의무역현황을살펴보면, 수출량의경우 12년급감추세를나타낸이후 15년까지증가하는경향을보이고있으며, 수입량의경우 14년이후감소추세 차량장치및부품분야의수출현황은 11년 4억 3,786만달러에서 12년 1억 7,626만달러수준으로급격히감소하였으며, 이후 15년까지 3억 441만달러수준으로회복 수입현황은 11년 8,430만달러에서 15년 1억 348만달러수준으로증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -8.7% 로감소하였으며, 수입금액은 5.3% 로증가하여전체무역수지는 13.2% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.06) 부터 15년(0.44) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의차량장치및부품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 차량장치및부품관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 437, , , , , % 수입금액 84,303 73, , , , % 무역수지 353, , ,197 36, , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 224

229 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 고감쇠탄성지지를통한상하진동저감기술 상하방향의승차감에는차체의굽힘변형을수반해서진동하는탄성진동이크게영향을주고있으며그저감이요구되고있음 종래는차체를대들보로보아 1차굽힘진동에차체탄성진동을비슷하게다루는경우가많았지만, 실제차체탄성진동은입체구조물로서의복잡한변형을수반하는복수의진동모드로이루어지는점, 복수의진동모드가승차감에영향을줄경우가많은점등이알려져있음 따라서효과적으로진동승차감을향상시키기위해서는차체구조나진동모드의특징에맞는대책실시와복수의탄성진동모드의동시저감이필요 진동승차감을향상시키기위해서상하기기와다이내믹댐퍼 (Dynamic damper) 를이용한진동제한방법이제시되고있음. 이는차체에스프링과댐퍼를사이에두고진동체를달아진동체의공진에의해차체의굽힘진동을없애는방법 이방법은제진대상주파수에따른스프링, 댐퍼의정밀한조정이필요한점, 단일주파수에서밖에효과를얻을수없다는점이주요한과제이며, 주행시험을이루어지고있지만실제로실용화사례는보고되지않음 [ 제진기기현수를통한차량시험 ] 진동저감을위한다른방법으로는차체에비해고감쇠재료를이용하여대상으로삼는차체탄성진동의고유진동수와같은정도내지는약간낮은고유진동수가되도록상하기기의스프링계를구성하는기술이있음 상기기술은댐퍼의고유진동수와감쇠비의조정없이넓은주파수범위에서차체의진동을저감시키고공진주파수에서의피크를충분히낮게제어할수있는가능성이있음 225

230 철도 차량장치및부품 국내의고속철도연구 국내에서는지난 2004년프랑스기술도입을통해 KTX 서비스가시작된이래 2010년국내독자기술로개발된 KTX산천이운행을시작하며관련연구와개발이활기를띠고있음. 현재기존 KTX의업그레이드와함께차세대고속철을위한연구도활발히진행되고있음 차세대고속철인 HEMU-430X는최고속도 430km/h로설계되었으며한국철도기술연구원을중심으로현대로템등국내 50여개기관이함께개발을진행하고있음 HEMU-430X는경제적주행을위한공기저항을최소화하기위해에어로다이나믹 (Aerodynamic) 디자인이적용됐으며이를통해 KTX산천대비공기저항을 10% 감소시킴. 또한차체의경량화를위해알루미늄압출재최적화를통해차체무게를 5% 가량감소시켰으며, 진동과함께소음도 5dB 가량을감소시킴 국책개발과제로진행되고있는 HEMU-500X는 2013년연구가시작됐으며최고속도 500km/h의속도를목표로하고있음. HEMU-500X의주요과제로는에너지의소비를줄이는것으로 500km/h 도달시중국이나프랑스대비약 30% 의적은에너지소비를목표로하고있음 * 자료 : 월간전기, 철도기술개발및응용동향, 2014 [ 제진기기현수를통한차량시험 ] 자기부상열차는자기부상기술과고속철도기술이합쳐진것으로낮은소음과강력한추진력을가지면서도휠과레일의접촉으로인한문제점이없다는장점을가지고있음 현재자기부상고속철은일본과독일에서개발을주도하고있으며, 2003년 12월일본의자기부상고속철인 MLX01이최고 581km/h의속도를기록한바있음 국내에서는초고속자기부상열차 (SHSM : Super High-Speed Maglev) 의연구를 2011년도부터철도연구원과관련회사, 대학등이협동해프로젝트를진행하고있음 개발중인레일방식초고속자기부상열차는궤도에설치된전기코일과차량에설치된초전도자석사이의자기력으로움직이며, 이를통해바퀴식철도의초고속화기술개발이더욱탄력을받을것으로예상됨. 특히추진시스템의핵심부품에초전도자석을사용함으로써, 차량주행에필요한전기에너지를최소 30% 이상줄일수있을것으로기대 226

231 전략제품현황분석 중국의고속철도차량개발동향 국토면적이넓은중국의경우항공기등타교통수단과의경쟁우위를확보하기위하여고속열차의지속가능최고속도및영업최고속도를 350km//h와 380km/h로향상시키기위한기술개발에주력하고있음 또한고속열차에도틸팅기능을부여하여곡선부주행시속도저감을최소화하고자노력중 대용량수송력을증강시키기위해차체폭등단면을확대시키기위한기술개발노력을기울이고있음 * 자료 : 국토교통부, 해외고속철도기술동향및우리나라발전방향연구, 2010 [ 각국차량별수송인원 ] 차량운용비용저감을위하여에너지절약이가능하고더욱경제적이면서효율적이며, 친환경적인기술개발이지속적으로진행중 속도향상에따른궤도작용하중을최소화하기위해차량시스템의축중감소기술개발에노력하고있으며, 이를위해차체경량화를토대로대차, 전장품, 휠세트등의경량화를병행추진하여알루미늄차체, 복합재료의적용확대, 소형대용량부품개발, 구성부품의단일화등경량차량개발을위한복합적이고다양한방법론을추진중 차량유지보수비용최소화를위해표준화된모듈시스템을적용하고있음. ICE-3과 ICT열차간호환성, TGV-NG 열차와 AGV의운용효율성향상을위한모듈시스템의도입등열차의성능향상을위해신규차량개발단계부터기존의운용차량과유지보수모듈화개념의호환성이최대한강조되는경향으로발전 227

232 철도 차량장치및부품 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 일반철도차량의경우열차운영속도향상을위해틸팅기술이적용된차량이개발되었으며, 궤도선형이불리한국가등에서채택, 운영중 FIAT를중심으로한이탈리아컨소시어은틸팅기술이접목된펜돌리노차량을개발하여자국및세계각국으로기술지원및차량수출을진행 Siemens는 ICE-T를개발하였으며, 독일과오스트리아의일반철도만에서의고속화운행을시작 일본은자국의틸팅열차 TEMU2000을대만에수출하여 14년부터타이페이-타이동구간에서운행을시작 대만철도국 (TRA) 은신형틸팅전동차인푸요우마호 (TEMU2000형 ) 를도입하여노선속도를 100km/h 에서 130km/h로향상 * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 [ 펜돌리노차량인 ETR610 및틸팅기술 ] 기존차량대비 1.5배의승객수송이가능한복층열차는유럽, 미국주요도시를중심으로통근용으로운영되고있으며, 기존시설물과의간섭과승객편의를고려한내부구조설계, 축중저감, 고속주행및에너지효율화기술등이주요이슈 Bombardier 는고효율대차시스템과승객의편의성을고려한복층열차내부구조를적용한 Twindexx 차량기술을보유하고있으며, 스위스, 덴마크, 폴란드, 독일, 룩셈부르크, 이스라엘등에납품하여운영중 Bombardier의 Twindexx차량은고효율대차시스템을적용하여기존차량보다에너지소비량을 50% 가량저감하였으며, 최고속도 230km/h까지주행이가능하도록개발 228

233 전략제품현황분석 고속철도차량의경우속도향상에따른궤도부담하중최소화및에너지소비량감소를위해알루미늄차체, 복합재료적용확대, 구성부품단일화등차량경량화에집중 일본은신간선 0계부터 100계까지차량경량화를위해알루미늄차체를적용 프랑스 Alstom은 07년 350km/h급고속열차인 AGV 개발시첨단소재를적용하여차량경량화를달성 독일 Siemens는 ICE3에기반한 Velaro 차량개발시알루미늄차체, 대차및윤축의경량화를통해스프링하질량을감소 독일 Fraunhofer IFAM에서는금속경량화를위해서알루미늄 foam과이를판재와결합한샌드위치경량구조물을개발하였고, Fraunhofer ICT에서는고탄성률, 내충격성을갖는폴리우레탄기반샌드위치복합재 (polyurethane-based sandwich material) 를개발 스페인철도차량제작사인 Talgo는 12년개발된최고속도 380km/h급고속열차 AVRIL에복합소재를사용하여전체중량의약 15%, 에너지소비량 31% 를절감 일본과독일은실내환경쾌적성향상, 승차감향상, 내부구조및인테리어편의성향상등승객만족도향상을위한기술을적용 일본은 FASTECH360S 시험차량을통해터널미기압저감, 대차커버 / 포장 / 팬터그래프등에서발생하는소음저감, 능동형현가장치를통한고속주행승차감향상, 차체경사장치를통한곡선통과시승차감향상기술등을적용 독일은인체공학적설계를채택하여 Velaro차량의실내인터리어및내부구조개선 자기부상열차는일본, 독일이기술을선도하고있으며, 시장선점을위해연구를지속중 일본 JR Central이개발한 MLX01은시속 603km로자기부상철도차량중가장빠른속도기록을보유하고있으며, 시장선점을위해영업운전속도 505km/h 인 L0계신칸센을개발중 독일은전자석 (EMS) 과선형동기전동기 (LSM) 를이용하는자기부상열차 (Transrapid) 를개발하여 04 년부터상하이에서운영중 중국은중저속도시형자기부상열차개발을지속적으로추진하고있으며, 관련인프라는창사와북경에서 16년경개통예정 도시철도차량은역간거리가짧아주행장치가속성능향상및경량화등을통한표정속도향상기술개발이시도중 일본한신철도는도심내완행열차속도향상을위해최고속도개선대신가감속력개선으로속도향상을도모 독일 Siemens가제작한 Combino-Supra 는현재가장긴트램 (6섹션, 53.99m) 이며, 모터, 기어, 대차등의재구성을통한경량화로, 100~110km/h 속도까지운행가능 229

234 철도 차량장치및부품 (2) 국내업체동향 고속철도차량의경우국내에서도세계시장추세에대응하여동력분산식고속철도차량기술을개발 로템에서동력집중방식에대한기술을바탕으로동력분산방식의고속철도차량제작및성능검증중 국내변압기제작사에서는동력분산식에적용되는주변압기를개발 / 제작한경험이없어 4350kVA급외국제품 ( 프랑스 JST) 을탑재하여시운전중 국내에서는경량고강도알루미늄합금을차체에적용하고있으며 CFRP, 마그네슘소재연구가계획 한국철도기술연구원 (KRRI) 을중심으로대차 차체경량화를위한소재및제조공정기술을연구하고있으며, 차세대고속철도차체제작을위하여경량고강도알루미늄합금인 A6005A 소재를적용 국내에서는한국철도기술연구원및동양강철등기업에서연구기획단계인것으로조사 자기부상철도차량의경우국내에서는도시교통난해소와고급교통수단으로대중교통서비스수준향상을위해도시형자기부상열차가개발 초고속자기부상열차는최근연구가시작되어주요핵심연구가부족 고속자기부상철도연구는기계연구원을중심으로, 시스템해석및축소모형시스템개발연구를진행하고있으나, 실규모시스템에관련연구는미진 인천국제공항자기부상철도에서상업운전을위한도시형자기부상열차 EcoBee 4개편성 ( 총 8량 ) 제작완료 고무차륜 AGT(Automatic Guided Transit : 자동무인운전경량전철 ) 는차량분야기술확보 현대로템 ( 주 ), 우진산전 ( 주 ) 등에서철도차량분야에대한관련기술을보유하고있으나, 상위시스템수준의기술확보는미미한실정 평균원소재비가 12억 5천만원수준으로평균매출의 45% 이상으로매우높은비율을차지하고있으며, 이중연료비용이평균 1,800만원으로 1.4%, 전력비가 6.2% 로상승 230

235 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 제2차철도산업발전기본계획을통해철도수송률제고, 안전성확보, 선진국수준의철도기술력강화, 핵심인력양성및해외시장으로의진출을추진 전국고속철도망조기구축을위한 KTX 고속철도망집중투자 사고유형별위험도분석에기반한체계적 종합적안전관리방안수립및시행 철도제조업육성및수출주도형 R&D 투자확대를통한미래선도기술개발촉진하고산 학 연을연계한고급철도전문인력양성체계확립 국토교통부는철도기술연구사업을통해현안해결을위한철도의수송력향상, 안전 편의향상, 건설 운영비절감, 소재 부품 장치고도화기술을확보하기위한계획을수립 국토교통 R&D 시행계획에서는 23년까지경제적인철도개발과철도산업을신성장동력으로육성하기위한중장기연구개발방향을제시 [ 철도기술연구사업의중점분야및세부기술분야투자실적및계획 ] 중점분야 철도수송력향상기술 철도안전편의향상기술 철도건설 / 운영비절감기술 철도소재 부품장치고도화기술 세부기술분야 대용량 고속화철도기술 ICT 기반고밀도철도기술 신개념철도추진 제어기술 철도사고예방 대응기술 철도안전인증체계지원기술 여객편의성및쾌적성향상기술 철도운영및유지관리기술 저비용철도인프라건설기술 친환경철도기술 고부가가치철도핵심부품기술 ( 단위 : 백만원 ) 투자비용 07년 ~ 13년 14년 15년 16년이후 547,707 50,688 40,214 66, ,613 21,712 24,190 81,070 23,100 22,059 24,226 67,984 75,983 8,016 8,959 53, , ,475 97, ,341 * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 중소기업청은철도차량 운영소재부품과철도인프라장치및부품에대해친환경도시교통수요대응과열차제어시스템의국산화에중점을둔 14년 ~ 16년기술개발로드맵을제시 철도차량 운영소재부품의경우환경친화적기술개발, 에너지절감및유지보수효율화중시, 저비용도시철도건설을요구하는환경적수요에대응하기위한개발전략을제 철도인프라장치및부품분야의경우국산열차제어시스템의신뢰성과안전성확보, 모바일통신환경발전으로인한스마트화대응, 철도궤도시스템의고효율및성능향상요구에대응하기위한기술개발을추진 231

236 철도 차량장치및부품 국가철도정책에서는철도인프라확충, 여객서비스개선, 친환경성제고, 철도산업경쟁력강화및안전성제고를목표 제2차철도산업발전기본계획 ( 11년) 녹색철도물류경쟁력강화 를추진과제로포함하고있으며, 이를통해에너지효율이높고탄소배출이적은철도물류확대를추진 제2차철도산업발전기본계획 ( 11년) 은고속철도해외진출을위하여시제차량개발, 신뢰성평가고급화기술, 인프라등기술개발을체계적으로추진하는 수출주도형 R&D 를추진과제로제시하고이를통해철도차량점유율향상목표를달성추진 제2차국가철도망구축계획 은전국주요거점의 KTX 망연결, 대도시권 30분대광역 / 급행철도망구축, 녹색철도물류체계구축, 편리한철도이용환경조성과제를추진 철도안전종합계획 ( 10년) 은선진철도운영국가 (EU 상위 15개국 ) 수준의철도안전성달성을위해사고율 10% 를추진 국토교통부는철도안전을확보하고대내외여건변화에선제적으로대응하기위해철도안전혁신팀 (T/F) 을구성 ( 15년 2월 ) 철도 R&D 활성화를위한정책토론회 ( 13년) 에서 R&D 패러다임변화를통해철도차량분야세계시장점유율향상, 수입대체효과증대등 2020비전발표 * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 [ 철도차량 R&D 의패러다임변화 ] 철도차량분야국가 R&D 의패러다임이기존차량개발중심에서핵심부품국산화로변화하였 고향후 20 년까지세계시장점유율 4 배, 수입대체효과 5 배및시장규모 9 배로확대하기위한 철도 R&D 활성화대책마련 232

237 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 차량장치및부품기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 21) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로차량장치및부품관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국과유럽의출원경향은 12년을기점으로급격한감소추세를나타내고있으며, 한국과일본의경우 13년을기점으로출원이감소하고있는것으로분석 국가별출원비중을살펴보면일본이 40.7% 로최대출원국으로차량장치및부품기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 27.9%, 한국이 21.1%, 유럽이 10.3% 의출원비중을차지 [ 차량장치및부품분야연도별출원동향 ] 21) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 233

238 철도 차량장치및부품 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 13년이후출원이급격히감소하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이점차감소 외국인의출원감소현상이두드러지는이유를살펴보면차량장치및부품기술의국내시장에대한외국인의선호도가감소하고있는것으로추정 미국의출원현황은 12년을기점으로증가추세에서감소추세에로변화하였으며, 출원인의 40% 이상이해외출원으로외국출원인에대한기술의존도가높은것으로추정 일본의경우한국과유사하게 13년이후출원이급격히감소하고있으며, 자국출원인의비율이매우높아기술적자립도가높은것으로추정됨. 유럽의출원현황은 12년이후감소추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인으로미국과유럽은자국인의출원이다소적은것으로분석 [ 국가별출원현황 ] 234

239 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 차량장치및부품분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 22) 를통하여살펴본결과차량장치및부품분야의가장높은 IPC는 B60L 기술분야가 394건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 B61D가 199건, B61FC가 189건으로다수를차지 이외에 B61L 174건, B60W 126건, F16D 124건, B60K 120건, G06F 111건, B61C 109건, B60T 102건순으로기술이투입되어있어차량장치및부품분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B61F 기술분야의수명이 16년으로가장긴것으로나타났으며, B60W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 [ 차량장치및부품분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 23) B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 9 년 B61D 철도차량의종류와차체세부 15 년 B61F 철도차량현가장치 16 년 B61L 철도교통의안내 ; 철도교통의보안 12 년 B60W 다른종류또는다른기능의차량용부품의관련제어 ; 하이브리드차량에특별히적합한제어시스템 ; 특정의단일의부품의제어에관한것은아닌, 특정의목적을위한도로상의차량의운전제어시스템 3 년 F16D 회전운동의전달을위한커플링 12 년 B60K 차량의추진장치또는동력전달장치의배치또는설치 ; 복수의서로다른원동기의배치또는설치 ; 보조구동장치 ; 차량용계기또는계기판 ; 차량의추진장치의냉각, 흡기, 배기또는연료공급에관한배치 8 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 7 년 B61C 기관차 ; 동력차 10 년 B60T 차량용제동제어방식또는그부품 ; 제동제어방식또는그부품일반 8 년 22) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 23) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 235

240 철도 차량장치및부품 투입기술이가능많은 B60L 분야와융합이높게이루어진기술은 B61C 분야로나타났으며, H02M, H02J 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 B61D 분야와융합된기술은 B60H, F24F, F25B 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, B61F 분야와융합된기술은 F16F, B61C, B60G 기술로분석 [ 차량장치및부품 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 철도및기계분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 와같은연구기관과 HITACHI, MITSUBISHI ELECTRIC, TOSHIBA 등산업부품제조업체가다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는한국철도기술연구원과현대로템주식회사등 2개출원인이상위출원인으로나타나차량장치및부품관련기술을다수보유 일본의메카트로닉스전문업체인 MITSUBISHI ELECTRIC의 3극패밀리수가 59건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 일본의 NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL도 54건으로다국적시장을확보 236

241 전략제품현황분석 독일기업인 ALEXANDER MAIER 이확보한특허의피인용지수가 0.96 으로가장높게나타나 기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요 IP 시장국 ( 건수 %) 3 극 주요출원인 국가 한국미국일본유럽 IP 시 장국 종합 패밀리수 ( 건 ) 피인용 지수 주력기술분야 한국철도기술연구원 한국 % 2% 0% 1% 한국 전동차용대차및부품 RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 일본 % 1% 99% 1% 일본 브레이크및전력공급기술 HITACHI 일본 % 0% 85% 6% 일본 철도차량용구동장치및전력변환장치 MITSUBISHI ELECTRIC 일본 % 21% 59% 15% 일본 철도차량용공조장치 TOSHIBA 일본 % 10% 84% 6% 일본 전력공급및변환장치 NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL 일본 % 26% 44% 16% 일본 전동차용대차및부품 현대로템주식회사 한국 % 0% 0% 0% 한국 전동차용대차및부품 KAWASAKI HEAVY 일본 % 6% 84% 8% 일본 전동차용대차및부품 SCHAEFFLER TECHNOLOGIES 독일 % 87% 0% 13% 미국 철도차량용축상베어링 ALEXANDER MAIER 독일 % 71% 0% 29% 미국 철도차량부품 237

242 철도 차량장치및부품 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대로템주식회사의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는우진산전의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대로템주식회사, 한국철도공사, 현대자동차, 현대다이모스, 서울메트로, LS산전등이있으며, 중소기업의주요출원인은우진산전, 유진기공산업, 햘롬엔지니어링, 오성기전, 렘코, 금천씨스템등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면연구소 / 공공기관인한국철도기술연구원의출원이다수나타났으며, 대학은한밭대학교, 서울과학기술대학교, 고려대학교, 광운대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 238

243 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 차량장치및부품분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나차량장치및부품기술은대기업의독점구조가다소높은것으로나타나대기업에의한시장지배력이높은것으로분석되었으며, 차량장치및부품관련제반기술은원천기술및높은기술력을요구하는분야로중소기업의경쟁력이낮은것으로분석됨 [ 차량장치및부품분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 차량 / 대차 차량및대차기술고속철도기술, 차체설계기술, 열차관련전장품등 현대로템현대중공업 우진산전유진기공산업동성중공업 열차관련전장품 현가 ( 댐퍼 ) 장치및제동시스템 차량제어를위한제동시스템기술현가 ( 댐퍼 ) 장치기술철도차량용기어박스철도차량용감속기브레이크패드 현대로템 샬롬엔지니어링유경제어유진기공산업메르센코리아대원강업한국크노르브레이크호이트한국우진정밀 차량제어를위한제동시스템기술, 현가 ( 댐퍼 ) 장치기술, 철도차량용기어박스, 철도차량용감속기, 브레이크패드등 차상급전및하이브리드추진기술 전력공급급전장치기술하이브리드추진기술 현대로템현대중공업 LS 산전 그린파워텍 CT&T ATT R&D 우진산전대양전기공업오성기전 전력공급용급전장치기술, 배전반기술, 변압기및리액터기술등 구조제품 차륜, 차축, 윤축프론트카바사이드프레임기타구조제품관련기술 LS 산전 S&T 중공업남양공업대성전기두원공조유진기공대원강업 ADS Rail 화성써모주은기공신형이엔지흥일기업 차륜, 차축, 윤측, 프론트카바, 사이드프레임, 언더프레임, 차량내외장재등 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 239

244 철도 차량장치및부품 나. 중소기업기술수요 차량장치및부품분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 차량장치및부품분야중소기업은최근에철도차량인프라부품및제동시스템기술과관련된기술개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인에너지절감및경량화기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 차량장치및부품분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 차량장치및부품 철도차량인프라 ( 내외장 ) 부품 철도차량운전실독립형친환경 AC/DC 겸용냉난방장치기술 AC/DC 겸용냉난방장치철도차량연결기용에너지흡수장치 ( 변형튜브 ) 개발고속철도차량용탄성너클방수및배수성능향상을위한접이식덮개판의기능이부여된철도용신축이음장치수밀형배수장치의기능향상및유지보수가용이한철도용신축이음장치댐퍼시험기를활용한철도차량용유압댐퍼개발철도차량내장재진공 Hot press 성형기술철도차량용조명시스템 철도차량용고성능인슐레이션개발 환기구미세먼지제거시스템 철도차량공기조화장치 축상고무스프링제조기술등 제동시스템 분해, 조립기능의철도용분리형스페리칼받침 고속도차단기개발친환경고성능제동라이닝기술정밀정위치정차제어시스템기술등 240

245 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 차량장치및부품기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 차량장치및부품기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 16개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 차량장치및부품기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 24) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 25) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 차량장치및부품기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 24) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 25) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 241

246 철도 차량장치및부품 [ 차량장치및부품분야키워드클러스터링 ] [ 차량장치및부품분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 self steering, railway 5~11 1. Self-steering device for railway vehicle 2. SELF-STEERING RAILWAY BOGIE 3. Minimising wheel wear by optimising the primary suspension stiffness and centre plate friction of self-steering bogies 클러스터 02 friction, cushion, impact, 13~15 1. Friction rail skate 2. SINTERED FRICTION MATERIAL FOR HIGH-SPEED RAILWAY 3. Method and device for adapting friction coefficient to a friction clutch in a hybrid drive train 클러스터 03 steer axle, railway 19~22 1. Steered axle railway truck 2. SINGLE AXLE STEERING TRUCK FOR RAILROAD VEHICLE AND RAILROAD VEHICLE 3. Two-axle truck for a railway car and a railway car 클러스터 04 gear, automatic transmission, 5~7 1. Gear train of automatic transmission for vehicle 2. Planetary gear train of automatic transmission for vehicles 242

247 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 클러스터 10 클러스터 11 클러스터 12 클러스터 13 클러스터 14 클러스터 15 클러스터 16 damper, suspension, vibration train, speed, control rail, train, test, brake, device, wheel housing, structure, power storage, module, device coupler, guage, manufacturi ng, brake, disc, control air conditioner power source, efficient, railway electric train, drive, control, 12 5~11 9~15 15~21 7~ ~12 8~13 16~23 9~19 hybrid, train, 3~5 fuel, drive, assemble 6~7 1. Rail road freight car with damped suspension 2. Rotational Vibration Damper, Particularly For The Power Train Of A Vehicle 3. Torsional Vibration Damping Arrangement, Particularly For the Power Train of A Vehicle 1. ATC ON-BOARD SPEED CONTROLLER, TRAIN CONTROL SYSTEM, AND CONTROL METHOD 2. Vital speed profile to control a train moving along a track 3. Direct robust adaptive control of high-speed train based on nonlinear and time-varying models 1. System and Method for Testing Railroad Brake Control Valves 2. System for testing the operational integrity of a sample subject, in particular for a wheelset of railway vehicles 3. TESTING DEVICE FOR POWER TRAIN OF AUTOMOBILE 1. COMPOSITE SELF-SUPPORTING HOUSING FOR RAILWAY CAR 2. INTERIOR STRUCTURE FOR RAILWAY VEHICLE 3. RAILWAY CAR STRUCTURE 1. POWER STORAGE DEVICE OF DIRECT CURRENT ELECTRIC RAILWAY 2. POWER STORAGE DEVICE FOR RAILROAD VEHICLE 3. POWER STORAGE MODULE FOR RAILWAY VEHICLES 1. Central datum feature on railroad coupler body and corresponding gauges 2. Railway car coupler reconditioning contour gauge 3. Experiments of laser surface engineering for the green remanufacturing of railway coupler 1. BRAKE DISC FOR RAILWAY VEHICLE 2. BRAKE CONTROL DEVICE OF VEHICLE AND BRAKE CONTROL DEVICE OF MULTIPLE UNIT TRAIN 3. DISC BRAKE PAD FOR RAILWAY 4. RAILWAY VEHICLE BRAKE DISC 5. RAIL CAR BRAKE LINING 1. AIR CONDITIONER FOR RAILROAD VEHICLE 2. AIR-CONDITIONER POWER SUPPLY SYSTEM FOR MULTI-POWER SUPPLY TYPE RAILCAR 3. Control of train air conditioning systems in the stalled train event 1. VEHICLE DRIVE DEVICE FOR MULTI-POWER SOURCE-ENABLED RAILWAY VEHICLE 2. Powertrain with multiple, selectable power sources 3. Power source to wheel model of a high efficiency fuel cell based vehicle 1. Electric train control apparatus 2. Electric railway system 3. ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRIC RAILROAD 1. DRIVE TRAIN FOR A HYBRID VEHICLE 2. Drive train of a hybrid vehicle and hybrid vehicle 3. HYBRID DRIVE TRAIN 4. MULTI-FUEL AND ELECTRIC-DRIVE HYBRID POWER TRAIN AND VEHICLE USING THE SAME 1. Power train battery assembly of an electric, fuel-cell or hybrid vehicle 2. Railway vehicle and method for reducing the fuel consumption of said vehicle 243

248 철도 차량장치및부품 [ 차량장치및부품분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 철도차량속도제어시스템 train, speed, control 요소기술 02 마찰및충격완충장치 damper, suspension, vibration 요소기술 03 차량구조 ( 하우징 ) 기술 housing, structure, 요소기술 04 철도자율조향기술 self steering, railway 요소기술 05 차량연결기향상기술 coupler, guage, manufacturing, 요소기술 06 공기조화시스템 (HVAC system) air conditioner 요소기술 07 열차제동장치 brake, disc, control 요소기술 08 차량용전자제어장치 electric train, drive, control, 요소기술 09 연료제어장치 fuel, drive, assemble 요소기술 10 전력제어장치 power storage, module, device 요소기술 11 하이브리드철도차량 hybrid, train, 요소기술 12 변속장치 / 역전기 (Reversing Gear) gear, automatic transmission, 244

249 전략제품현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 차량장치및부품분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 차량시스템 동력추진 / 제어기술 철도차량속도제어시스템마찰및충격완충장치차량구조 ( 하우징 ) 기술철도자율조향기술차량연결기향상기술공기조화시스템 (HVAC system) 열차제동및진동 / 소음저감장치차량용전자제어장치연료제어장치전력제어장치하이브리드철도차량변속장치 / 역전기 (Reversing Gear) 특허 / 논문클러스터링, 기술수요 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링, 기술수요, 타부처로드맵 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술수요, 타부처로드맵 DC 모터장치 회생제동시스템 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 기술수요, 전문가추천 흡기및배기밸브 기술수요, 타부처로드맵 245

250 철도 차량장치및부품 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 차량장치및부품분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 차량부품및시스템 철도자율조향기술 차량속도제어시스템 열차운행의필수정보를전달하고취급함으로써선행열차와후속열차간안전간격을확보하는기능과함께정확성및신속성으로수송능률의향상을도모하기위해차상 ( 上 ) 에설치되는설비 철도차량의자동제어를위한시스템으로서, 궤도회로에대한허용속도준수및이를차상에전달하기위한제어시스템 DC 모터장치 GTO 싸이리스터를이용한 DC/AC 변환장치 열차추진및동력제어기술 하이브리드철도차량 직렬형하이브리드시스템 : 엔진은발전기구동용으로만사용되고, 발전기출력또는축전지로전동기를구동하여차축을회전시킨다. 또한전동기는제동시전기에너지를회생하여축전지를충전병렬형하이브리드시스템 : 엔진출력은변속기를통해차축을회전시키는동시에발전기를구동시킴. 발전기또는축전지로전동기를돌려서차축을회전시키며, 전동기는제동시전기에너지를회생하여축전지를충전 열차제동및진동 / 소음저감장치 고속철도차량의정차를위한기계식및전동식제동과제동시브레이크디스크에서발생하는진동및소음을원천적으로저감시키는기술 전력제어장치 전력변환장치 ( 추진제어장치 ), 급전계통전력안정도향상을위한무효전력제어기술 246

251 전략제품현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 차량장치및부품기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 247

252 철도 차량장치및부품 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 차량장치및부품분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 차량부품및시스템 철도자율조향기술 안전간격확보및수송능률향상 차량간격측정센서설계 차량간격측정센서시험및평가 차량간격측정센서실증 차량간격측정정확도향상 차량속도제어시스템 최적운행패턴도출및차량제어 운행에너지계측기술개발 시스템성능및신뢰성평가 98% 이상 철도운송의고효율화시스템구축 DC 모터장치 싸이리스터더블컨버터정류시스템 싸이리스터더블컨버터제어알고리즘설계 싸이리스터더블컨버터시험및평가 싸이리스터더블컨버터적용 싸이리스터더블컨버터정류시스템적용직류급전시스템개발 열차추진및동력제어기술 하이브리드철도차량 열차제동및진동 / 소음저감장치 하이브리드추진시스템개발 스퀼소음저감기술개발 연료전지추진시스템개발 스퀄소음 5dB 이상저감 디젤하이브리드추진시스템개발 스퀄소음 5dB 이상저감 시험선성능및신뢰성시험 스퀄소음 3dB 이상저감 하이브리드추진시스템의완성차적용 도시철도실내소음기준이하유지 전력제어장치 보호계전기운영기술 보호계전기운용을위한국제기준적합통신프로토콜연구 지능형전력망네트워크 (IEC-61850) 기반의주변전력기기개념설계 지능형전력망네트워크 (IEC-61850) 기반의구변전력기기개념설계 배전그리드운영 / 제어설비의설계 / 운영표준화 ( 안 ) 작성 248

253 전략제품현황분석 운행관제모니터링 시스템

254

255 전략제품현황분석 운행관제모니터링시스템 정의및범위 철도운행관제시스템은모든열차가안전하게운행되도록열차운행관리는물론각종이례상황발생시신속한복구가이루어질수있도록지휘하고, 사고를예방하며특수상황시에는초기에적극적인상황대처로신속히처리하고, 수습함으로써이용고객에대한혼란및불편을최소하시키는데목적이있음 운행관제시스템기술은운영효율화를위한기술분야로서, 운영효율화 는 RAM/LCC, ' 열차정보기록장치 ' 와 철도시스템인터페이스 로구분되며, 인프라 는 궤도, 신재생에너지활용인프라 와 운영유지및상호작용해석 으로구분되며, 기타 는 환경평가, 친환경 과 안전 / 신뢰성 으로구성정부지원정책 국토교통부는국토종합계획에서수립된국토공간의개발방향에입각하여국가기간교통망계획을수립하였고, 국가기간교통망계획의달성을위해국가철도망구축계획, 철도산업발전기본계획, 국가교통기술개발계획등이수립 국토교통과학기술진흥원은기존건설교통 R&D 중장기계획 ( 08~ 12) 이마무리됨에따라후속계획으로미래여건변화에대응하고현행과학기술정책및녹색성장기조에부합하는효과적인투자전략수립의필요성이대두대어건설교통 R&D 중장기계획 (2013~2017) 을수립 철도기술연구의비전과목표실현을위해 4대중점추진분야를도출하고, 이를 9대전략프로젝트및 62 개중점과제로추진하고있으며, 철도핵심부품및장치개발 이프로젝트내의중점과제에포함 박근혜정부의창조경제패러다임에맞추어국토교통부의철도강소기업육성을통한일자리창출및국민행복을핵심목표로한새로운철도 R&D 비전과전략을발표함에따라, 국토교통과학기술진흥원은새로운 R&D 전략으로신시장창출전략을추진중중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 우수한국내 IT기술활용가능 국가R&D연구과제수행경험을통한공단기술역량보유 철도의독자적유 무선망확보를통해지능형교통체계조기구축가능기회 (Opportunity) 고속화에따라스마트철도를요구하는운영자, 이용자의니즈를충족할기회 무선열차제어, IoT 구현등의수용가능한고속 대용량데이터수요증대 노후된안전설비개량수요증가 약점 (Weakness) 철도의다양한설비간통신방식차이로효율적인서비스제공한계 민간통신사업자대비가시적효과부족으로공감대형성어려움위협 (Threat) 철도투자환경변화에따른재원확보불투명 급속하게발전하는통신기술에부응하지못하여철도산업낙후우려 주요통신시스템의외산제품선호 중소기업의시장대응전략 정부의철도산업활성화를위한철도산업발전기본계획수립및지속적인 R&D투자로인해철도차량분야는성장세 온실가스배출의무감축과인구고령화로인한대중교통수요층과관련시장이확대될전망 맞춤형대중교통서비스제공을위한다양한철도시스템연구와기술의성숙도완성을위한관련프로세스마련 251

256 철도 운행관제모니터링시스템 핵심기술로드맵 252

257 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 철도운행관제시스템은모든열차가안전하게운행되도록열차운행관리는물론각종이례상황발생시신속한복구가이루어질수있도록지휘하고, 사고를예방하며특수상황시에는초기에적극적인상황대처로신속히처리하고, 수습함으로써이용고객에대한혼란및불편을최소하시키는데목적이있음 열차운전의통제및감시의일관성, 효율성을기하고열차의안전운행확보와지연을최소화하며지휘계통을최적화하도록시스템을구성함. 열차운행상황및수송통제에필요한정보수집, 각종감시영상을모니터링하여종합적인상황파악및원인분석으로신속하고효과적인대책을수립 운행관제시스템은일원화된지휘계통을바탕으로전구간의열차운행에필요한데이터를수집및분석하여열차운행업무의효율성및수송의안전성, 신속성을향상시키며열차제어, 운행관리, 프로그래밍을위한주컴퓨터, 통신서버, 네트워크장비등과의안전한인터페이스를통한인프라기반을담당 운행관제시스템기술은운영효율화를위한기술분야로서, 운영효율화 는 RAM/LCC, ' 열차정보기록장치 ' 와 철도시스템인터페이스 로구분되며, 인프라 는 궤도, 신재생에너지활용인프라 와 운영유지및상호작용해석 으로구분되며, 기타 는 환경평가, 친환경 과 안전 / 신뢰성 으로구성 운영효율화분야는한국의기술수준이선진국대비뒤처지고있으나, 일부기술에서는기본기술이확보되어있고로드맵수립을통하여지속적인연구개발이이루어지고있는추세 인프라분야는한국은장기로드맵수립을통한기술개발및시제품개발은이루어지고있으나본선적용에는미치지못하는실정이며, 일본, 프랑스, 독일, 영국과중국등다양한국가에서개발이진행 기타분야는일본의친환경소재개발및시스템과차체안전 / 신뢰성확보기술력이우수하며, 한국은로드맵수립을통하여기술개발진행중 [ 운행관제모니터링시스템기술 ] 운영효율화인프라기타 운행관제시스템과연계되어있는신호시스템의핵심기술이해외에의존되어있는관계로국내신호시스템의표준화가없어일관된기술개발이어려운실정에, 최근고속열차운행의증감과고속열차개발에초점을두고국내철도산업의활성화와해외진출을위한기술력확보의필요성이대두 253

258 철도 운행관제모니터링시스템 중앙집중제어설비는현장신호제어, 선로전환기제어, 열차운행상태표시기능, 자동진로설정기능, 열차운행시격의자동조정, 승객안내정보를위한운행스케쥴전송및열차다이아그램보관기능, 전차선가압정보를수신하여표시하는기능과대형표시반에열차번호를표시하여열차운행을감시및제어를종합적으로수행 대형표시반은모든궤도회로구간의열차운행상황을집중적으로감시할수있도록설치된장비이며, 이와함께궤도회록구간에열차가점유하면해당열차번호를함께현시하도록하여영업열차가기본운행계획대로정상운행을하고있는지확인할수있는장치 MMI는현장시스템장애상태를실시간으로알려줌으로써관제사로하여금신속한조치가가능토록구성 제어콘솔은관제사의마우스또는키보드를통해신호취급및열차통제업무수행 정보전송장치는관제설비와현장설비간의정보전송을위함장치로현장연동장치로부터수신되는진로설정및궤도점유등의정보를 CTC로전송및 CTC의제어정보를현장신호시스템으로전송 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ KTX- 산천신호장치및 MVB 박스 ] 정보통신설비는유 무선통신을포함하여원격으로제어하는모든관제설비와지원설비의제어명령수행및작동상태를표시 위험정보분석 대응은지진이나기상이변등위험사항에대한정보를실시간으로수신하여분석하고상황에따라열차가안전하게운행하도록하거나열차운행을중지하여안전을보장 254 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ 무선통신기반시스템개념 ]

259 전략제품현황분석 나. 범위 (1) 제품분류관점 철도교통의안전성과정시성확보를위한열차운행관리와위험정보분석및철도사고대응을위함 중앙집중제어설비 (CTC) : 프로그램화된스케쥴로열차자동제어및진로, 행선안내정보등열차운행에관한종합적인정보를제어하는열차운행제어, 열차운행을위한마스터스케쥴을평일, 주말, 휴일, 특정일로구분하여작성된계획을보관하고있으며, 운행에따른열차, 운행실적및그에따른각종통계정보를관리하고있으며, 운행중발생한각종경보, 이벤트, 운영자조작기록등을저장관리하는열차운행관리, 열차운행제어에서수행된명령을현장신호보안장치로전송하는기능을담당하며, 이와반대로현장에서변경된정보를열차운행제어와대형표시반등관제시스템에전송하는기능을담당하는정보전송장치, 전체노선을한눈에볼수있도록대형모니터판넬위에열차의이동상황과함께신호기, 선로전환기, 역이름, 궤도명, 각종경보상태등을즉시확인하고, 감시할수있도록한설비인대형표시반장치, 평상시에는구역별로나누어진담당구역관제사가해당워크스테이션을감시하고있으면서, 긴급상황발생시나현장시스템도는차량에문제가있어관제사가개입해야하는상황이발생시개입하여현장에대한통제및지시를수행하는운영조작장치로구분 전철 전력운영설비 : 수도권전동차및고속철도등전기철도운행에필요한전원을원격으로감시 제어하며전철급전계통장애시현장장애복구통제업무를수행하는전철운영설비, 전국각역소에필요한신호, 조명, 역무자동화, 동력전원등각종서비스전원을원격으로감시 제어하며전력급전계통장애시현장장애복구통제업무를수행하는전력운영설비로구분 정보통신설비 : 현장설비와관제실간에이루어지는모든정보의송수신계통에이상이발생하면이상개소에대한정보를제공하는통신설비고장안내시스템, 관제사가전국의운행중인기관사에게직접열차안전운행을위한지시가가능하도록정보교환을지원하는무선통신기술로구분 위험정보분석 대응 : 고속선터널, 교량, 교각등주요시설물에 326대의 CCTV를설치하여침입상황등발생시즉시현장확인및속도제한등관련조치를이행하는고속철도주요시설물통합감지장치, 고속선에 41개소의지진검지장치를설치하여지진의진동가속도가 40gal이상으로감지되면지진영향권내의모든열차운행을중지한뒤해당지역시설물에대한이상유무를직접확인한이후열차운행을재개시키는지진정보시스템, 기상청에서발표하는기상상황변동정보를종합적으로확인하며, 기상악화가예상되는지역에는사전에자연재해로인한사고예방조치를시행하도록지시하는종합기상정보시스템으로구분 철도사고대응 : 사고규모와지원이필요한사항을정확하게파악하고신속한대응을위해모든관계자에게긴급상황을알려대응방안을마련하도록지시하는정보수집및상황전파시스템, 종합관제실을중심으로긴급회의를소집하여대응방안을결정하고사고복구를위한응급조치를지시하는대응방안마련시스템, 철도사고가발생하여열차가정상경로로운행하지못하면다른경로로우회하여운행하도록하거나, 버스등다른교통수단으로이동하도록조치하는비상수송조치시스템으로구분 255

260 철도 운행관제모니터링시스템 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 수송운영 수송수요예측기술, 철도노선계획기술, 연계및거점수송체계구축기술, 경제성 / 재무성분석및평가기술, 철도여객및화물서비스계획및운영최적화기술 운영 / 관제 교통관제 철도교통관제기술, 열차네트워크운영계획기술, 철도운영정보기술 운행관제모니터링시스템 신호통신 열차운행제어기술 - 신호설비제어기술, 신호시스템설계기술, 통신시스템구축기술, 통신설계기술, 정보처리기술 철도신호 / 통신 열차제어기술 신호등, 제어기, 보호기, 감지기, 경량전철용열차제어시스템, 지능형열차제어시스템 (2) 공급망관점 열차제어시스템은제어하는대상에따라경량전철용, 지능형등으로구분됨. 철도통신기술의경우전송하는종류에따라아날로그전송, 멀티미디어전송으로나누어짐. 현재무선전화를이용한아날로그전송이주기능이나, 객차내의 CCTV를전송하는등의대용량멀티미디어의전송이늘어나는추세 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 운행관제모니터링시스템 열차제어시스템 통신 경량전철용시스템, 지능형시스템 아날로그전송 : 무선전화멀티미디어전송 : 대용량멀티미디어전송장치 256

261 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 우리나라는국토교통기술개발계획을매 5년마다수립하여시행중임. 2013년 2018년의제3 차국토교통기술개발계획에서철도분야는국민행복을위한빠르고, 안전하고, 경제적인철도를개발하는것을목표로설정함. 세계고속열차개발과발맞추어한국형고속철도개발중 미래철도기술개발사업은빠른철도와지능적인철도를지향하는 SMART Railroad, 안전한철도와편리한철도를지향하는 SAFE Railroad, 정확하고경제적인철도를지향하는 ECONOMIC Railroad의 3가지목표로추진중 이를통해 2022년까지 14조 2천억원의시장창출, 수입대체효과 1조 9천억원, 고용창출 20만 7 천명등의추가적파급효과가기대 세계각국은안전성, 철도수송률증대, 고속철도기술고도화등에중점을둔정책추진중 미국의연방철도국 (FRA) 에서는 5개년전략계획 (2002) 을수립하고철도사고와사상자를줄이는안전문제를최우선으로연구를수행중 일본은장거리수송에장점이있는철도의수송분담률상향추진과, 모달쉬프트실증실험을통해실용화추진중 EU는교통부문의균형있는발전과신규회원가입국과의통합을위해철도중심의범유럽교통네트워크 (TEN-T) 계획을수립하고 2030년까지 30,750km의고속철도망증설을추진중 프랑스는교통분야연구프로그램 (PREDIT3) 의수립및추진을위해 4개의정부부처 ( 연구, 교통, 환경, 산업관계부처 ) 와 2개청 ( 환경에너지관리청, 혁신청 ) 이협력하는체계를구성 영국은기술전략리더십그룹인 TSLG를통해철도기술전략인 RTS 2012를수립 독일은교육연구부의 ' 이동성과교통 ' 연구프로그램과, 특별프로그램으로 'Research Initiative Rail' 정책을수립하여추진중 철도시스템유지관리분야는유럽및아시아시장에서는대규모철도노선이구축된이후지속적인기술수요가발생되고있는분야 철도시스템유지관리분야는철도교통분야중최근 5개년특허건수평균대비낮은반면, 특허증가율평균보다높아, 최근해당분야특허출원이급증하여향후수요가많을것으로예상되는기술분야 선진국은철도시스템유지관리기준및공법에대하여신뢰성중심의유지보수연구를진행하고, 국가별로독자적인유지보수기준을보유 국내에서는모니터링의기반이되는우수한 ICT기술은갖추고있으나, 철도분야에는적극적으로도입이되고있지않은상황 특히유지관리시스템이체계적으로정리되지못하여관련해외유지관리기준을준용하고있으나, 국내철도환경여건에부합하지않는부분도존재하므로, 국내환경여건을고려한유지관리시스템정립이요구 15년도철도시스템유지관리분야의국내기술수준은최고기술보유국 ( 일본 ) 대비 81.1% 로평가 257

262 철도 운행관제모니터링시스템 (2) 산업의구조 철도운영및환경기술은차량 시설물운영을최적화하고운영상의이상발생시경제적, 환경적피해저감을최소화하는한편최단시간내에원래의기능회복및사후관리할수있도록하기위한체계 절차 기술로, 철도운영및안전, 철도환경, 철도시스템유지관리기술로구분 철도운영및안전기술은차량 시설물여건을고려하여운영 유지보수의계획 절차를수립하고운영 유지보수현황및결과를관리할뿐만아니라사고또는재해메커니즘을규명하고, 피해를저감시키거나사고를방지하기위한제반체계구현기술 철도환경기술은철도가환경에미치는부하의정량화및최소화를위해철도의계획 건설 운영단계에서자원사용과배분을최적화하고철도건설 운영으로인한환경오염을복원하기위해요구되는기술 철도시스템유지관리기술은철도교통시스템의수명주기비용최소화및최적화와경제성및안전성향상을위해차량, 시설물, 운영시스템의상태를상시모니터링하고최적으로유지관리하기위한기술 철도시설기술은철도의선로, 역시설및철도운영을위한건축물의설계, 시공, 유지관리관련제반기술로, 철도노반기술, 철도궤도기술, 철도교량 / 터널 / 역사기술, 전철 / 전력기술, 신호 / 통신기술로구분 철도노반기술은궤도를지지하는도상및노반에대한설계, 시공, 유지관리에필요한관련기술 전철 / 전력기술은열차에전기에너지를공급하기위하여선로에설치되는전차선로, 급전, 배전등전력공급설비, 역사전력공급설비, 에너지변환설비등에필요한제반기술 신호 / 통신기술은철도의특성에적합한각종통신설비를효율적으로사용하여열차의운행간격, 열차진로, 운전보안및정보화설비를취급하는종합적인열차제어및철도통신시스템엔지니어링기술 [ 운행관제모니터링시스템분야산업구조 ] 후방산업운행관제모니터링시스템전방산업 전자소자산업, 소프트웨어산업, 전기전자부품산업, 장비산업, 디지털컨버전스등 통신기기, 철도신호기, 전차선로및집전시스템, 원격제어시스템, 무선통신장치, 신호제어시스템등 철도산업, 교통산업, 서비스컨버전스, 시스템인터페이스등 258

263 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 10년부터 12년까지세계신호 / 통신평균시장규모는약 132억유로로분석 세계신호통신시장을권역별로구분할경우, 서유럽 57억유로, 아시아 33억유로, 동유럽 12억유로, 북미 9억유로순 권역별세계신호 / 통신시장은서유럽, 아시아가각각 43.1%, 24.7% 로전세계신호 / 통신시장의절반이상을차지하고있으며, 11년부터 16년까지권역별신호 / 통신시장성장률은북미, CIS, 아프리카 / 중동이타권역대비높음 서유럽, 아시아를제외한권역의신호 / 통신시장내비중은동유럽 9.1%, 북미 7.1%, CIS 6.7%, 아프리카 / 중동 4.1%, 호주 / 태평양 3.0%, 중남미 2.3% 순 북미의평균성장률은 4.8% 이며, CIS의평균성장률은 4.0%, 아프리카 / 중동의평균성장률은 3.7% 로타권역대비높은성장률이전망되며, 세계신호 / 통신시장의평균성장률 1.8% 보다높음 서유럽, 중남미, 호주 / 태평양의신호 / 통신시장평균성장률은각각 1.2%, 10.7%, -1.8% 로세계신호 / 통신시장의평균성장률보다낮은수준 세계신호 / 통신시장은 China Railway Signal & Com., Siemens, Thales, Ansaldo STS, Alstom, Invensys, Bombadier 등의상위 7개기업이전체신호 / 통신시장의 79% 를점유 China Railway Signal & Com. 에서 16% 로가장많은시장을점유하고있으며, 그다음으로 Siemens, Thales, Ansaldo STS, Alstom, Invensys, Bombardier 순 철도운영및환경기술과관련하여권역별세계여객정보시장은서유럽, 아시아가각각 42.4%, 33.5% 로전세계시장의절반이상을차지하고있으며, 11년부터 16년까지권역별여객정보시장의성장률은아프리카 / 중동, 아시아가타권역대비높음 서유럽, 아시아를제외한권역의여객정보시장내비중은북미 9.9%, CIS 4.7%, 동유럽 4.3%, 아프리카 / 중동 2.0%, 호주 / 태평양 2.0%, 중남미 1.2% 중동 / 아프리카의평균성장률은 10.3%, 아시아의평균성장률은 8.0% 로타권역대비높은성장률이전망되며, 세계여객정보시장의평균성장률 5.2% 보다높음 서유럽, 호주 / 태평양의여객정보시장평균성장률은각각 3.0%, 2.4% 로세계여객정보시장의평균성장률보다낮은수준 259

264 철도 운행관제모니터링시스템 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류전력신호 / 통신철도안전철도시스템 주요품목및기술 전력시스템및전압분석, 배전시스템분석, 전력공급해석시뮬레이션, 급전계통해석소프트웨어, 고속주행장애요인진단장비, 에너지효율시스템 무선열차제어통신시스템, LTE 통신기술, 광대역무선시스템, 위성항법장치 지진재해시뮬레이터, 구조물내진성평가기술, 구조물간동적상호작용해석기술, 철도시스템성능검증, 화재안전관련기술 유지보수 (RCM) 기술, 시설분야모니터링시스템, 철도차량모니터링기술 해외기업 Systra, Balfour Beatty, Siemens, Alstom, ABB, Lemke, DMS, Toshiba, Hitachi, GE Energy Telefunken, Deutsche Bahn, Deutsche Telekom, Alstom, Huawei, Simens RITRI, NRCC, Fogtec, Marioff Circumviana Railway, ABB 국내기업 한국전력, LS 산전, 젤파워, 인텍전기전자, PNC Tech, 우진산전 현대로템, 대아티아이, LS 산전, 삼성 SDS, 유경제어, 혁신, 신우, 금호, 대우 Eng, 삼표, 세화, 태정진척, 샬롬엔지니어링, 한국전기통신 매크로엔지니어링, 대양전기공업, 비츠로테크 현대중공업, KORAIL, GS 건설, 한터기술, 인터콘시스템스, 뷰레일미디어 다. 전후방산업환경 현재의열차기술은첨단기술과햄심기술장비의집합체로, 이는정보통신, 전력 / 전차선, 기계제조, 자동제어의하이테크기술이융합된것으로, 세계적인과학기술과제조산업의혁신능력, 종합적인국력및현대화정도를나타내는주요상징물이기도함 특히고속철도차량은기존의열차차량의차체, 대차, 제동기술이외에도견인및제어, 컴퓨터네트워크제어, 차량운행제어등핵심기술과도밀접하게연관 후방산업인전기전자산업은운행관제모니터링시스템분야의주요후방산업으로, 열차의신호및제어시스템은최신컴퓨터, 통신, 자동제어기술을하나로결합시킨통합제어및관리시스템으로서, 전자부품을제어유닛으로활용하여집중및분산제어방식을결합하여열차운행의안전성과효율성을제고시킨핵심서브시스템 신호및제어시스템은기존시스템과의호환성을보장해야하며, 속도향상시충분한안전성을확보하는것이필수적 260

265 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 운행관제모니터링시스템분야와관련하여전세계신호 / 통신시장은 12 년기준약 132 억 유로로분석되며, 철도운영및세스템과관련된기술은약 25 억유로로분석됨 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR 구분 ('13~'15) 전력계통시장 신호 / 통신시장 여객정보시장 [ 차량장치및부품분야의세계시장규모및전망 ] ,571 10,942 11,325 11, ,210 18,537 18,871 19,210 19,556 19,908 20, ,623 3,812 4,010 4,219 4,438 4,669 4, 합계 31,366 32,217 33,094 34,000 34,936 35,902 36, * 자료 : 국토교통 R&D 동향조사철도교통분야, 2015 시장자료로추정 나. 국내시장 국내신호 / 통신분야에대한기술은아직해외선진국에비해부족한상태로해외주요기술을이전받는형태로진행중 국내는 Ansaldo와 Alstom으로부터신호제어장치관련기술을이전받아국산화하였으나주로운영및유지보수측면에국한 일반정보통신기술분야는한국이선도하고있으나, 철도분야로의확산은미흡하여외산장비를일부수입하여적용 첨단 IT와네트워크기술을적용하여철도차량, 역사및시설등에대한안전정보를실시간으로감시하고사고위험을조기예측및진단하는실시간감시 / 제어시스템을개발중 철도차량및철도부품의해외진출을위한국제규격적용의필요성이증가하면서국제규격에따른안전성관리가보편화 그간네트워크측면장애복구기술개발에집중하였으나, 장애사고를미연에방지할수있는시뮬레이션기술은미흡하여예방기술필요성이요구되고있는실정 고촉철보분야유지관리분야는기준은있으나체계적으로정립이되지않은상황이며, 신뢰도기반의연구도도입단계 261

266 철도 운행관제모니터링시스템 다. 무역현황 운행관제모니터링시스템분야의무역현황을살펴보았으며, 수입량에비하여수출량이급격히감소하는추세 운행관제모니터링시스템기술의수출현황은 11년 5,019만달러에서 15년 1,634만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 5,847만달러에서 15년 7,460만달러수준으로증가하여무역수지흑자폭이대폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 24.5% 로감소하였으며, 수입금액은 6.3% 로증가하여전체무역수지는 62.9% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.08) 부터 15년(-0.64) 까지감소한것으로나타나점차국내기업의수출량이감소하고있는것으로나타났으며, 국내의운행관제모니터링시스템제품의해외시장진출이상당히저조한것으로분석 [ 운행관제모니터링시스템관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 50,196 16,659 35,987 39,417 16, % 수입금액 58,478 62, ,849 72,749 74, % 무역수지 -8,282-45, ,862-33,332-58, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 262

267 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 운영효율화를위한시스템개발필요 국내에서는경부고속철도코어시스템 ( 차량, 전차선, 신호시스템 ) 의적용시 RAM이최초로적용되었는데, 이후철도시스템을개발하는여러국가연구개발사업에서 RAM 활동이수행되거나진행중에있으며, 차량제조사들은다수의해외프로젝트에서 RAM 활동을수행하여그경험을축적 현재국내의 RAM/LCC 기술은해외선진국의기술을도입하고있는실정으로독자적으로 RAM/LCC 요구사항을수립하고이를검증하는체계및기법을적용하지못하고있으며, 이러한낮은 RAM/LCC 기술은국내철도서비스품질과경제성측면과철도산업의해외진출의하나의장애가되고있는실정 고속전철기술개발, 틸팅열차기술개발, 도시철도표준화연구개발, 도시형자기부상열차등국가연구기술개발사업및철도연의기본연구사업을통해국내적으로철도 RAM/LCC의기본기술은확보한상태 [ 시스템개발구성도 ] 운영계획시스템및 U-Rail 기반기술 열차운행병목구간에서의열차운영효율성증대를위한가변선로기술체계개발, 철도유비쿼터스구축을위한기반기술및응용기술개발과이용객편의증진을위한철도역사인프라개선을목표로기술개발진행 가변선로기술적용으로완급행및양방향운행이가능하며, 다양한종합교통정보제공및고객의편의성향상에기여 263

268 철도 운행관제모니터링시스템 [ 시스템개발구성도 ] 에너지관리시스템 (EMS, Energy Management System) 현재운용중인전기차에는 TCMS(Train Control Monitoring System) 이개발되어설치되어있으나이는열차제어에대한감시장치로서전기에너지를관리할수없음. 때문에, 전기차운전속도, 위치, 노선, 소비전력등을실시간으로취득, 분석하여전기에너지를관리하는 EMS(Energy Management System) 개발을제안 운전방법, 속도, 위치, 노선, 소비전력등을실시간으로취득분석하여분석데이터를활용에너지최소화운전방안도출가능 전기차소비전력모니터링가능. 운전상태 DB구축을통하여소비전력및구간전력량과회생전력모니터링이가능하며, 전기차의연비와소비전력요금모니터링가능 환경평가기술 일본은수년전부터철도산업전반에걸쳐전과정분석 (LCEA, Life Cycle Environment Assessment) 기법을적용함으로써철도의환경성향상을위한기반기술이구축되어있으며, 특히재활용분야에서도다양한기술을통하여선진철도기술을확보하고있는실정 21세기종합교통정책기본방향의발표로환경개선에공헌하는지속가능한교통체계로의전환및기술개발에노력하고있으며, 주된내용은철도 해운 대중교통이용촉진, 물류효율화정책등수요관리, 연도별연비성능향상목표설정, 고연비자동차개발, 친환경에너지이용촉진, 간선철도활성화등이주요골자 264

269 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 고속철도원천기술보유국인프랑스 TGV 고속열차제어시스템은 1981년개통한파리 리용 TGV sud 구간에 1세대열차제어시스템인 TVM-300시스템을개발, 적용함. 이후철도신호시스템현대화필요성과안전한열차운행을위하여디지털컴퓨터기술이도입된궤도회로에의한연속적인정보전송을제공하는 TVM-400계열의시스템이탄생 TVM-430시스템은 1991년프랑스릴르 (Lille) 에서부르셀 (Brussel) 간북부고속철도노선에적용한시스템으로자동열차제어시스템을사용하여, 매우높은안정성및가용성, 유연성을충족 최근에는시스템하부구성품간의인터페이스에의한운영및유지보수의문제점을해결하기위해기존의 TVM-430시스템의 ATC와연동장치기능을통합한 TVM-SEI 시스템을도입하여, 2007년개통된 TGV 동선에적용하여열차속도 330km/h로운행중 * 자료 : 해외고속철도기술발전동향및우리나라발전방향연구, 2012 [ TVM430 시스템의구조 ] 독일고속철도에서적용중인열차제어시스템은 LZB 시스템으로, 연속자동열차제어방식 (ATC) 의열차제어시스템으로, 지상 30~40km 간격으로설치된차량제어센터에서구배및허용속도등에관한각종데이터를인접 ATC 기계실과정보송수신후루프케이블 ( 궤도컨덕터루프 ) 를통해차상컴퓨터로송신하는것을특징으로하며, 독일, 오스트리아, 스페인등의고속철도노선에적용중 차상신호장치에서는운전지시속도를수신하여현재운행하고있는속도와비교한후다음구간의목표속도를계산하여운전하고목표속도로계산된데이터는차상에표시되며, 허용속도를초과하여운전하게되면자동적으로제동 LZB시스템에서는선로내측에 100m 간격으로회로가교차되는방식의루프케이블을설치하고, 이루프케이블을통해열차운행에필요한현장정보를차상으로전송하면차상신호장치에서정지목표거리와속도등을계산하여운전자에게열차제어정보를제공하는방식이적용되어있음 265

270 철도 운행관제모니터링시스템 일본고속선열차제어지스템인 DS-ATC는기존의 ATC시스템을개량한시스템으로지상설비에서선행열차의위치를디지털정보로변환하여차량으로전송하면, 차량에서는선행열차의위치정보를기본정보로하여곡선이나구배등의선로조건을고려한최적의제동제어를수행하는것을특징으로함 디지털 ATC의주요특징은지상설비가선행열차의위치정보즉, 현재열차의정지위치정보를궤도회로를통해디지털신호로차량에제공하는것을차량에서는차상제어장치에서선행열차와의간격제어를위한차량고유의제동패턴을생성하여제동 SAINT(Shinkansen ATC and Interlocking system) 는프랑스의 TVM-SEI와유사한시스템으로고속선 ATC와연동장치를결합한통합형열차제어시스템이며, 2008년 JR East 도호쿠-조에쓰노선에최초로적용되었으며, 운전시격단축과승차감개선, 비용및공간효율증대의특징 중국의고속철도열차제어시스템은고속철도도입초기국외열차제어시스템을도입하여운행하였으나, 최근부터는 CTCS라는중국고유의열차제어시스템표준을마련하여단계적으로 CTCS의적용을확대 CTCS는중국의통합형열차제어시스템으로유럽형표준열차제어시스템 (ETCS :European Train Control System) 과유사한시스템형태로구성되어있으며, 차상장치가코드화된궤도회로와 Eurobalise 를동시에인터페이스하는특징이있음 유럽은 1990년부터각국의상이한열차제어시스템의통합을통하여국가간상호호환성을높이기위한 ETCS를개발하여설치 운용중에있으며, 적용기술에따라 3단계 (Level1, Level2, Level3) 로분류하여사용 ETCS level 1에서는열차에대한정보전송과위치검지를위해 Eurobalise 를사용함. 기존궤도회로방식에서사용하던선로비점유인식을이용하여열차위치를확인하고, 고정폐색을활용하여열차간안전간격을확보함. 그외 Euroloop 나통신장비를추가로설치하여해당 Eurobalise 에열차가도착하기전에신호현시변화정보를수신해열차제어를수행 ETCS level 2에서는 GSM-R 을이용하여열차와 RBC( 무선블록센터 ) 사이에양방향으로정보전송을수행하며, Eurobalise 는열차의위치를확인하는목적으로만사용하며, 열차의제한속도를감시 ETCS level 3에서는 RBC 가차상신호장치로부터수신한열차위치정보및열차상태정보를토대로선로의점유상태를파악함으로써중앙제어를통하여열차간안전간격을확보하게됨. 이단계에서는열차지상검지장치를사용하지않고오직 GSM-R 과 Eurobalise 를통해서만데이터를주고받으며, 이동폐색방식을통해열차간간격을감소시킴으로써단위구간내에더많은차량을운행하게하여수송용량증대가가능 1992년 UIC( 국제철도연맹 ) 은새로운디지털무선표준화를위한요구조건을도출하기위해 EIRENE(European Integrated Radio Enhanced Network) 프로젝트를구성하였으며, 그후, 1996년열차제어는물론철도의일반적인요구조건설정을위해유럽연합에의해 GSM 기술을기반으로국제철도연맹에의해정의된사양에따라주어진새로운무선시스템프로토콜의상세기술, 개발, 시험및유효화를목적으로 MORANE(Mobile radio for Railway Networks in Europe) 프로그램을시작 1997년 6월, 상호호환가능한열차제어시스템에서 GSM-R의설치를주내용으로하는 MOU 공약에 32개철도관련기관이서명하였고, 이후 GSM-R의실행에대한협의는 MOU 공약후, 3 년이경과된 2000년 6월에채택되었으며, 현재까지 17개철도관련기관이이에서명 266

271 전략제품현황분석 특히 GSM-R의상업운전은유럽대부분의국가에서 ETCS Level2시스템의도입과함께스웨덴, 독일, 네덜란드, 영국. 이태리, 스페인이주축이되어실행중 유럽고속선에적용하기위한통신시스템연구를위해 SNCF, Siemens, Alcatel, DB 등유럽전철도운영기관및주요제작사가참여하여유럽철도전반에대한광대역 융합통신시스템을개발하는 TrainCom이라는프로젝트가진행중 이프로젝트는차량승객서비스를위한분야, 원격유지보수시스템분야, 통신인프라분야, 유럽에서표준화한차량용네트워크인 TCN(Train Communication Network) 등 GSM-R의표준을보완및제정하는 5개분야로구성 * 자료 : 해외고속철도기술발전동향및우리나라발전방향연구, 2012 [ TrainCom 프로젝트의구성 ] 독일과프랑스, 중국에서는최신광대역무선시스템및 LTE 통신기술을활용하여열차제어및정보통신등을통합하고이를활용하는기술개발을추진중 독일의 Telefunken사는다양한철도어플리케이션을위한광대역무선시스템을개발 독일 Deutsche Bahn은 14년 9월부터 Deutsche Telekom과함께고속열차 (ICE) 1등석차량에 WIFI 서비스를운용 프랑스 Alstom은중국통신회사인 Huawei와함께 CBTC를위한 LTE 4G 시험운영을준비 중국에서는다음세대무선통신기술인 LTE통신기술을고속철도에도입하기위해고속환경에서기지국전환등의연구를진행 267

272 철도 운행관제모니터링시스템 (2) 국내업체동향 철도무선제어시스템개발 : 현재수행중인도시철도용무선통신기반열차제어시스템상용화사업을일반철도및고속철도에확대적용하기위한지능형열차제어 통신시스템연구개발및실용화 무선통신기반열차제어시스템 (KRTCS) : KRTCS 의개발목표는무선통신을기반으로하는열차제어시스템의특성과문제점등을분석하여국내의환경에적합한무선통신기반열차제어시스템개발을의미 KRTCS 초기의개념은모든열차운행기능에무선을적용한다는개념하에무선랜을사용한 CBTC와유사한형태로개발개념에착수하였지만, 무선랜은열차속도가증가함에따라기술적인한계가검토됨으로서 450km/h까지의속도향상을위해서는 GSM-R과같은이동통신의사용과이를위한주파수확보가필수적인항목으로분석 KRTCS 연구개발의최종목표는시범적으로 150km/h용무선통신기반열차제어시스템을개발한후, 속도향상을통해고속철도에서필요한 450km/h 용열차제어시스템을개발하는것으로, 이는개발완료시점에즉시상용화를실현하기위해도시철도, 일반철도와고속철도로분류하여착수 1단계는도시철도에적용하기위한 KRTCS Level 1으로정의한후, 도시철도의무인운전에필요한기능을중심으로연구를추진하였으며, 250km/h, 450km/h는각각 2단계와 3단계로정의되어일반철도용과고속철도용으로구분 * 자료 : 2015 중소 중견기업기술로드맵철도운행관제시스템, 2015 [ 무선열차제어시스템구성도및무선통신망구성도 (2016 년 ) ] LTE-R 철도전용통합무선망기술개발및성능검증에기반하여 LTE-R 관련국내표준이 14년 10월한국정보통신기술협회 (TTA) 에서확정 철도전용통합무선망연구는 160km/h 이상고속및일반철도적용시증속에따른검증시험이필요하며, 기술개발및성능검증내용을기반으로한국정보통신기술협회 (TTA) 에서국내표준을확정 268

273 전략제품현황분석 한국철도시설공단은평창동계올림픽에대비하여현재개발중인 LTE-R을원주 ~ 강릉철도구간에구축하고 18년부터이에기반한서비스를제공할계획 LTE-R이구축되면, 열차내에서고속대용량데이터전송이가능하여이를기반으로한다양한서비스를제공하여차량운용효율성및고객만족도를제고할수있을것으로기대 첨단 IT와네트워크기술을적용하여철도차량, 역사및시설등에대한안전정보를실시간으로감시하고사고위험을조기예측및진단하는실시간감시 / 제어시스템을개발중 14년부터 5년간연구를추진하며실시간철도안전관제시스템개발, 실시간철도안전의사결정지원시스템개발, 기존안전검지장치성능개선및고도화개발, 실시간철도안전통합감시 / 제어시스템현장적용및검증을수행중 15년에는실시간철도사고예측알고리즘개발, 철도안전빅데이터통합플랫폼시스템요구사항및기능정의, 리스크감시사례분석및철도운영정보분석, 사고대응 SOP 개발및현장데이터체계 / 연계방안분석을시행 철도차량및철도부품의해외진출을위한국제규격적용의필요성이증가하면서국제규격에따른안전성관리가보편화 국내는유럽표준인 EN50126( 시스템수명주기에따른접근방식과각단계별 RAMS 활동규정 ), EN50128( 철도분야신호및제어시스템의소프트웨어규정 ), EN50129( 개별제품의안전보고서승인규정 ), EN50159( 철도분야신호및제어시스템의안전관련전송규정 ) 에부합하는한국표준연구추진 269

274 철도 운행관제모니터링시스템 다. 기술인프라현황 국토교통부는국토종합계획에서수립된국토공간의개발방향에입각하여국가기간교통망계획을수립하였고, 국가기간교통망계획의달성을위해국가철도망구축계획, 철도산업발전기본계획, 국가교통기술개발계획등이수립 국토교통부는박근혜정부의창조경제패러다임에따라철도강소기업육성을통한일자리창출과국민행복을핵심목표로한새로운철도 R&D 비전과전략을발표하였으며, 새로운전략에는 KTX- 산천국산화, 도시철도수출등그간축적된철도기술과핵심부품국산화를바탕으로강소기업을육성하여해외시장을공략하기위한중점추진분야와지원전략을담고있음 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ 창조경제실천을위한철도 R&D 추진방향 ] 그동안차세대고속열차 (HEMU-430X), 도시형자기부상열차등철도차량개발중심의 R&D가마무리단계에접어듦에따라, 고용창출, 국민생활불편해소등실질적인효과중심의 R&D로패러다임을전환할필요성이꾸준히제기되어, 이에국토교통부는 R&D의핵심목표에일자리창출을추가하여철도경쟁력향상, 예산절감, 일자리창출로재정립하고구체적인성과목표를설정하여집중관리해나갈계획 객관적인성과점검을위해 R&D를통한시장창출, 수입대체, 고용창출효과등사회 경제적파급효과를정량화할수있는성과지표도개발하여과제별로설정 적용할계획 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ 국토교통부 R&D 패키지지원전략 ] 270

275 전략제품현황분석 국토교통과학기술진흥원은기존건설교통 R&D 중장기계획 ( 08~ 12) 이마무리됨에따라후속계 획으로미래여건변화에대응하고현행과학기술정책및녹색성장기조에부합하는효과적인 투자전략수립의필요성이대두대어건설교통 R&D 중장기계획 (2013~2017) 을수립 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ 건설교통 R&D 중장기계획비전및목표 ] 철도기술연구의비전과목표실현을위해 4대중점추진분야를도출하고, 이를 9대전략프로젝트및 62개중점과제로추진하고있으며, 철도핵심부품및장치개발 이시스템성능향상기술프로젝트내의중점과제에포함 박근혜정부의창조경제패러다임에맞추어국토교통부의철도강소기업육성을통한일자리창출및국민행복을핵심목표로한새로운철도 R&D 비전과전략을발표함에따라, 국토교통과학기술진흥원은새로운 R&D 전략으로신시장창출전략을추진중 271

276 철도 운행관제모니터링시스템 [ 철도핵심부품및장치개발중점과제 ] 중점추진분야전략프로젝트중점과제스타과제 철도시스템성능및수송력향상 수송력향상및첨단철도기술 시스템성능향상기술 2 층고속열차기술개발 등 15 개중점과제추진 철도핵심부품및장치개발 등 11 개중점과제추진 차세대고속철도실용화기반구축 차량및인프라주요용품국산화기술개발 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 국토교통과학기술진흥원의신시장창출전략의주요내용 세계시장진출이가능한 Killer Item 발굴 : 세계시장진출이가능하고기술파급효과가큰핵심부품및소재기술확보, ICT 기술융합등을통해단번에세계시장을선점할수있는기술개발 연구조합을통한기업자율의시장확대 : 기술적과제의공동해결로개발기술공유및산업화촉진 중소기업-공공기관 R&D 협력및시장창출 : 운영기관의애로기술과중소기업의전문기술을매칭하여기업과수요처간 T2B(Tech to Biz) 추진, 공동 R&D 예산비중을 11.9(2012) 30%(2016) 로향상, 기업을대상으로시장에서필요로하는신기술수요를정기적으로조사 발굴하고, 중소기업참여독려 * 자료 : 국토교통부, 철도주요시스템및부품국산화기술개발기획보고서, 2013 [ 신시장창출 - 세계시장진출이가능한 Killer Item 발굴 ] 272

277 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 운행관제모니터링시스템기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 26) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로관련기술개발활발 각국가별로살펴보면미국출원경향은증가-감소-증가추세, 일본은지속적인감소추세, 유럽은유지하는경향을보이고있으며, 한국의경우완만한증가추세 국가별출원비중을살펴보면미국이 46.7% 로최대출원국으로운행관제모니터링시스템기술을리드하고있는것으로나타났으며, 한국이 25.3%, 일본이 22.9% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으나최근한국의출원증가추세가두드러짐 [ 운행관제모니터링시스템분야연도별출원동향 ] 26) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 273

278 철도 운행관제모니터링시스템 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이소폭증가하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이점차감소 외국인의출원감소현상이두드러지는이유를살펴보면운행관제모니터링시스템기술의국내시장에대한외국인의선호도가감소하고있는것으로추정 일본의출원현황은 10년이후지속적으로감소하는추세를나타내고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국의경우 12년이후소폭감소추세를나타냈으나, 13년이후급격히증가하는추세를보이고있으며, 외국인출원비율도같은동향을나타내고있음 유럽의경우증감을반복하고있으나매년 50건미만의출원이진행되고있으며, 출원의대부분이외국인출원으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 274

279 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 운행관제모니터링시스템분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 27) 를통하여살펴본결과운행관제모니터링시스템분야의가장높은 IPC는 B61L 기술분야가 672 건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 G06F가 270건, B60L가 166건으로다수를차지 이외에 G06Q 165건, H04W 155건, H04L 104건, H04B 74건, B61D 63건, G09B 56건, G08G 45건순으로기술이투입되어있어운행관제모니터링시스템분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B61D 기술분야의수명이 15년으로가장긴것으로나타났으며, H04W 기술분야는 3년으로가장짧은것으로분석 [ 운행관제모니터링시스템분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 28) B61L 철도교통의안내 ; 철도교통의보안 12 년 G06F 전기에의한디지털데이터처리 7 년 B60L 전기적추진차량의전기장치또는추진장치 ; 차량용자기적현가또는부양장치, 차량용전기적제동방식일반 9 년 G06Q 관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한데이터처리시스템또는방법 ; 그밖에분류되지않는관리용, 상업용, 금융용, 경영용, 감독용또는예측용으로특히적합한시스템또는방법 4 년 H04W 무선통신네트워크 3 년 H04L 디지털정보의전송 7 년 H04B 전송 8 년 B61D 철도차량의종류와차체세부 15 년 G09B 교육용또는교시용의기구 ; 맹인또는농아자와의의사를소통하기위한교습용기구 ; 모형 ; 유성의 ; 지구의 ; 지도 ; 도표 8 년 G08G 교통제어시스템 9 년 27) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 28) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 275

280 철도 운행관제모니터링시스템 투입기술이가능많은 B61L 분야와융합이높게이루어진기술은 G06Q 분야로나타났으며, H04W, H04L 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 G06F 분야와융합된기술은 H04L, G06N, G06Q 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, B60L 분야와융합된기술은 B60W, B61C, H02M 기술로분석 [ 운행관제모니터링시스템분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 전기 전자부품, 통신, 철도분야의출원인이대부분 주요일본출원인을살펴보면 HITACHI, MITSUBISHI ELECTRIC, TOSHIBA, KYOSAN ELECTRIC MFG 등전기 전자부품관련기업과 NIPPON SIGNAL, RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 등통신 / 철도기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는한국철도기술연구원과현대로템등 2개출원인이상위출원인으로나타나운행관제모니터링시스템관련기술을다수보유 상위출원인 3위로도출된일본 MITSUBISHI ELECTRIC의 3극패밀리수가 45건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, 미국의 INTEL CORP도 16건으로다국적시장을확보 276

281 전략제품현황분석 미국기업인 INTEL CORP 가확보한특허의피인용지수가 1.74 로가장높게나타나기술의파 급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 한국철도기술연구원 한국 % 1% 1% 1% 한국 철도차량모니터링시스템 HITACHI 일본 % 2% 84% 8% 일본 무선열차제어시스템 MITSUBISHI ELECTRIC 일본 % 14% 73% 8% 유럽 통신및차량통합관리시스템 NIPPON SIGNAL 일본 % 8% 73% 6% 일본 열차제어기술 RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 일본 % 0% 100% 0% 일본 전력관리및차량감시기술 현대로템 한국 % 0% 0% 0% 한국 철도차량통합제어시스템 TOSHIBA 일본 % 12% 85% 4% 일본 열차제어기술 INTEL CORP 미국 % 86% 7% 2% 미국 무선통신네트워크 한국철도공사 한국 % 0% 0% 0% 한국 열차통신기술 KYOSAN ELECTRIC MFG 일본 % 0% 100% 0% 일본 무선열차제어시스템 277

282 철도 운행관제모니터링시스템 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대로템의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는우진산전의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대로템, 한국철도공사, 서울메트로, 에스케이하이닉스, 엘지전자, 포스코아이씨티등이있으며, 중소기업의주요출원인은우진산전, 대아티아이, 유진기공산업, 티엘씨테크놀로지등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국철도기술연구원, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은우송대학교, 한국기술교육대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 278

283 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 운행관제모니터링시스템분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나대기업의독점체제경향이철도차량및부품분야에비해서는낮은것으로나타났으며, 운행관제모니터링시스템관련원천기술및높은기술력을요구하는분야는중소기업의경쟁력이다소높은것으로분석됨 [ 운행관제모니터링시스템분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 전력 전력시스템및전압분석, 배전시스템분석, 전력공급해석시뮬레이션, 급전계통해석소프트웨어, 고속주행장애요인진단장비, 에너지효율시스템등 한국전력, LS 산전 젤파워, 인텍전기전자, PNC Tech, 우진산전 전력 / 전압및배전시스템분석, 급전계통해석소프트웨어기술, 에너지효율진단기술등 신호 / 통신 무선열차제어통신시스템, LTE 통신기술, 광대역무선시스템, 위성항법장치등 현대로템, LS 산전, 삼성 SDS 대아티아이, 유경제어, 혁신, 신우, 금호, 삼표, 세화, 태정진척, 샬롬엔지니어링, 한국전기통신 유무선열차제어시스템관련기술, 열차제어관련통신기술및부품제조, 광대역무선시스템기술등 철도안전 지진재해시뮬레이터, 구조물내진성평가기술, 구조물간동적상호작용해석기술, 철도시스템성능검증, 화재안전관련기술등 - 매크로엔지니어링, 대양전기공업, 비츠로테크 수리 / 유지보수및안전관련기술, 화재 / 소방안전관련기술, 철도시스템성능검증기술등 철도시스템 유지보수 (RCM) 기술, 시설분야모니터링시스템, 철도차량모니터링기술등 현대중공업, KORAIL, GS 건설 한터기술, 인터콘시스템스, 뷰레일미디어 유지보수 (RCM) 기술, 철도차량및시설물모니터링기술등 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 279

284 철도 운행관제모니터링시스템 나. 중소기업기술수요 운행관제모니터링시스템분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015 년 ) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 운행관제모니터링시스템분야중소기업은운행중인철도및철도관련시설물에대한모니터링기술, 통합관제및차량간통신을위한통신시스템과관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인 ICT기술과의융복합기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 운행관제모니터링시스템분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 운행모니터링시스템 철도차량용주변압기온도제어용감지및트립시스템철도차량의장애물및탈선감지장치자동안전검사모니터링시스템 IoT 융복합센서활용열차접근검지시스템열차스마트운행스케쥴링시스템상황인식철도동선유도시스템신호기연동 RFID 시스템 운행관제모니터링시스템 철도차량용통신시스템 철도차상신호장치기술철도용다정보전송가청주파수궤도회로장치기술유무선이동형네트워크인프라장치통합무선망기반열차무선 VoIP 통화시스템 Gbps 급 POF 네트워크기술멀티채널시리얼광컨버터기술 LTE 기반 IoT 기술활용재난경보시스템 280

285 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 운행관제모니터링시스템기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 운행관제모니터링시스템기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 15개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 운행관제모니터링시스템기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 29) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 30) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 운행관제모니터링시스템기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 29) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 30) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 281

286 철도 운행관제모니터링시스템 [ 운행관제모니터링시스템분야키워드클러스터링 ] 282 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 클러스터 02 클러스터 03 클러스터 04 optical signal, receiver, transmitter wireless sensor, network frequency, control high-speed, train, control [ 운행관제모니터링시스템분야주요키워드및관련문헌 ] 9~ ~20 4~6 1. RAILROAD CROSSING AND ADJACENT SIGNALIZED INTERSECTION VEHICULAR TRAFFIC CONTRO7L PREEMPTION SYSTEMS AND METHODS 2. RAILWAY SIGNALING SYSTEM WITH REDUNDANT CONTROLLERS 3. A railway signal control system by optical LAN and design simplification 1. Method of reliable radio communication network duplication for high speed train and radio communication-based high speed train control system using the same 2. WIRELESS COMMUNICATION NETWORK SYSTEM 3. Traffic constraints in a mmwave wireless network 1. Frequency control apparatus and method for railway wireless communication 2. Studying a control concept for high-frequency train transport 3. Smart travelling with radio frequency identification 1. HIGH TRAIN SAFETY CONTROL SYSTEM COLLECTING INFORMATION ON VEHICLE 2. Wheel-type ultra high speed railway system 3. An analysis on standardization management of high-speed railway construction 4. Development of a high-speed rail transmission system using digital signal processors for railway signalling