제 출 문 요 약 문 한국산업기술진흥원장 귀 하 Ⅰ. 제 목 본 보고서를 주변국 동향파악을 통한 전기차 핵심부품 소재 연구 (지원기 간:2010. 1. 8 ~ 2010. 4. 30) 과제의 최종보고서로 제출합니다. 2010. 4. 30 연구회명 : 주변국 동향파악을 통한 전기차 핵심부품 소재 연구회 (총괄책임자) 한 창 수 (인) 총괄책임자ː 한 창 수 참여연구위원ː 유 승 을 " ː 정 찬 황 " ː 정 도 현 " ː 구 영 모 " ː 현 정 은 " ː 이 현 동 " ː 문 형 태 " ː 이 대 웅 " ː 박 영 일 " ː 홍 정 표 " ː 김 점 수 " ː 차 남 진 주변국 동향파악을 통한 전기차 핵심부품 소재 연구 Ⅱ. 연구의 목적 및 필요성 전세계적인 전기자동차 개발 붐에 따라 우리 정부의 전기자동차산업 활성 화 방안 의 효율적인 정책지원을 위해서 현 자동차 부품산업을 파악하여 전기 자동차산업으로의 전환 또는 기술개발 가능한 부품소재에 대한 정확한 분석 이 필요함. 현재 자동차산업은 대일무역역조 현상이 증가하고 있으며 추후에는 중국 에서 부품소재를 수입하는 추세가 계속 증가될 것으로 예상되고 있음. 이러한 현실에서 전기자동차 산업을 육성하기 위해서는 outsourcing 제품과 insourcing 제품에 대해 분석하여 실정에 맞는 기술개발 전략이 필요하며 다음 과 같은 목적으로 연구하고자 함. o 전기자동차에 대한 주변 국가의 동향 파악을 통한 국가적인 대응 전략 수립 및 핵심부품 소재의 발굴 o 대일무역역조 및 중국의 부품소재 수입증가에 대응하기 위한 전기자동 차 부품소재 기술개발 부품을 발굴하여 주변국 시장진출 시 부담 감소 o 자동차 부품업계의 전기자동차 핵심부품 및 소재 개발 활성화
Ⅲ. 연구내용 및 범위 목 차 본 연구는 전세계적인 전기자동차 기술개발 및 실용화의 추세에 따라 주 변 국가의 전기자동차에 대한 연구 및 생산, 국가전략 및 지원정책의 분 석을 통해 향후 전기자동차 기술개발시 도움이 될 수 있는 부품소재기 술로드맵을 작성코자 하였음. 이를 위해 일본과 중국의 전기자동차 실용화 계획 등이 분석되었고 현재 전기자동차용 부품소재 중 배터리, SiC 소자, 영구자석, 레졸버 등 핵심부품에 대한 기술 등이 분석되었음. 또한 일본과 중국의 전기자동차 기술개발로 드맵이 분석되었고 외 관련 정책과 지원제도도 분석되었음. 연구결과 도출을 위한 분석기법으로 전기자동차용 부품을 5개 분류, 30개 부품으로 분류하였고 각 부품에 대해 전문위원의 기술적인 검토를 거쳐 기술 분류표가 작성되었음. 분류표에서는 및 을 비교하였으며 현재 세계 최고수준과 수준의 정량적 비교를 통해 기술격차 및 2011년말 세 계 수준의 부품개발 가능성을 조사하였으며 개발지표를 Insoucing과 Outsourcing의 5단계로 나눠 이에 해당하는 부품 및 구성품으로 분류하여 분 석되었음. 이들 자료를 기초로 하여 전기자동차 부품소재 기술로드맵을 작성할 예정 임. Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의 연구회에서 작성한 전기자동차 부품소재 기술로드맵 은 2011년 전기자동 차 조기양산체제와 2015년 소형자동차 10%를 전기차로 생산하기 위해 단기간 선택과 집중이 필요한 부품소재를 발굴하는 형태로 활용할 수 있음 제 1 장 서 론 ----------------------------------------------------- 1 제 1 절 연구회 활동의 필요성 ------------------------------------------ 1 제 2 절 연구회 활동의 목표 -------------------------------------------- 13 제 3 절 연구회 활동의 추진체계 및 추진방향 ------------------- 14 제 2 장 본 론 --------------------------------------------------- 19 제 1 절 주변국 전기자동차 및 관련부품소재 분석 -------- 19 제 2 절 주변국 전기자동차 기술개발로드맵 분석 -------------- 30 제 3 절 외 관련 정책 및 지원제도 조사 분석 - 35 제 4 절 연구결과 도출을 위한 분석기법 및 프로세스 -------- 45 제 5 절 전기자동차용 핵심 소재ㆍ부품 상세 분석 ------------- 47 제 6 절 전기자동차 부품소재 기술로드맵 ------------------------- 80 제 3 장 결 론 --------------------------------------------------- 84 부 록 ----------------------------------------------------------------- 86
제 1 장 서 론 제 1 절 연구회 활동의 필요성 - 화석연료는 연소로 인한 CO 2와 유해 배기가스를 배출하는 등, 에너지 측 면뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 문제를 유발하고 있어 UN에서는 2009년을 기후변화의 해 로 지정하여 온실가스 배출량을 줄이기 위한 각 국의 노력을 촉구함. 1-1-1. 세계환경변화 및 전기자동차 개발 동향 o 전 세계적으로 한정된 석유자원(가채년수 약 41년)과 급박한 환경문제(2012 년 이후 환경규제 강화)를 극복하기 위해 세계적으로 자동차 규제가 강화 되고 있음. - 중국, 인도, 브라질, 러시아 등 신흥 공업국의 산업 가속화 등에 따라 석 유자원의 수요가 급증하고 있어 자원의 고갈 문제가 점차적으로 현실화 되고 있음. - 전체 CO 2 배출량 중 수송분야가 차지하는 비중은 약 20%에 해당하기 때문에 CO 2 규제에 의한 파급효과가 가장 큰 분야임. 따라서 각국에서는 수송분야를 CO 2 저감 우선 분야로 정하여 정부차원에서 연비 규제를 강 화하여 배출량 저감을 목표로 정책을 강화하고 있음. (2009. 7. 6 녹색성장 위원회, 지식경제부, 환경부 자동차 연비 및 온실가스 기준 개선방안 ) <각국의 연비규제 목표수치> <세계 석유 소비 및 가격> - 1 - Source: BP Statistical Review 2008 () 2012년 승용차 연비목표 현재 승용차 12.4 kml에서 17 km/l 이상 또는 배출가스 140 g/km 이하로 설정(제작사별 적용비율 2012 년 30% ~ 2015년 100%) (미국) 2016년 승용차 연비목표를 16.6 km/l로, 업체별 평균연비목표 - 2 -
를 15.1 km/l로 설정 (일본) 차량무게별 연비목표제에 따라 현재 6.4~21.2 km/l에서 2015 년 7.4~22.5 km/l로 설정 (중국) 차량무게별 최저연비제에 따라 현재 15.2 km/l에서 2015년부 터 17.9 km/l로 설정 (유럽) 회사별 평균 CO 2 배출량을 현재 158 g/km에서 2020년 95 g/km으로 규제 Source: World Energy Outlook 2009, IEA <미국 자동차 시장 전망> Source: EV Roadmap 2009, IEA <세계 자동차 시장 전망> o 친환경자동차 중 CO 2 감축에 가장 효과적인 전기자동차의 수요가 점차적 으로 증가할 것으로 전망되며 세계적인 자동차시장 추이에 대응하기 위하 여 국가적인 정책수립 및 세제지원 등이 이루어지고 있음. - IEA(World Energy Outlook 2009) 발표에 의하면 CO 2 규제 등에 의해 2020년 ICE 차량 비율이 53%까지 낮아질 것을 전망함. 대체되는 47%의 친환경자동차는 하이브리드자동차(34%), 플러그인 하이브리드자동차(9%), 전기자동차(4%), 연료전지자동차 포함)이며 2030년에 전기자동차 비율을 10%로 예측함. 2008년 미국 자동차시장(1,355만대)을 기준으로 보면 전기자동차 비율이 5%만 되어도 년 생산량이 약 68만대(2020년 이후)에 해당하며 이 수치는 2008년 자동차 업체가 미국에 수출한 차량 대수인 66만대와 비슷한 수치에 해당 - 각국의 전기자동차 지원정책은 공통적인 CO 2 감축의 목표를 가지고 있 지만 자국의 자동차산업을 보호하고 세계시장에서의 기술 경쟁력을 조 기에 확보하기 위한 형태로 이루어짐 (미국) 전기자동차 개발 자금융자 지원, 보조금 지급 친환경자동차 생산시 대출지원(80억 달러) : 포드(하이브리드차, 전기 - 3 - - 4 -
차), 닛산(전기차), 테슬라(전기차) R&D 분야 외 대량생산체제를 갖출 수 있도록 전기차 관련 자동차, 부품 및 소재업체에 보조금 지원(24억 달러) 전기자동차용 2차전지 분야 개발 지원 : A123(Cell), Johnson Controls-Saft(Cell), CPI(활물질), EnerDel(활물질), 3M(활물질), Celgard (분리막) 등 10개 도시에 공공서비스 부분에 전기차 1,000대를 보급하여 시범운행 ( 08~ 11) 자동차산업 구조조정 및 진흥계획( 09~ 11년) : 현재 승용차의 생산능 력을 확대하면서 50만대의 순수전기차, 마일드 하이브리드 및 풀 하이 브리드 등의 전기자동차 생산 계획. 연구개발비 100억 위안을 투입하여 전기차 중점 연구 (일본) 구매보조금 지급, 세금면제, 산관학 공동 배터리 기술개발 추진 2010년 소형 EV, 2015년 플러그 인, 2030년 전기차 본격 보급목표 충전 주유소 정비, 안전성 확보 등의 제도 정비 차세대 자동차 전지 프로젝트( 07~ 11년, 49억 엔/년) 2008년부터 2015년까지 일본 우정그룹 산하 우편사업회사는 경트럭 2 만 2천대와 업무용 승용차 1천대를 모두 전기차로 교체할 예정 (유럽) 승용차 CO 2 배출량 규제를 통한 기술개발 지원 E3CAR(Energy Efficient Electrical Car) : 유럽 11개국, 33개 자동차 제조업체와 연구기관이 참여해 전기자동차의 효율을 1/3 이상 증대시 키기 위한 공동 프로젝트( 09~ 11년, 4,400만 유로) 영국, 전기차 보급을 위해 2,500만 파운드 지원 계획 : 2009년 말부터 340대의 전기차 및 하이브리드를 런던 등 8개 지역에 보급(미니 뉴 E, 미쓰비시 i-miev) 독일, 2008년 10개년 전기차 국가개발계획 발표 : 2020년까지 1백만 대, 2030년까지 5백만 대 전기차 보급을 목표 (중국) 석유의 대외의존도(2007년 석유 수입의존도 43%)가 급격히 증가하 는 것을 방지하기 위하여 석유 의존도가 낮은 전기자동차 핵심부품인 배 터리 관련 제조 기술에 지원 2000년대 초부터 10년간 약 20억 위안의 자금을 투입하여 전기자동차 관련 기술을 개발(배터리 제조 기술은 세계적인 수준) o 세계 각국의 전기자동차 활성화 정책에 발맞추어 관련 자동차, 부품업체 의 기술개발 및 생산 계획 발표되고 있으며 전기차 생산량을 점차적으로 증대시키고 있음. - 전기자동차는 주요 세계 완성차 중심의 생산계획이 발표되고 있으며 현재 중국의 BYD 사가 가장 공격적인 목표로 추진 중에 있음. BYD는 원래 배터리업체로 지난해 12월 도요타보다 진전된 기술의 플러그-인 하이브리드를 양산해 전 세계를 놀라게 한 바 있으며 "2025년에 도요타 제치고 세계 1위를 하겠다."고 야심찬 포부 표방 (미국) Project Better Place사는 미래의 자동차는 전기자동차가 될 것이며 표준화된 축전지를 이용하여 완성차업체는 축전지없는 차량을 생산 하고 축전지는 판매시 딜러에 의해 장착되어 충전 또는 축전지 교체 로 실용화한다는 아이디어로 Morgan Stanley 등에서 4억달러의 투 자를 받음. 2008년 1월 르노-닛산과 이스라엘의 첫 번째 전기자동차 및 충전시설을 세우기로 MOU 맺음. Li-Ion 축전지를 탑재하고 일충 전주행거리 200 km, 7천번의 충전이 가능한 전기자동차를 계획중. 도 로상에 주차미터기와 비슷한 형태의 충전소 및 고속도로 휴게소 등 에 세차장 같은 형태의 배터리 교환소를 설치할 계획임. GM은 일본업체에 비하여 HEV 시장 진입이 늦어서 HEV 개발보다 는 실용적 EV 개념의 PHEV로 친환경자동차 선도 이미지 구축 도모. 2010년 세계최초 PHEV Volt (전기주행 40mile) 출시 예정(LG화학 社 - 5 - - 6 -
전지 탑재) 중 포드는 2009년 세단형 하이브리드 Mercury Milan 및 Fusion 을 판 매하고 있으며, 2012년경에는 리튬 이차전지를 적용한 PHEV를 상용 화 예정. 2009년에 40 kwh급 리튬 이차전지를 탑재한 PHEV인 F150 (컨셉카, 픽업트럭) 발표 크라이슬러는 4,800만 달러 규모의 전기차 생산 계획을 정부에 제출 하였고 닛산, 치루이 등과 제휴하여 2010년에 전기차를 출시할 계획 (타운&컨트리 미니밴, 짚 랭글러 SUV, 닷지 스포츠카 3종) 테슬라는 전기자동차인 2010년형 스포츠카 로드스터 스포트 소개 함. 전기차이지만 100 km/h에 도달시간이 3.7초이며 1회 충전으로 390 km 주행 가능 Fisker Automotive는 20 kwh 용량의 리튬이차전지를 탑재하여 80 km이상의 순수 전기차 구동거리를 확보한 KARMA를 제작 발표하였 으며 1만대 이상을 판매할 계획 (일본) 도요타는 1997년 10월 Split 방식을 적용한 세계최초 HEV Prius 를 월 1,000대 양산 개시한 이래, 현재 Prius, Camry HEV, Highlander HEV, LS600h, GS450h, ESTIMA HEV 등 다양한 차종 라인업을 통하여 HEV 시장과 기술을 선도하고 있음. 2010년 경차 베이스의 EV 출시 계획이며, 이후 iq베이스 차량(1회 충전 후 80km 주행)으로 근거리용 소형차량으로 2012년부터 출시 계획. 기존 배터리의 단점인 무게를 획기적으로 개선 가능한 공기전지 개발을 진행 중 닛산(르노닛산)은 차세대 환경차량으로 EV 개발 및 해외 보급을 위 해 활발히 노력하고 있으며 2010년 미국판매를 목표로 함. 또한 2012년 중국 시장 EV 도입 계획 추진 미쓰비시는 전기차인 i-miev'를 2009년 생산량 1천 대로 계획하였 으며 2010년 1만 대 판매를 목표로 하고 있으며 더불어 PSA와 제휴 하여 유럽 전기차 시장에 전기차 생산량을 확대할 계획 (유럽) 노르웨이 업체인 Th!nk는 전기차 Th!nk City 를 2008년부터 노르웨 이 및 일부 유럽 국가에서 출시하여 2009년 미국 시장 진출을 추진 중이며, 북미 현지 생산을 고려 중. 또한 2010년 두 번째 전기차인 Th!nk Ox'를 출시할 계획 르노-닛산는 4개의 다양한 모델(플루언스, 캉구, 트위지, 조이)을 선 보이며 전기자동차 세계시장에 출시 중에 있음. 2011년 플루언스 Z.E 를 시작으로 전기차 대량양산을 계획 중. 특히, 미국, 이스라엘, 덴마 크, 일본, 중국 등 여러 나라와 전기차 공급 계약을 체결하여 전기 차 대중화를 주도하고 있음. 다임러벤츠는 리튬이온 배터리 기술을 보유한 독일 에보닉과 합자회 사를 설립해 전기자동차 배터리를 본격적으로 생산할 예정이며 2010 년 스마트 전기차를 미국에 판매 계획 폭스바겐은 미래 전략 모델인 E-UP!'을 발표하였고 신소형 패밀리 카 모델을 2013년 양산 예정. 특히, 전기차의 핵심인 배터리는 중국 BYD사와 제휴하여 전기차 시대를 대비 PSA는 미쓰비시 i-miev 를 기반으로 공동 개발한 'ion'을 2010년 말 유럽시장에 출시할 계획 (중국) BYD는 독자 개발한 하이브리드 모델인 F3DM 을 2008년에 판매 개 시하였으며, 현재 F6DM 을 새롭게 개발하여 판매하고 있음. 중국정 부 20대, 중국건설은행에서 60대를 구매할 계획으로 알려짐, 특히, 워 렌 버핏이 2억 3천만 달러를 투자(10% 주식)함으로써 세계 전기자 동차의 핵으로 부상 중. 또한 중국정부의 전기차 차량 지원이 BYD 에 집중되어 이루어지고 있음. 이스라엘 IDB와 합작계약을 체결하여 이스라엘 독점판매 및 서비스 권리를 위임 받았으며 IDB를 통한 유 럽진출 계획 중( 10년 유럽시장, 11년 미국시장 진출계획) - 7 - - 8 -
1-1-2. 전기자동차용 부품소재 o 현재 전기자동차의 경우 배터리에 모든 초점이 맞추어져 있으나 전기자동 차의 양산을 위해서는 배터리 외 모터, 인버터, 차체, 샤시, 공조, 전동 화부품, 경량소재 등의 다양한 차량 부품기술이 중요함. - 전기자동차 핵심기술인 배터리는 범세계적인 기술제휴가 이루어지고 있 으나 모터, 인버터, 차체, 샤시, 공조, 전동화부품 등은 자국의 기술수준에 의해 좌우되는 부품이므로 기술제휴가 어려운 현실임. - 현재 자동차산업은 대일무역역조 현상이 증가하고 있으며 추후에는 중 국에서 부품소재를 수입하는 추세가 계속 증가될 것으로 예상되고 있 음. 이러한 현실에서 전기자동차 산업을 육성하기 위해서는 outsourcing 제품과 insourcing 제품에 대해 분석하여 실정에 맞는 기술개발 전략이 필요함. (대일무역역조) 원천기술 및 핵심기술 확보 부족으로 반도체 자동차 등 주력산업의 수출 생산증가가 핵심부품 소재의 대일수입으로 직결되는 구조적 문제점 상존 05년 부품 소재 대일무역적자는 161억불로 전체 대일무역 적자 244억불의 66%에 해당( 06년에는 156억불로 감소) 91~ 06년 동안 全 산업 대일 무역수지 적자 누계 2,236억불 중 부품 소재 무역수지 적자 누계는 1,711억불로서 76.5%를 차 28.9( 06) 중국진출 외국인투자 기업에 의한 현지 부품소재업체 육성 및 모국의 부품소재업체 동반진출 추세 가속 중국진출 자동차부품업체 : 보쉬, 덴소, ZF, 칼소닉칸세이, 모비스, 만 도 등 최근 중국이 한국, 일본, 대만 등으로부터의 부품소재 수입증가율 현저 히 감소 o 우리 정부가 2011년 전기자동차 양산체제를 확립하기 위해 발표한 전기 자동차산업 활성화 방안 의 효율적인 정책지원을 위해서는 현 자동차 부품산업을 파악하여 전기자동차산업으로의 전환 또는 기술개발 가능 한 부품소재에 대한 정확한 분석이 필요함 - 글로벌 자동차시장 위기 이후 우리 자동차산업의 한 단계 도약을 위한 모멘텀을 마련하고 녹색성장과 녹색 소비문화를 선도하기 위하여, 차세대 자동차산업의 주요 영역으로 부상할 전기자동차 산업을 육성 강화하기로 결정. 09녀 10월 8일 제33차 비상경제대책회의에서 전기자동차의 기술개 발 실증 보급지원 등을 골자로 하는 전기자동차산업 활성화방안 을 발표 배터리 등 전기자동차 핵심부품 기술개발 지원 전기자동차 주행 및 안전기준, 충전시설 설치 기준 등 법 제도 정비 시범생산 및 도로운행 실증사업 지원 공공기관 및 일반 소비자 대상 보급지원 (중국 부품소재수입 증가) 중국은 98년 이후 세계의 생산기지로 전환되 면서, 전기전자, 자동차, 철강 등 중화학공업에 대한 외국인 투자를 적극 유치함에 따라 관련 부품소재의 수입이 급증 중국의 부품소재 수입 : 1,398억불( 01) 2,528( 03) 4,566( 06) 한국의 부품소재 수출 중 對 中 비중 : 15.5%( 01) 23.8( 03) o 또한, 정치, 경제, 사회적으로 연계성이 강한 주변국(일본, 중국 등)들의 전기차에 대한 연구와 국가 전략 및 시장 환경에 대한 동향을 우선적으 로 파악하여 전기차 핵심부품 및 소재 개발에 필요한 기술개발 전 략 수립이 절실함 - 9 - - 10 -
1-1-3. 연구회 활동의 목적 o 자동차 부품업계의 전기자동차 핵심부품 및 소재 개발 활성화 o 전기자동차에 대한 주변 국가의 동향 파악을 통한 국가적인 대응 전략 수립 및 핵심부품 소재의 발굴 - 전기구동의 전기차, 하이브리드차, 플러그인 하이브리드차에 대한 주변 국 기술을 파악하여 2011년 전기자동차 조기양산체제에 필요한 배 터리, 모터, 인버터 등의 핵심부품을 outsourcing 및 insourcing 부품소 재 등으로 분류하여 체계적인 지원을 가능케 함. - 내연기관 중심의 현 자동차산업에서 전기자동차산업으로 전환시 생길 수 있는 애로사항 등을 분석하고 주변국과의 기술경쟁 우위 가능성, 기 술격차해소 방안을 제시하여 핵심부품 및 소재 개발 업체의 전기자동차 산업 토착화 유도 - 전기자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 뿐만 아니라 공회전방 지장치(ISG : Idle Stop & Go)를 탑재한 내연기관 자동차에 공용으로 사용할 수 있는 핵심부품에 대한 외 부품업체 동향 파악을 통한 기 술분석 - 향후 전기자동차 양산시 세계시장에서 수요자 중심의 연비, 안전성, 편 의성 등에 요구되는 부품소재를 분류하여 기술개발 부품 발굴 o 대일무역역조 및 중국의 부품소재 수입증가에 대응하기 위한 전기자동 차 부품소재 기술개발 부품을 발굴하여 주변국 시장진출 시 부담 감소 - 자동차 중심으로 수입되는 일본, 중국 부품소재 및 업체의 을 분석하여 현실에 직면해 있는 부품업체의 전기자동차 부품소재로 전환 하거나 전기자동차 부품소재 기술을 강화하기 위한 방향 제시 - 기술분석을 통해 추후 기술개발시 요구되는 소재에 대한 범국가적 인 확보방안에 대한 제안 - 11 - - 12 -
제 2 절 연구회 활동의 목표 제 3 절 연구회 활동의 추진체계 및 추진방향 o 주변 국가의 전기차 연구 및 생산과 국가전략 및 지원정책 조사 - 주변 국가(일본, 중국) 전기차 기술개발 지원정책 - 주변 국가 전기차 관련 주요 부품소재 생산 - 주변 국가 전기차 보급 기술 정책 및 전략 o 시급한 기술개발이 필요한 전기차 핵심부품 및 소재 발굴 - 전기차 핵심부품 및 관련부품 분석 - 전기차 관련 부품의 주변 국가 대비 기술수준 - 양산체제에 필요한 핵심부품 및 소재 발굴 1-3-1. 추진체계 o 조직 구성 : 산학연 전문가 - 산 : 현대모비스, 만도, 한라공조 - 학 : 서울산업대학교, 한양대학교 - 연 : 자동차부품연구원, 전자부품연구원, 한국자동차공업협회 o 산업체 주요역할 : 전기자동차 연구/생산 조사 및 정리 o 학 연의 주요역할 : 전기자동차 국가 전략 및 지원정책 조사 o 위원별 담당분야 이름 세부담당내용 소 속 이 름 총괄운영 총괄책임 자동차부품연구원 한창수 선임 실무책임 자동차부품연구원 구영모 선임 전장시스템 현대모비스 이현동 수석 충전시스템 만도 문형태 수석 공조시스템 한라공조 이대웅 책임 연구개발 변속기시스템 서울산업대학교 박영일 교수 샤시시스템 자동차부품연구원 정도현 선임 모터시스템 한양대학교 홍정표 교수 배터리시스템 전자부품연구원 김점수 책임 외 파악 한국자동차공업협회 차남진 차장 정책조사 일본정책분석 자동차부품연구원 유승을 책임 중국정책분석 자동차부품연구원 정찬황 책임 통계분석 자동차부품연구원 현정은 연구원 - 13 - - 14 -
o 운영체계 1-3-2. 추진방향 대일무역 역조, 對 중 수입부품 조사 및 분석 (협회 및 대학) 주변 국가 정책 지원제도 조사 및 분석 (전기자동차 연구회) 주변 국가 및 전기차 기술동향 조사 및 분석 (연구원) 주변 국가 전기동력 자동차 연구/생산 조사 및 부품분류 (부품업체) (1) 연구대상 데이터 보유 및 활용방안 조사 분석 - 주변 국가의 친환경차 관련 통계기관의 자료 조사 자동차협회, 자동차관련 연구소 등의 통계자료를 조사하여 친환경차 의 생산업체 분석 현 수입 부품소재 및 향후 수입 유망한 부품소재군 분류 및 분 석 전기차 핵심부품 및 소재 발굴, 기술개발로드맵 작성 (전기자동차 연구회) (2) 연구대상 데이터 관련 기관 조사 분석 - 주변 국가 전기차 기술개발 보급 기관의 자료 분석 전기차 기술개발 보급을 담당하는 기관의 자료를 조사하여 주변 국 가의 기술개발로드맵 분석 기술정책 검토 (정부) 핵심부품 및 기술 검토 (완성차, 부품업체) 기술개발 발전방향 검토 (연구원) 장기 핵심기술 발전방향 검토 (대학) 주변 국가의 지원정책이 기술개발로드맵 형태로 진행될 경우 산업에 미치는 파급효과 분석 및 대응방안 모색 (3) 외 관련 정책 및 지원제도 조사 분석 장 단기 발전전략 도출 (전기자동차 연구회) - 주변 국가의 전기차 정책 및 지원제도에 의한 시장전계 분석 주변 국가가 전 세계시장에 미치는 영향을 조사하여 향후 전기자동 차 시장을 분석하고 세계시장을 예측 정책 및 지원제도와 주변 국가의 정책 지원제도를 조사하여 차 이점 및 강점 또는 강점을 분석하고 전기자동차산업 활성화를 위 한 기술개발 방안 모색 (4) 연구결과 도출을 위한 분석기법 및 프로세스 - 주변 국가 및 전기구동의 전기차, 하이브리드차, 플러그인 하이브 - 15 - - 16 -
리드차, 연료전지차에 대한 기술을 분석하여 전기자동차를 중심으로 현재 적용 가능한 하이브리드차, 플러그인 하이브리드차 부품소재를 분 류하고 향후 전기자동차 및 연료전지차에 적용 가능한 부품소재로 분류 안전성, 편의성 및 연비향상 등에 필요한 부품소재 (6) 총괄적 연구결과에 대한 정책적 함의 도출 (5) 심층적 조사분석을 위한 지표개발 및 적용, 지표에 따른 분석결과 도출 - 2011년 전기자동차 조기양산체제와 2015년 소형자동차 10%를 전기차로 생산하기 위한 배터리, 모터, 인버터 등의 핵심부품을 outsourcing 부품 소재와 insourcing 부품소재로 분류 또한 시급한 기술개발이 필요한 전 기차 핵심부품 및 소재 발굴 - 산학연으로 구성된 연구회의 연구결과를 주요 관 산 학 연의 관련 전문가 10인 이상에게 배포하여 개선안 등에 대한 포괄적 합의를 걸쳐 연구보고서를 작성 (7) 향후 활용방안 및 장 단기 발전전략 도출 (Non-Transformation Insourcing 부품소재) 내연기관 등의 부품소재 중 현 기술 또는 현 양산체제에서 전기자동차에 바로 적용 가능한 부 품소재 (Transformation Insourcing 부품소재) 전기자동차에 바로 적용하기는 어려우나 기술개발 지원을 통해 2011년 양산체제 시점에서는 기술 로 적용 가능한 부품소재 - 및 주변 국가 정책 지원제도를 분석한 자료와 전기차 부품군 (outsourcing, insourcing)을 바탕으로 전기자동차 핵심부품 기술개 발에 필요한 기술개발로드맵을 수립하여 2011년 전기차 조기양산체제를 구축할 수 있도록 단기 발전전략과 2015년 소형 자동차 10%를 전기차 로 생산하는 중기 발전전략, 2015년 이후 세계시장에서 기술우위를 확보 할 수 있는 장기 발전전략을 도출 (Short Term Outsourcing 부품소재) 2011년 양산체제에는 기술이 적용되기는 어려운 부품소재, 향후 2015년 대량양산 시점에 기술개발 지원으로 기술이 적용 가능한 부품소재 (Long Term Outsourcing 부품소재) 부품소재 기술을 가지고 있지만 생산보다 수입이 유리한 소모품 형태의 부품소재, 원료를 수입해야하 는 무가공 원천소재, 현재는 수입하는 것이 유리하지만 2015년 이후 전기자동차 산업의 확립을 위해서 필수적인 핵심부품소재 등 (Advanced Efficiency 부품소재) 2011년 전기자동차 조기 양산체제에 는 급박하게 필요한 부품소재는 아니지만 세계시장 진출시 요구되는 - 17 - - 18 -
제 2 장 본 론 제 1 절 주변국 전기자동차 및 관련부품소재 분석 2-1-1. 전기자동차 생산 및 전망 분석 o 후지중공업은 우선적으로 관공서나 법인을 대상으로 전기자동차 사업의 노하 우를 쌓고 배터리 비용절감이나 전기자동차 시장환경을 주시하면서 사업화를 추진할 방침임. 개인판매에 대한 계획은 발표하지 않았음. - 2009년 7월 Stella EV의 법인용 리스판매를 개시, 2011년 경승용차 Stella의 EV 개조를 계획 - 향후 전기자동차 개발에서 도요타와의 제휴를 강화할 방침임 o 도요타는 현재 하이브리드 자동차에 대한 우월적인 위치를 이용하여 지속적 으로 신형 하이브리드 자동차에 대한 시판을 계획하고 있음. - 2012년 프리우스를 기반으로 하는 플러그인 HEV 양산을 개시할 계획임 - 2012년 IQ 베이스의 근거리 커뮤터형 EV 미국시장 투입 계획 o 닛산은 전기자동차를 틈새시장이 아닌 일반 사용자들이 일상생활에서 사용가 능한 양산형 제품으로 인식하고 있으며 조기에 양산체제를 확립하여 선점효 과를 노리고 있음 - 2009년 8월 Leaf EV를 출시하였으며 2010년 일본, 미국, 유럽시장 투입 계 획. 2010년 말 일본에서 연산 5만대 규모로 생산 계획 o 미쯔비시는 경자동차를 개조한 i-miev를 통해 전기자동차에 대한 상용화를 시작하였으며 향후 구미시장으로의 투입과 i-miev 저가격차나 1000 cc급 차 량 등으로 전기자동차 모델라인을 확대하여 2013년경 연산 3만대로 전기자동 차 사업에서 흑자화를 노리고 있음 - 2009년 7월 일본내에서 i-miev의 법인유저용 판매를 개시하였음 - 2012년 i-miev 파생차량으로 화물차, 저가격차, 스포츠카 등을 발매할 계획 임. 저가격차의 경우 배터리 용량을 줄여 일충전주행거리를 100 km (i-miev 의 경우 160 km)로 단축한 사양임. 스포츠카의 경우 2007년 동경 모터쇼에 출품한 차량. - 1000 cc급 차량은 신흥국을 대상으로 개발중인 소형차량으로 전기자동차 사 양도 계획하고 있음 < 일본 완성차업체의 전기자동차 양산계획 > 업체명 차종 2009 2010 2011 2012 2013 도요타 닛산 미쯔비시 후지 중공업 근거리 커뮤터형 EV Leaf 일본과 미국, 유럽 시판, 중국 시판(2011년) i-miev 시판 홍콩, 유럽에 수출 i-miev 개조차 1000cc급 EV Plug-in Stella 차기형 EV 시판 시판 시판 미국 시판 세계 규모로 양산 시판 o 2009년 4월 상해모터쇼를 통해 9개사에서 전기자동차를 전시하였음. o 중국의 Chery사는 전기자동차 Riich M1 EV를 2009년말 ~ 2010년에 시판 한다고 발표함. o 중국의 BYD사는 전기자동차 e6를 2009 ~ 2010년에 시판할 예정이라고 발표함 - 19 - - 20 -
2-1-2. 전기자동차용 부품소재 F3 가. 배터리 F 3 D o 전기자동차에 대한 세계 각국의 정부 정책과 수요 예상에 대응하기 위하 여 주요 완성차 업체들이 일본, 중국과 기술 제휴하는 사례가 증가하고 있음(핵심기술인 배터리에 대한 기술 제휴가 높음). 또한, 일본, 중국 내 전기자동차산업을 구축하기 위해 협력체제가 급증하고 있는 추세임. o 기존의 내연기관자동차에서는 부품업체보다는 완성차가 자동차의 주도권 을 가지고 있었지만 전기자동차 시대의 주도권은 완성차가 아닌 배터 리 업체로 전환될 것으로 전망함. o LG화학, 삼성SDI에서 약진하고는 있지만 일본 업체의 해외 기술제 휴가 높은 편이며 향후 중국의 BYD가 저가 배터리를 생산하게 되면 세계 배터리 공급망이 일본에서 중국으로 변모할 가능성이 있음. <일본, 중국 업체(배터리)와 기술 제휴한 각국의 완성차업체> < 중국의 전기자동차 개발 전망 > 국가 완성차 일본 산요 히타치 도시바 LEI 파나 소닉 블루 에너지 GS 유아사 중국 BYD 미국 포드 지엠 폭스바겐 PSA 유럽 볼보 포르쉐 테슬라 퓨조 도요타 일본 혼다 미쓰비시 중국 BYD Auto - 21 - - 22 -
< 차세대 배터리 기술 로드맵 > 항 목 2008년말 2010년경 2015년경 2020년경 2030년경 2030년 이후 축전지 개요 LIB 정극 리튬이온배터리(LIB) 선진 LIB 혁신 LIB 현행(스피넬 Mn계 등) 고용량화(산화물 고용체계 등) 고전위화(불화 올리빈계 등) 혁신적 배터리 (획기적 대책 필요) LIB 전해액 LIB 부극 전지화 기술 현행(LiPF6/EC혼합 용매체 등) 내전압성ㆍ난연성(유기계) 고내전압성(이온액체계 등) 현행(탄소계) 고용량화(탄소계) 고용량화(Li합금계 등) 신전지재료 조합의 최적화/수명예측의 고정밀도 화/급속충전대응/계면저항절감/저온 등의 내환 경성 향상/안전성 확보/저가격화 금속-공기전지, 전고체전지, 다가양이온전지 등 전극/전해질 계면의 고도의 제어 등 출처:NEDO 기술개발기구 차세대 자동차용 축전지기술 개발로드맵 2008 (2009.6) o 지금까지는 리튬이온배터리의 안전성이 가장 큰 과제였지만 재료의 특성 개선으로 인해 차량탑재가 가능한 수준까지 신뢰성이 확보되었음. o 이제 가장 큰 과제로 남은 것이 가격으로서 현재 수준의 경우 1 kwh 당 20만엔 정도로서 NiMH 배터리의 2배 이상임. - 2009년 6월에 공표된 일본 NEDO의 로드맵에 의하면 전기자동차용 배터 리의 가격을 2010년에 10만엔/kWh, 2015년에 3만엔/kWh, 2030년 이후 에는 5000엔/kWh까지 인하한다는 목표가 들어있음 - 가솔린 차량과의 경쟁력 분기점이 되는 가격은 3만엔/kWh임 - 가격경쟁력 확보를 위한 방안으로는 양산효과의 최대화, 정극이나 부극 등의 기술개발, 배터리팩의 재활용 등이 있음. < Li이온 배터리 저가격화 계획 > o 또한 배터리의 에너지밀도는 전기자동차의 일충전주행거리를 결정짓는 가장 중요한 특성이나 현재의 리튬이온배터리로는 부극, 정극, 전해질의 한계로 인하여 대폭적인 향상을 기대할 수 없음. - 현재 전세계적으로 포스트리튬배터리에 대한 연구가 진행중이며 이온 액체를 이용한 리튬이온 2차전지, 전고체형 리튬이온 2차전지, 리튬공 기전지 등이 있음. - 리튬공기전지를 사용할 경우 전지를 충전하는 것이 아니라 스탠드로 정 극의 수성 전해액을 교체하고 부극의 금속 Li은 카세트 방식으로 보급하 면 충전시간 소요없이 바로 주행가능하다고 함. 나. 인버터용 SiC 디바이스 o 2008년 9월 닛산의 X-Trail FCV에 SiC제 다이오드를 사용하여 시험평가 함으로서 인버터용 파워소자의 새로운 부품으로 기대를 모으고 있음. o 인버터용 파워소자를 기존의 Si 대신 SiC를 사용하는 경우 절연파괴강도 가 10배나 되기 때문에 같은 전압에서 사용한다고 하면 두께가 1/10이면 - 23 - - 24 -
되고 저항도 1/10이면 되므로 소형화가 가능함. - 가격의 경우 SiC를 사용하면 소자 자체의 가격은 비싸게 됨 - SiC는 손실이 절반이기 때문에 방열이 편하다는 잇점이 있으며 작동온 도가 높으므로 Si가 200 인데 대하여 SiC는 300 로 높게 되므로 주위와 의 온도차이가 커져 간단한 장치로 방열할 수 있음 다. 영구자석 o 전기자동차용 부품개발을 위해서 희토류 금속의 사용이 필수적이지만 국 내의 희토류 금속 의존도는 91%가 넘으며 전 세계적으로 중국의 희토 류금속 생산량과 매장량이 각각 97%와 31%에 달하게 되어 추후 중국 이 자국의 이익을 위해 수출제한 등 자원의 무기화가 진행될 경우 완성 차업체 및 부품업계가 심각한 상황에 이르게 될 것임. < Si(좌)와 SiC(우) 소자의 구조 > <한국의 희토류금속 의존도> <중국의 희토류금속 생산량과 매장량> o 현재 자동차용 모터에서 사용할 수 있는 자석은 약하고 싼 페라이트 소 결 자석 과 강하고 비싼 네오듐계 소결 자석 의 2가지 종류임. 한때 SmCo 자석도 화제가 되었으나 네오듐계 소결자석만큼 비용이 비싸면서 성능은 낮았음. 현재 대부분의 SmCo 자석은 네오듐계 소결자석에 의해 대체되었음. - 소형 모터 : 와이퍼, 미러 등에 사용되는 수10W ~ 수100W급의 모터로서 페라이트 자석이 사용됨 - 구동용 모터 : 전기자동차나 하이브리드 자동차의 구동에 사용되는 수 10kW급의 모터로서 네오듐계 소결자석이 사용됨. < 차세대 파워 소자 대상 시장 > o 페라이트 자석과 네오듐계 소결자석의 성능과 가격 상의 차이를 메우기 위해 등장한 것이 네오듐계 본드자석임. - 25 - - 26 -
- 네오듐계 본드자석의 특징은 페라이트의 약 5배로서 현 시점에서는 비 용이 높지만 양산이 진행되는 2010년 이후에는 동등한 수준이 될 가능성 이 있음. 질량은 1/2 정도 되기 때문에 페라이트에서 네오듐계 본드자석 으로 대치되면 자동차 1대당 약 300 kg 정도 가벼워짐. - 가변자기저항형 레졸버는 고정자와 회전자, 1차측 여자권선과 2차측 유기 권선으로 구성된다는 점은 회전자권선형과 동일하지만 여자권선과 출력 권선이 모두 고정자에 위치하며, 회전자는 타원 또는 다극수의 형상으로 구조가 단순하고, 두께가 얇으며 엔코더 대비 상대적으로 정밀도, 내환경 성이 높아서 자동차용 레졸버로 주로 사용되고 있음. - 전기자동차용으로는 고정밀, 내환경성에 대한 높은 신뢰성 뿐만 아니라 차량의 연비 개선을 위해 소형화, 경량화에 중점을 두고 있음. < 차량용 모터에 사용되는 영구자석의 종류 > o 2005년 10월 부분 개량한 크라운 의 조수석 시트에 네오듐계 본드 자석 인 애지제강의 마그파인 을 첫번째로 적용하였음. - 그후 2006년 1월 신형 에스티마, 2006년 6월 신형 하이브리드 로 적용 차량을 늘려감. - 애지제강은 자동차 1대당 60~120개가 있다는 소형 모터에 사용되고 있는 페라이트 자석 시장에 네오듐계 본드자석으로 본격 참여함. 라. 레졸버 o 레졸버는 모터의 회전각과 회전속도를 감지하는 핵심센서로서 모터제어 기의 제어명령에 의하여 구동되는 모터의 운전 정보를 다시 모터제어기 로 피드백 하는 기능을 수행함. < 그린카용 모터제어시스템 구성도 > o 현재 차량에 적용되고 있는 그린카 모터용 레졸버는 모두 일본의 타마가와(Tamagawa)사의 "가변 자기 저항형" 타입으로 공급받고 있음. 타마가와사의 경우 그물망식의 특허를 통해 세계적으로 독점적 기술을 가지고 있으므로 업체의 기술개발에 한계를 가지고 있음. o RDC (Resolver to Digital Converter)는 출력된 신호의 형태는 변조된 교 류형태의 신호로서 속도와 위상각의 값을 직접 구하기에 용이하지 않으 므로 신호처리 및 데이터 변환을 위하여 사용되는 집적회로임. - 27 - - 28 -
- RDC의 선정에서 반드시 선행되어야할 과제로는 레졸버와 RDC 간 입력 및 출력 인터페이스 회로 구성임. - 또한 모터 및 외부 환경에 의한 노이즈 차폐 및 내구성 확보, 정확한 신 호 전달에 따른 레졸버 측정 정밀도 등이 중요 요소임. 제 2 절 주변국 전기자동차 기술개발로드맵 분석 2-2-1. 일본의 전기자동차 기술개발로드맵 분석 - 차세대 저공해차 기술개발사업 등을 통해 HEV/EV, 연료전지차 기술개발에 1,060억엔(1조원, 98~ 12년)을 지원. - HEV 중심에서 PHEV, EV, 연료전지차 개발 투자 확대. - 기존의 니켈 수소전지에서 리튬이차전지와 수소연료전지 개발도 함께 추진 중임. < 그린카용 모터제어시스템 구성도 > 가. 전기차용 전지 개발 방향 - 일본의 경우, NEDO 기술개발 기구에서 1992년부터 현재까지 4개의 대 형 배터리 프로젝트를 추진하고 있음. - 1992년부터 2006년 까지 대형 리튬배터리 기술개발(FY1992-2001) 및 FCV용 리튬배터리 기술개발 (FY2002-2006)이라는 2단계의 프로젝트를 수행한 뒤, 일본 차세대 배터리 기술개발 로드맵을 작성하였음. - 로드맵은 연구 개발 전략 3단계 (1) 개량( 10년), (2) 선진( 15년), (3) 혁 신( 30년) 배터리 목표에 따라 성능 및 단가를 기준으로 기술 개발 로드 맵을 작성하였음. < 日 NEDO, 차세대 배터리 기술개발 로드맵, 2006년 > - 29 - - 30 -
- 그 후 일본 정부는 NEDO를 통해 2008 차세대 자동차용 전지 기술개발 로 드맵 을 작성하여 현재 입수할 수 있는 가장 자세한 정보에 근거하여 2010 년, 2015년, 2020년, 2030년의 전기개발 목표치를 설정했음 (2009.3.) 2030년까지 리튬이온 전지가 시장을 지배하게 될 것으로 전망하고 PHEV 와 HEV에 주로 사용되는 출력밀도 지향적 전지와 전기차용으로 사용될 에 너지밀도 지향적 전지 등 두 유형의 전지 개발에 초점을 맞춤. 이에 따르면 전지(배터리팩) 비용은 2009년 3월 현재 20만엔/kWh(약 2,016 달러/kWh)에서 1년 후에는 10만엔/kWh로 반감되고 2020년에는 1/10 수 준으로 떨어질 것으로 전망됨. 이러한 전지가격의 하락은 전기차 가격의 하락으로 이어져 전기차 보급을 가속화 시킬 수 있을 것으로 전망됨. <2008 차세대 자동차용 전지 기술개발 로드맵 주요 목표> 출력밀도 지향적 전지 에너지밀도 지향적 전지 적용대상 PHEV, HEV 전기차 2009.3. 2010 2020 성능 비용 성능 비용 성능 비용 에너지밀도 : 70Wh/kg 출력밀도 : 1,800W/kg 에너지밀도 : 70Wh/kg 출력밀도 : 2,000W/kg 에너지 밀도 : 100Wh/kg 출력밀도 : 400W/kg 20만엔/kWh (약 2,016달러/kWh) 에너지밀도 : 200Wh/kg 출력밀도 : 2,500W/kg 에너지 밀도 : 100Wh/kg 출력밀도 : 1,000W/kg 10만엔/kWh 에너지 밀도 : 250Wh/kg 출력밀도 : 1,500W/kg 2만엔/kWh 자료 : 일본 경제산업성 < NEDO 의 전기자동차용 전지/커패시터 개발 전망 > - 일본 정부는 이상과 같은 전지개발 목표 하에 자동차업체와 전지업체 등 12 사 10개 기관이 참가하는 올재팬(All Japan) 체제를 구축함. 경제산업성 소관 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)는 혁신형 축전지 첨단과학 기초연구 사업 을 통해 올재팬 체제를 구축함. 자동차업계와 더불어 파나소닉 등 12사가 쿄토대학 등과 공동으로 하이브리 드카, 전기자동차(EV), 가정용 전원 등에 사용하는 차세대 전지 개발에 공 동으로 나섬. 동 사업에는 유관업계의 주요 기업이 대거 참여함. 자동차 5사 : 도요타, 닛산, 미쓰비시차, 혼다기술연구소, 도요타중앙연구소 전지 관계 7사 : GS유아사, 산요전기, 파나소닉, 히타치 맥셀, 신코베전기, 미쓰비시중공업, 히타치 제작소 대학 등 10 기관 : 교토 대학, 토호쿠 대학, 도쿄 공업대학, 와세다 대학, 고 - 31 - - 32 -
에너지 가속기 연구기구, 큐슈 대학, 리츠메이칸 대학, 산업기술종합연구소, 파인세라믹스 센터, 시즈오카 대학 - 쿄토대에 연구거점을 설치하고 참가 기업 등에서 50명 이상이 상주해 각사 가 필요한 공통의 기반기술을 개발함. 정부는 7년간 약 210억 엔을 투자해 전기자동차의 주행거리를 2020년까지 현재의 3배로 늘릴 목표임. 구체적으로는 효고 현에 있는 대형 방사광 시설 SPring-8 등 최첨단 분석 설비를 사용하여 전지재료의 열화 구조 조사 및 성능의 핵심인 리튬이온의 움직임을 실시간 관측하고, 기초적인 연구를 협력해 효율적으로 개발을 진 행시킴. 최적 재료를 설계해 2015년까지 소형전지를 제작하고 2020년 이후에는 리 튬이온 전지와는 별도로 주행거리 500km를 가능하게 하는 신형전지도 개 발할 예정임. 개발된 기술은 가정용 등의 축전지 유형에도 응용할 수 있음. 2-2-1. 중국의 전기자동차 기술개발로드맵 분석 - 자동차 산업 진흥계획 을 통해 전기자동차 등 신에너지 자동차 연구개발에 3년간 연구개발 자금 100억 위안 지원계획 발표. - 중국 과학기술부와 재정부가 공동으로 실시하는 전기차 모델 프로젝트가 2009년 1월부터 무한시(호북성) 등 6개 도시를 시작으로 개시됐음. 10개 도시 1,000대 를 슬로건으로 내걸고 있으며 3~4년 동안 10곳 이상의 중 대도시에 각각 1,000대 이상의 신에너지 자동차를 실험적으로 운행할 예정임. - 중국의 전지업체인 비야디( 比 亞 迪, BYD)는 2008년부터 PHEV인 F3DM을 판 매 개시한 이래 저가의 전기차 E6를 출시할 예정임. E6는 2009년 디트로이트 모터쇼에 출전했으며, 2009~2010년에 발매 예정 임. 전륜용 모터는 75kW와 160kW의 2종류에서, 후륜용 모터(40kW)는 탑재의 유무를 선택할 수 있음. 10여 년간의 연구를 거쳐 철인산염 을 이용한 신기술 개발을 완료하여 현 재의 리튬이온 배터리보다 안전성 면을 보다 높인 것으로 알려져 있임. E6는 1회 충전으로 400km의 항속거리가 가능하다고 밝히고 있으며, 실제 이 성능이 가능하다면, 세계 전기자동차 업계에 큰 영향을 미칠 것으로 판 단됨. - 중국 Chery Automotive 사의 경우 2009년 3월 상해 모터쇼에서 발표한 Rich M1 EV를 2010년 발매 예정이다. 탑재 모터나 Li 이온 2차 전지는 Chery 사가 독자적으로 연구 개발한 것 임. 급속 충전 설비도 개발 중이며, 이로 30분 만에 80%를 충전할 수 있다고 함. < 중국의 전기자동차 개발 지원 및 보조금 계획 > 중국의 전기자동차 개발 지원 계획 - 1600ccal만의 자동차 구입 및 취득시 기존 10%에서 5%로 감면 - 농촌 차량 업그레이드 지원 (1.3L이하 차량에 50억 위안 지원) - 친환경 자동차 개발비 지원에 100억 위안(약 2조원) 지원 - 2010년까지 10대 도시에서 각 1,00대 이상 전기차 사용 의무 - 과학기술부 장관, 2012년 까지 중국 신차판매 10%를 친환경 차량이 점 유하는 것을 목표로 함. 친환경차 보조금 지급 계획 (단위: 위안) Hybrid Pure EV Fuel-Cell 대형버스 42만 50만 60만 승용차 5만 6만 26만 - 33 - - 34 -
제 3 절 외 관련 정책 및 지원제도 조사 분석 2-3-1. 주변국가의 전기차 정책 및 지원제도 전세계 주용 국가들이 온실가스를 줄일 수 있는 방안으로 자동차를 뽑고 있으며 이에 대한 다양한 지원책을 마련하고 있음. 특히, 전기자동차는 운행 중 배출되는 온실가스가 zero이기 때문에 거의 모든 선진국이 세제감면 및 보조금 지원 등의 정책계획을 발표하고 있음. 대부분의 정책지원 형태는 새로 운 개념이라기 보다는 기존의 하이브리드차 지원정책을 개선하는 형태로 이 루어지고 있음. 지원정책이 있는 반면에 탄소부담금 제도 등과 같은 과징금을 부과하여 전기차(그린카)를 조기에 보급하기 위한 정책을 동시에 진행 중임. - 미국은 뉴 아폴로 프로젝트 18년까지 청정에너지, 그린카, 그린홈 등 에 1,500억 달러를 투자하여 500만개 일자리 창출계획 발표 - 일본의 경우에너지절약 제품 도입과 보급, 환경투자, 이산화탄소 배출량 규제 등의 사업을 통한 고용창출 계획 온실가스와 더불어 자동차의 원료는 90%이상이 석유에너지를 이용하기 때 문에 자동차에서 탈석유를 위한 노력 또한 활발히 이루어지고 있음. 특히, 스 웨덴 정부는 73~ 74년, 78~ 80년 두 차례 석유파동을 겪은 후 모든 산업에서 석유 의존도를 최소화 하기 위하여 지속적인 지원정책을 시도하여 70년 77%에 달하던 석유의존도를 31%( 05년)까지 낮추었음. 현재 최종에너지의 1/4이 재생가능 에너지 를 사용하고 있으며 2020년 석유의존도 0% 목표를 하고 있음. - 10년까지 육상 교통의 가솔린과 디젤사용을 40~50% 감축 - 산업부문 석유 사용을 25~40% 감축 - 16년까지 전력 수요의 3분의 1을 대체에너지로 공급 계획 - 20년에 모든 가정과 건물의 난방에 석유를 사용 않고 대체에너지로 사용 현재 전세계에 8억대이상의 자동차가 운행 중이며 1년에 약 300억 배럴을 소비하고 있음. 이 중 자동차는 약 15%로 보고 있기 때문에 현 추세로 석유 를 소비할 경우 약 40년 뒤 고갈될 것이라는 예측이 발표되고 있음. 세계 각국 은 경제위기를 극복하면서 지구온난화현상을 방지하기 위한 뉴딜정책과 녹색 전략을 시행하고 있음. - 35 - <미국 DOE Oil Peak 시나리오> - 영국은 수력, 풍력, 전기차 등 대체에너지 산업에 100억 파운드를 투자 하여 10만개의 고용 창출 계획이며 50년까지 전력생산시 화석연료를 사용하지 않는 탄소제로형 국가 비전 선언 - 전세계에서 가장 많은 원전을 보유한 프랑스는 20년까지 친환경 사업 에 4,000억 유로를 투입하여 녹색성장을 계획 중이며 새로운 에너지 생 산보다는 절약을 목표 - 산업발전 속도가 전문가의 예상을 뛰어넘는 형태롤 진행 중인 중국의 경우 10년 4조 위안 투자하여 환경과 에너지 분야의 녹색성장을 계획, 또한 4년간 대체에너지 사용차량을 생산하는 회사 및 구매자에서 보조 금 200억 위안 지원방침 발표 - 36 -
이러한 정책들 중 자동차 산업의 새로운 패러다임은 전기자동차라 할 수 있음. 90 00년에 전기차를 개발하여 보급하려는 시도는 있었지만 지금의 상 황에서는 온실가스저감이라는 나의 이슈 앞에 전세계의 자동차 선진국 및 개 도국이 전기차를 앞 다투어 개발 및 보급하고자 노력하고 있음. 미국 - 15년까지 100만대의 PHEV/EV 보급 및 최대 7,500달러 구매 보조금 지급 - 차세대 EV 및 배터리의 제조/개발에 24억달러 보조금 집행 계획 발표 ( 09년 8월) - 배터리 개발/EV 생산설비 건설/실증사업 등 총 48개 프로젝트 확정 자 금 지급 일본 - 20년까지 50만대의 EV 보급 및 최대 139만엔 구매 보조금 지급 (지자 체 별도) - NEDO 주관 차세대 배터리 개발 프로젝트 시작 ( 09~ 15년, 총 210억엔 규모) - 실증실험 모델사업의 EV/PHEV 타운 선정 ( 09년 도쿄 외 7개소) 유럽 - 프랑스의 경우 20년까지 200만대 EV 보급, 무공해차 관련 부품업체에 2,000만유로/년 지원 ( 06~ 10년) - 독일은 20년까지 100만대의 EV 보급, 2011년까지 배터리 등 기술개발 5억유로 지원 - 영국은 2015년까지 런던에 10만대의 EV 보급, 런던 도심 내 무료 충전 소 운영 중, PHEV/EV 구입(2천~5천파운드 지원) 중국 - 10년까지 10대 도시에서 각 1,000천대 이상 EV 사용 의무 - 친환경차량 개발비 지원에 100억위안 지원 - 12년까지 중국 신차판매 10%를 친환경차량이 점유하는 것을 목표 2-3-2. 주변국가의 시장전개 분석 다소 시행년도는 차이가 나지만 자동차를 생산하는 국가에서 대부분 12 15년에 강력한 연비 및 온실가스 규제를 시행하려고 하고 있음. 특히, 전세계 자동차의 50%이상이 미국과 유럽에 판매되고 있기 때문에 신차의 경우 각 나 라의 연비 및 온실가스 규제를 만족하는 차량이 판매되는 시장전계가 예측됨. 미국 : 단계적으로 강화된 연비규제 - 12년부터 16년까지 매년 5%씩 연비기준을 강화 - 현 연비기준 25mpg (10.5km/L)에서 35.5mpg (15.1km/L)로 강화 - 배기가스 배출량을 지금보다 30% 이상 줄이는 것을 의무화 유럽 : 자동차 CO₂배출량 규제 - 20년까지 승용차의 평균 CO 2 배출량을 95g/km로 하는 장기목표를 설 정 - 소형 상용차에 새로운 규제를 도입하여 CO 2 규제를 강화해 나간다는 계획 일본 : 세계최초 중대형 상용차 연비 기준 설정 - 15년 달성을 목표로 한층 강화된 CO2 배출량 삭감을 위한 연비기준 책정 - 세계 최초로 차량 총중량 3.5t 초과의 화물차 버스에도 연비기준 설정 중국 : 관심과 규제가 높아지는 추세 - 15년까지 자동차 평균연비를 18% 높이도록 계획 - 37 - - 38 -
- 업체별 평균연비를 적용하는 미국식 기준으로 계산할 경우 - 10년 35.8mpg(15.1km/L)에서 15년 42.2mpg(17.7km/L)로 높아짐 점하고 있으면 전세계에서 이루어지고 있는 모든 연비 및 온실가스 규 제에 현 하이브리드차량이 만족하고 있기 때문에 쉽사리 주력차종을 변 경할 것으로는 보이지 않음. 하지만, 자동차 시장의 30%이상인 유럽과 중국에서 전기차의 관심이 높아지고 있기 때문에 이에 대한 지원을 병 행하고 있음. 유럽 : 클린디젤차 전기차 연료전지차 - 일본의 하이브리드차와 같이 그린카의 선두에 유럽의 클린디젤차가 있 으며 유럽의 경우 2015년까지는 클린디젤차로 시장을 확대할 계획임. 하지만 2020년의 95g/km을 만족하기 위해서는 클린디젤차로만은 무리 가 있을 것으로 판단됨. 현재 전기차를 보급하기 위한 세급감면, 보조금 지원 등의 지원이 가장 활발히 이루어지고 있음. <각국의 자동차 CO 2 배출> 각국은 그린카 시장점유 및 내수 확보를 위해 각국의 환경, 기술수준 등을 감안한 주력차종에 집중적으로 투자하고 있으나 예측이 어려운 자동차 시장 을 감안하여 한 차종에 올인하는 정책을 추진하고 있지는 않음. 미국 : 플러그인 하이브리드차 연료전지차 - 국토가 넓고 주거지에서 다운타운까지 수십km이상의 생활권으로 이루 어져 있기 때문에 운행거리가 낮은 전기차는 미국 실정에 적합하지 않 다는 견해가 많음. 이러한 이유로 현 기술로 주행거리를 확보할 수 있 는 플러그인 하이브리드차를 우선 공급하고 향후 연료전지차로 보급하 는 형태 일본 : 하이브리드차 전기차 연료전지차 - 현재 그린카의 주력차종인 하이브리드차는 일본이 가장 많은 시장을 선 중국 : 내연기관차 전기차 - 09년 자동차 최대생산국으로 등극한 중국의 경우 지속적으로 자동차 보유대수가 증가할 것으로 보이기 때문에 내연기관의 차종이 쉽사리 변 하기는 어려울 것으로 보임. 하지만, BYD 등 자국의 배터리 업체가 생 산하는 전기차의 가격 경쟁력이 우수하여 전기차를 지원하는 방향으로 갈 것으로 예측됨. 하지만, 지속적인 GDP가 높아질 경우 장거리 주행 이 어려운 전기차의 경우 공기질 개선을 위한 시내용으로 사용되고 장 거리용은 내연기관이 대다수를 이룰 것으로 전망됨. 2-3-3. 정책동항 전기차는 09년 10월 전기자동차산업 활성화 방안 이 발표된 이후부 터 상용화하기 위한 정책이 나오고 있음. 글로벌 전기차 4대강국을 위한 발전방안(09.10월)을 발표하고 이를 위한 기 술개발과 법 제도 정비 추진 - 39 - - 40 -
- 30개 전략부품과 50개 부품기업을 선정, 14년까지 전기자동차 기술개발 에 4,000억원 투입해 핵심부품개발 집중투자 - 전기차 기술개발 지원분야 : 배터리 개발(550억원), 산업원천(885억원) 등 전기차 기술투자 촉진하기 위해 업체에 세액공제를 제공하고 시범생산 업 체의 개발비를 지원*하는 등 포괄적인 지원 추진 - 10년 30대의 전기차를 시범생산하는 업체 개발비 지원 도로에서 전기차가 달릴 수 있도록 자동차 관리법 개정( 10.1.6) - 저속전기차(NEV, Neighborhood Electric Vehicle 최고속도 60km/h 이 내, 차량 총중량 1100kg 이하 전기자동차)의 시범 도로주행 허용 - 저속전기자동차 시범 운행 지역은 앞으로 시 도가 자체적으로 결정 조기 전기차 보급이 확산될 수 있도록 차량개발 및 실증사업 실시 - 전기차 주행 모니터링 및 안전기준 보완사업 지원(예산 14억원) - 경기 과천 정부청사와 인천 환경연구단지에 충전소 시범설치 지원 (예 산 17억원) - 공공기관에만 14년까지 3년간 2,000대 이상 보급 목표 비전 목표 추진과제 단기 과제 중기 과제 세계 4대 전기자동차 강국 선점 2011년 전기차 양산체제 구축(당초대비 2년 단축) 2015년 세계 전기차시장 점유율 10% 달성 2020년 소형차의 10%를 전기차로 보급 기술개발, 실증사업, 보급사업의 단계적 추진 ❶ 기술개발 및 표준화 지원 배터리 등 핵심기술 개발 지원 그린 네트워크를 활용한 부품경쟁력 강화 우수 기술 부품의 표준화 지원 전기차 미래전략포럼 구성 운영 ❷ 관련 법 제도 정비 세액공제 대상 인정 안전성 및 성능평가 기준 마련 충전소 설치 근거규정 마련 저속전기차 도로주행 허용 내연기관차의 전기차 개조 허용 ❸ 시범생산 및 실증사업 소규모 시범생산 지원 도로운행 실증사업 실시 ❹ 보급 활성화 공공기관 대상 보급사업 일반 소비자 대상 구매 인센티브 지원 충전소 설치 지원 전기차 인식 제고 노력 전개 중장기 검토 ❺ 중장기 검토 과제 전기차 구매 판매 의무비율 할당 발전소 등 전력인프라 확충 에너지수급 전략과 연계 <전기자동차산업 활성화 방안> - 41 - - 42 -
2-3-4. 현실 2-3-5. 전기차산업 활성화를 위한 기술개발 방안 모색 00년대 전기차를 하와이에서 시범 운행한 적은 있으나 상용화에는 시기적 으로 이른 면이 있었음. 그러나 현재 추진 중인 전기차 기술의 기본바탕 을 이루고 있음. 선진국에 비하여 2 3년의 기술적 수준차이가 나고 있지만 제조기술이 우수한 상황으로 볼 때 세계시장에서 전기차의 경쟁력 을 확보할 수 있을 것으로 판단됨. 기술적으로는 가능하다고 하지만 자동차 시장의 발전방향과 속도를 섣불리 예측하기란 어려운 상황이므로 현실 에 적합한 전기차 산업의 활성화가 요구됨. 현재 자동차 기술로 12년부터 시행될 것으로 보이는 유럽기준의 연비 및 온실가스 규제를 만족시키기란 쉬운 일이 아님. 이를 해결하기 위해서는 단순히 규제를 만족하는 것이 아니라 세계시장에서 경쟁력을 확보할 수 있는 정책이 요구됨. 부품업체의 전문화, 대형화, 효율성 제고를 위해 전기차 중점육성 부품선 정 - 기존 자동차 산업에서 전기차 관련 부품생산이 가능한 업체를 발굴하여 양 산체제를 기준으로 기술지원 - 기존산업에 없는 분야인 전기차 와이어링, 충전포트, 고전압 전선에 대 한 선진기술 수준의 기술을 확보할 수 있도록 정책 지원 - 대량생산체제가 구축되어 있는 자동차 산업에 전기차 부품을 개발토록 우선지 원 하는 방식 - 배터리 관련 제품이외의 대부분이 기존 자동차산업 지원시 2 3년 안에 개발가능 - 배터리 가격을 단시간에 낮추는 것을 거의 불가능한 것으로 보고 있기 때문에 기존의 하이브리드차와는 달리 보급지원을 수만 대에 이를 때까 지 지원하여 전기차 가격을 저감 (통상적으로 신차가 1만대 이상부터는 가격저감이 수분의 1로 줄어듦) - 구동, 에너지저장, 전장, 차체/샤시, 공통 부품으로 구분하여 선택과 집중 에 의한 중점육성 부품을 선정하여 지원 - 전기자동차의 충전설비를 공용으로 사용할 수 있는 플러그인 하이브리 드차량 등과 같은 그린카 공통부품을 활용하여 제품개발 비용 및 생산 시 기 단축 <2015년 유로 온실가스배출 기준대비 2008년 출시차량 CO 2 g/km> - 43 - - 44 -
제 4 절 연구결과 도출을 위한 분석기법 및 프로세스 2011년 전기자동차 조기양산체제와 2015년 소형자동차 10%를 전기차로 생 산하기 위한 배터리, 모터, 인버터 등의 핵심부품을 outsourcing 부품소재와 insourcing 부품소재로 분류 또한 시급한 기술개발이 필요한 전기차 핵심부품 및 소재 발굴하는 형태의 프로세스를 선정함. 또한 단기, 중장기 기준의 기술 확보를 위해 구분을 함으로써 단기간 선택과 집중이 필요한 부품소재를 발굴 하는 형태로 진행 1) 전기차의 핵심부품을 선정하기 전에 전기차를 시스템별로 나누어 대분류 로 구분함 구동 부품 에너지저장 부품 전장 부품 차체/샤시 부품 공통핵심부품 2) 대분류 중에 소분류를 구분하여 세부적으로 현 세계최고기술과의 기술격 차 및 정량적 목표 등을 구체화함 소분류 부품소재의 개요 소분류 부품소재의 구성품 소분류 부품소재별 외 소분류 부품소재별 정량적 목표, 기술수준, 목표치 4) 소분류별로 나누어진 부품소재를 세분화하기 위하여 구성품의 현실적 수 준을 outsouring과 insourcing으로 구체화함. (Non-Transformation Insourcing 부품소재) 내연기관 등의 부품소재 중 현 기술 또는 현 양산체제에서 전기자동차에 바로 적용 가능한 부품소 재 (Transformation Insourcing 부품소재) 전기자동차에 바로 적용하기는 어려우나 기술개발 지원을 통해 2011년 양산체제 시점에서는 기술로 적용 가능한 부품소재 (Short Term Outsourcing 부품소재) 2011년 양산체제에는 기술이 적용되기는 어려운 부품소재, 향후 2015년 대량양산 시점에 기술개발 지 원으로 기술이 적용 가능한 부품소재 (Long Term Outsourcing 부품소재) 부품소재 기술을 가지고 있지만 생산보다 수입이 유리한 소모품 형태의 부품소재, 원료를 수입해야하는 무가공 원천소재, 현재는 수입하는 것이 유리하지만 2015년 이후 전기 자동차 산업의 확립을 위해서 필수적인 핵심부품소재 등 (Advanced Efficiency 부품소재) 2011년 전기자동차 조기 양산체제에는 급박하게 필요한 부품소재는 아니지만 세계시장 진출시 요구되는 안전 성, 편의성 및 연비향상 등에 필요한 부품소재 5) 1 5의 분석결과를 이용하여 우선순위를 결정하고 이를 활용하여 전기자 동차 부품소재 기술로드맵 을 작성 6) 전기자동차 부품소재 기술로드맵 을 시행하기 위한 전략을 제언 3) 우선적으로 지원이 필요한 부품소재(소분류)의 기술수준을 파악하기 위해 TRL 및 기술개발금을 구분함. 기술개발에 필요한 소분류별 TRL 기술격차 해소를 위한 기술개발금 및 기간 기술개발 수준에 따른 정부지원 또는 기업투자로 구분 - 45 - - 46 -
제 5 절 전기자동차용 핵심 소재ㆍ부품 상세 분석 4절에서 설명되었던 프로세스에 따라 전기자동차용 핵심 부품 및 소재 30 가지에 대한 상세 분석을 위하여 소분류별 담당위원을 선정하였고 아래와 같 이 담당위원의 책임하에 부품업체 및 관련 전문가들과의 협조에 의해 상세 분석이 이루어졌음. < 핵심 소재ㆍ부품 상세 분석 프로세스 > 총 30개의 부품 중 전지관리시스템 과 고강도ㆍ경량 비금속 소재 는 관련 전 문가의 미확보로 인하여 누락되었으나 추후 계속적인 연구에 의해 보충될 계획임. < 소분류별 담당위원 > No 대분류 소분류 담당 위원 1 구동 구동모터 한양대 홍정표 연구위원 2 부품 인버터 한양대 홍정표 연구위원 3 (3) 동력제어기 현대모비스 이현동 연구위원 4 2차전지 전자부품연구원 김점수 연구위원 5 에너지 전지관리시스템 - 6 저장 부품 슈퍼커패시터 전자부품연구원 김점수 연구위원 7 (5) 차량 충전기 만도 문형태 연구위원 8 배터리충전포트 현대모비스 이현동 연구위원 9 고전압 하네스 KATECH 한창수 총괄책임자 10 고전압 커넥터 현대모비스 이현동 연구위원 11 DC/DC 컨버터 현대모비스 이현동 연구위원 12 전장 전력분배장치 현대모비스 이현동 연구위원 13 부품 배터리전력차단기 현대모비스 이현동 연구위원 14 (9) 전력용 반도체 현대모비스 이현동 연구위원 15 필름커패시터 현대모비스 이현동 연구위원 16 전류센서 현대모비스 이현동 연구위원 17 인덕터/트랜스포머 현대모비스 이현동 연구위원 18 전용샤시 KATECH 정도현 연구위원 19 차체/ 전용차체 KATECH 한창수 총괄책임자 20 샤시 부품 전동식조향 KATECH 정도현 연구위원 21 (5) 전동식제동 만도 문형태 연구위원 22 고효율변속기 서울산업대학교 박영일 연구위원 23 고강도 경량 금속소재 KATECH 한창수 총괄책임자 24 고강도 경량 비금속소재 - 25 공통 스마트 시트 KATECH 한창수 총괄책임자 26 핵심 전동압축기 한라공조 이대웅 연구위원 27 부품 전동펌프 한라공조 이대웅 연구위원 28 (8) 전기히터 한라공조 이대웅 연구위원 29 통합냉각기 한라공조 이대웅 연구위원 30 개별냉각기(배터리) 한라공조 이대웅 연구위원 - 47 - - 48 -
<작성요령 1> 비교대상은 미쓰비시 I-MiEV와 같은 경 전기차 기준(시속 100km/h 이상) <작성요령 2> 주1) 수치/회사명/국가 순으로 작성(회사에서 개발된 사례가 아닌 경우만 연구소, 대학명 기입) 주2) 수치/기관(기관은 대학, 연구소, 회사로만 기입하고 업체명 등은 표시하지 않음) 주3) 목표치는 <별첨1>을 참조하되 잘못된 수치나 목표치가 없는 부품은 각자 작성, 만약 목표치를 정하기 어려운 것은 내용은 - 형태로 표시 2011는 2011년 전기자동차 조기양산체제시 목표치, 2015년 소형자동차 10% 전기자동차 생산에 따른 목표치 1. TRL의 개념 ㅇ TRL(Technology Readiness Level, 기술성숙도)은 특정기술(재료, 부품, 소자, 시스템 등)의 성숙도 평가, 이종기술간의 성숙도 비교를 위한 체계적인 미터법 ㅇ 미국 NASA에서 우주산업의 기술투자 위험도 관리의 목적으로 1989년 Sadin 등이 처음 TRL 도입 - 현재, 미국의 NASA, DoD, 영국의 MoD 등에서 활용 중 2. TRL의 단계별 정의 주4) <작성요령2>를 참조하여 작성, 는 현 세계최고수준 이며 는 현 수준 임 주5) 정부지원 or 기업투자 둘 중 하나만 선택, 기술수준이 높아 11년 이내 양산이 가능한 제품에 대해서는 기업투자로 선택 주6) 정부지원 또는 기업투자시 필요한 사업화 비용 주7) 부품소재 개발지표(전기차 연구회사업) - 2011년 전기자동차 조기양산체제와 2015년 소형자동차 10%를 전기차로 생산하기 위한 배터리, 모터, 인버터 등의 핵심부품을 outsourcing 부품소재와 insourcing 부품 소재로 분류 또한 시급한 기술개발이 필요한 전기차 핵심부품 및 소재 발굴 (Non-Transformation Insourcing 부품소재) 내연기관 등의 부품소재 중 현 기술 또는 현 양산체제에서 전기자동차에 바로 적용 가능한 부품소재 (Transformation Insourcing 부품소재) 전기자동차에 바로 적용하기는 어려우나 기술개발 지원을 통해 2011년 양산체제 시점에서는 기술로 적용 가능한 부품소 재 (Short Term Outsourcing 부품소재) 2011년 양산체제에는 기술이 적용되기는 어려운 부품소재, 향후 2015년 대량양산 시점에 기술개발 지원으로 기술이 적 용 가능한 부품소재 (Long Term Outsourcing 부품소재) 부품소재 기술을 가지고 있지만 생산보다 수입이 유리한 소모품 형태의 부품소재, 원료를 수입해야하는 무가공 원천소재, 현재는 수입하는 것이 유리하지만 2015년 이후 전기자동차 산업의 확립을 위해서 필수적인 핵심부품소재 등 (Advanced Efficiency 부품소재) 2011년 전기자동차 조기 양산체제에는 급박하게 필요한 부품소재는 아니지만 세계시장 진출시 요구되는 안전성, 편의성 및 연비향 상 등에 필요한 부품소재 ㅇ TRL 1 - 기초이론에 대한 정립 단계 ㅇ TRL 2 - 기술개발 개념 정립 및 아이디어에 대한 특허 출원 단계 ㅇ TRL 3 - 실험실 환경에서 실험 또는 전산 시뮬레이션을 통해 기본성능이 검증될 수 있는 단계 - 개발하려는 부품/시스템의 기본 설계도면을 확보하는 단계 주8) 소분류에 해당하는 부품은 Bold체 로, 부품의 구성부품에 해당하는 것은 "Regular체"로 표시 - 49 - - 50 -
ㅇ TRL 4 - 시험샘플을 제작하여 핵심 성능에 대한 평가가 완료된 단계 - TRL 3에서 도출된 다양한 결과 중에서 최적의 결과를 선택하려는 단계 - 컴퓨터 모사가 가능한 경우 최적화를 완료하는 단계 - 의약품 등 바이오 분야의 경우 목표 물질이 도출된 것을 의미 ㅇ TRL 5 - 확정된 부품/시스템의 실험실 시작품 제작 및 성능평가가 완료된 단계 - 개발 대상의 생산을 고려하여 설계하나 실제 제작한 시작품 샘플은 1 수개 미만인 단계 - 경제성을 고려하지 않고 기술의 핵심 성능으로만 볼 때, 실제로 판매가 될 수 있는 정도 로 목표 성능을 달성한 단계 - 의약품은 GMP(Good Manufacturing Practice, 제조품질관리기준) 파일럿 설비를 구축 ㅇ TRL 6 - 파일롯 규모(양산규모의 1/10 정도)의 시작품 제작 및 평가가 완료된 단계 - 파일롯 규모 생산품에 대해 생산량, 생산용량, 수율, 불량률 등 제시 - 파일롯 생산을 위한 대규모 투자가 동반되는 단계 - 생산기업이 수요기업 적용환경에 유사하게 자체 현장테스트를 실시하여 목표 성능을 만 족시킨 단계 - 성능 평가 결과에 대해 가능하면 공인인증 기관의 성적서를 확보 - 의약품의 경우 비임상 시험기준인 GLP(Good Laboratory Practice, 동물실험규범)기관에서 전임상시험을 완료하는 단계 ㅇ TRL 7 - 실제 환경에서 성능 검증이 이루어지는 단계 - 부품 및 소재개발의 경우 수요업체에서 직접 파일롯 시작품을 현장평가(성능 뿐만 아니 라 신뢰성에 대해서도 평가) - 의약품의 경우 임상 2상 및 3상 시험 승인 - 가능하면 KOLAS 인증기관 등의 신뢰성 평가 결과 제출 번호 1 대분류 구동부품 소분류 구동모터 부품 설명 구동시스템이 엔진에서 모터로 대체되 면서 최대 구동력, 고속회전, 소음 및 진동 등 차량 내부의 환경 변화에 대응 할 수 있는 핵심 부품. 영구자석 동기전동기가 주류를 이루고 있으나 유도전동기의 개발도 필요함. 구성품 Si-steel, 영구자석, 센서(레졸버), 파워케이블, 구리 동선 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 구동전압 한계를 고려한 최고회전시의 목표출력을 자석온도제어를 통하여 영구자 석의 불가역감자 한계를 향상시킬 수 있는 기술을 개발하고 있으며, 자석의 기계 적 강도를 확보하는 기법과 고속회전시 회전자의 기계적 신뢰성을 높이며, 릴럭 턴스토크를 겸용하면서 영구자석 사용량을 최소로 할 수 있는 IPM(매입형 영구자 석)형 동기 모터를 주로 채택하여 가존의 구동 모터에 비하여 손실을 저감시킨 고효율의 모터를 개발하고 있음 전기자동차에 대한 관심이 높아지면서 구동시스템(모터)개발이 진행되어 선진 업체와의 기술 격차를 감소시키고 있으나, 모터의 최적설계 요소기술과 생산 기술 면에서 지속적인 연구개발이 요구됨. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 최대출력 kw 100 70 80 100 2. 최대토크 Nm 400 300 350 400 3. 효율 % 96 92 94 96 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 100억원 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) ㅇ TRL 8 - 표준화 및 인허가 취득 단계 - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목허가 ㅇ TRL 9 - 본격적인 양산 및 사업화 단계 - 6-시그마 등 품질관리가 중요한 단계 None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Si-steel 구리 동선, 파워 케이블, 레졸버 영구자석 - 51 - - 52 -
번호 2 대분류 구동부품 소분류 인버터 부품 설명 모터를 구동하기 위한 핵심 전력변환 장치로서 전력용 스위칭소자와 제어기 로 구성되며 고효율, 고집적, 높은 전력 밀도가 요구됨 번호 3 대분류 구동부품 소분류 동력제어기 부품 설명 모터-인버터 시스템 제어 알고리즘 수행을 위하여 마이크로프로세서를 장착한 PCB 및 전자소자로 이루어진 부품 구성품 전력용 반도체소자(IGBT), 커패시터, 인덕터 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 커패시터, 전력용 반도체 소자, 모터 제어기와의 상하 배치 구조, 냉각방식 등에 대한 집중적인 연구를 통하여 기존시스템보다 대용량화, 저 손실, Power density 증대 및 소형화를 실현하고 있음. 전기자동차용 인버터는 상용화된 예가 없으며 현재까지는 기술 개발 단계에 머물러 있고 자동차 환경에 적합한 신뢰성 확보나 양산 기술, 가격 경쟁력 측 면에서는 아직까지 확보된 역량이 미흡한 수준임. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 출력 kw 120 100 110 120 2. 출력밀도 kw/l 10 6 8 10 3. 효율 % 97 95 96 97 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) 60억원 구성품 마이크로프로세서(DSP포함), 제어소프트웨어 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 16/32 bit 마이크로프로세서를 탑재한 동력제어기를 개발 완료하고, 제어알고 리즘을 개발, 적용하여 전기차에 장착하여 운행 중. 전기차 동력제어를 위한 초기 개발은 완료하였으나, 전자파 및 환경에 강인하 고 신뢰성이 확보된 제어기는 개발 진행 중. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 제어샘플링 시간 μsec 100 125 100 50 2. 토크제어정도 % 4 5 5 3 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) 8억원 None-Transformation Insourcing 부품소재 None-Transformation Insourcing 부품소재 마이크로프로세서, 전원IC Transformation Insourcing 부품소재 커패시터 Transformation Insourcing 부품소재 제어알고리즘 Short Term Outsourcing 부품소재 인덕터 Short Term Outsourcing 부품소재 RDC IC Long Term Outsourcing 부품소재 전력용 반도체소자(IGBT) Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 - 53 - - 54 -
번호 4 대분류 에너지저장부품 소분류 이차전지 번호 6 대분류 에너지저장부품 소분류 슈퍼 커패시터 부품 설명 전기자동차의 주 동력원이 되는 부품으로 현 시점에서 적용 가능한 이차전지 시스 템인 리튬이차전지(리튬이온, 리튬폴리머) 로 한정함. 부품 설명 커패시터는 일반적으로 많은 양의 전류를 짧은 시간에 저장/사용할 수 있는 장점을 가지고 있는 에너지저장 장치로 사용시간 에 대한 제약이 있는 반면 사용 수명에 대한 장점이 있음. 구성품 단위셀(양극/음극/전해액/분리막/조립부품), 단위모듈, 전지 팩 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 전기자동차용 전지분야에서도 이차전지 분야 강국인 일본이 가장 앞서고 있으며 그 외 미국, 유럽, 중국 등이 강력한 정부 정책지원을 무기로 일본을 추격하고 있는 상황. 산업의 특성상 전지업체와 자동차업체간의 합작회사 또는 공동투자 등의 방법을 통해 각 자동차 업체의 특성에 맞는 전지를 개발/생산 중. LG화학을 필두로 하여 삼성 (SB Limotive), SK에너지, 코캄 등의 전지업체가 자 동차회사 및 해외 유수의 자동차 업체와 전기자동차용 전지개발을 위해 공동 프로젝 트 진행 중. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 단위셀 용량 Ah 50 20 50 2. 팩 용량 kwh 16 16 30 3. 일충전주행거리 km 160-250 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2 년 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 내용 8) (부품, 구성품) 억원 구성품 다공성 전극, 격리막, 전해질, 집전체, 케이스 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 일본 NCC, 동경농공대에서 NEDO 과제로 기술 개발 중이며, 미국 Navy 연 구소에서 LTO/활성탄적용 초고용량 커패시터를 이스라엘 Telcordia, SAFT에 서 대용량 제품 기술 개발 중 소형은 LTO/활성탄 시스템에 대한 연구 진행 중이나 대형 및 CNF/활성탄 복합소재에 대한 기술 개발 내용 없음 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 모듈전압 V 160-200 2. 단위셀 용량밀도 F/L 7,500-10,000 3. 수명 cycle 100,000-100,000 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3 년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 내용 8) (부품, 구성품) 억원 - 55 - - 56 -
번호 7 대분류 에너지 저장부품 소분류 차량 충전기 번호 8 대분류 에너지저장부품 소분류 배터리 충전 포트 부품 설명 BMS와 CAN통신으로 충전 명령을 받 아 220VAC 또는 110VAC 전압을 DC 전압으로 바꿔 차량내 Battery를 충전 하는 부품. 부품 설명 전기자동차 배터리 충전을 위하여 외 부 상용전원과의 연결을 위한 충전용 커넥터와 자동차측에 부착되는 Inlet 구성품 Transformer, Inductor, Hydraulic Power Unit, Brake Actuation Unit, ESC 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - Toyota는 자회사에서 개발하여 적용 예정이며, 미쯔비시 imiev에 적용된 충전기는 일본내회사에서 개발되었으나 타자동차사에 제공이 어렵다고 함. - 이와같이 일반적으로 자동차 관련사에서 개발하여 독점공급하는게 일반적 임 - 그 외 스위스의 브루사 社 충전기는 시범용, 시험용 차량에 가장 많이 시험 되고 있음 국산화 노력중에 있으나 양산 경험 이력이 없으며, 초기 개발 단계에 있음 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 용량 msec 3.3 2 3.3 90 2. 효율 % 92, 90 92, 94 3. Power Factor 0.96 0.96 0.95 0.96 3. 출력/부피 kw/l 0.6 0.4 0.5 0.6 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 3 년 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) 6억원 구성품 충전 Inlet, 충전 포트 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 < 충전 포트 > < 충전 Inlet > 급속 충전 관련 기술은 미국, 일본이 주도하고 있으며 관련 특허의 67%를 일 본 자동차 관계사에서 보유 하고 있음. 2009년부터 시작 되었으며 현재 PHEV차량 적용 대상으로 개발 진행중임. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 최고수준 2) 3) 목표치 2011 2015 1. 전류용량 A 150 없음 150-2. 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 4년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 내용 8) (부품, 구성품) 8억원 None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Transformer, Inductor Short Term Outsourcing 부품소재 전류 센서, 저노이즈 Isolation 전압 센서 Long Term Outsourcing 부품소재 고속 계산용 저가형 Micom Advanced Efficiency 부품소재 고효율, 고주파수 core(변압기, 인덕터 用 ) Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 충전 포트 충전 Inlet - 57 - - 58 -
번호 9 대분류 전장부품 소분류 고전압 하네스 부품 설명 -고전압용 하네스는 주로 동력 전달을 위해 사 용되는 전선을 말함. -특히 자동차용 용도에서는 유연성과 전자기차 폐 성능을 가진 전선을 말하며 고전압/대전류 환경에서 사용 가능한 고 신뢰성 제품의 전선. - 차폐소재로는 주로 주석도금연동 편조를 사 용하며 시스는 염화비닐 수지등을 사용함. <고전압용 케이블> 구성품 - 도체 : 주석도금 연동선, 차폐 : 주석도금연동 편조, 시스 : 염화비닐수지 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - Toyota 등 일본 하이브리드 메이커에서는 고전압 경량 알미늄 케이블 하네 스를 신형 Prius 차량에 양산 적용 중에 있음. - 하네스 공급업체는 Yazaki이며 이밖에도 Sumitomo, Hitachi에서도 개발을 검 토 중이다. 유럽 선진 완성차에서는 알미늄 케이블 하네스를 주로 고성능 차 량에 탑재 중. - 북미지역은 주로 GM/ Ford 의 하이브리드, 전기차용으로 현재 개발을 진행 중에 있는 것으로 파악됨. - 일부 전선업체에서는 고전압 하네스로써 알루미늄 소재를 적용하여 개발중에 있음. 현 세계 현 목표치 3) 구분 단위 최고수준 1) 최고수준 2) 2011 2015 1. 최대허용온도 C 250 200 220 260 2. 차폐성능 db > 40 30 40 40 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 절연설계기술 차폐특성기술 내용 8) (부품, 구성품) 동합금 소재기술, 가공기술 하네스설계기술 10억원 번호 10 대분류 전장부품 소분류 고전압 커넥터 부품 설명 - 차량 내 기기간 연결 및 중간접속을 위한 커넥터로서 하네스 부품의 핵심임 - 전력변환에 의한 전력으로 구동되는 차량의 경우, 각종 전자파가 발생되어 외부의 전자기 기에 영향을 주지않도록 전자파 차폐특성보유 - 요구동력이 높아지면서 고전압/대전류를 통 전할 수 있는 성능이 기본적이며, 차량내 장착 이 용이하도록 안전성과 편리성을 갖춰야 함 - 접속부에서 경시적인 접촉저항의 변화가 없 도록 유지하여야 함 구성품 하우징, 단자(Contact), 차폐부품, 방수부품, 레버(Lever), 인터락, 안전장치 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - 고전압/대전류 통전이 가능하며, 컴팩트한 커넥터 개발이 가속화됨 - 안전을 중시한 인터락 기능부가, 차폐성능 향상, 조립용이성 확보위한 레버 채용 등 - 10A ~ 250A 정도의 허용전류 용량 Line-Up 구축 - 약 40dB 이상의 차폐성능 (일괄차폐/개별차폐) - Bolt 조립형으로 접촉의 신뢰성 중시 (커넥터형 à 볼트조립형) - 커넥터 및 하네스 전문회사 차량용 고전압 커넥터 개발 중이지만, 핵심기술 부족 ㆍ약 100~300A 미만 전류용량 개발 중, 신뢰성 및 사용경험 부족 ㆍ차폐설계에 대한 핵심역량 (설계/평가) 미비 ㆍ고전압 관련 설계 및 평가기술 미비 (절연설계, 신뢰성 등) 현 세계 현 목표치 3) 구분 단위 최고수준 1) 최고수준 2) 2011 2015 1. 전류용량/컴팩트 A up to 250 180 300 300 2. 차폐성능 db > 40 30 40 40 3. 미동마멸 (접촉저항) % 초기대비 90 80 미만 80 90 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 기구설계, 절연설계기술 금형기술, 차폐특성기술 도금기술, 평가기술 내용 8) (부품, 구성품) 동합금 소재기술, 가공기술 EP 소재기술, 하네스설계기술 10억원 - 59 - - 60 -
번호 11 대분류 전장부품 소분류 DC/DC 컨버터 번호 12 대분류 전장부품 소분류 전력분배장치 부품 설명 고전압 배터리 전력을 저전압으로 변 환하여 전기자동차에 장착된 각종 전 장부품(오디오, 네비게이션, ECU, 헤 드램프 等 )의 동작 전원을 공급 부품 설명 전기자동차 배터리 전력을 단속하고, 인버터 및 DC/DC 컨버터 등으로 고 전압 전력을 분배하는 장치 구성품 마이컴, 변압기, 인덕터, 전력소자(MOSFET, DIODE) 구성품 고전압 릴레이, 저항, 전류센서, 고전압 퓨즈, 버스바, 바디 하우징 일본 미쓰비시 전기자동차인 I-MiEV 등에 소량 양산 적용 中 일본 Panasonic, Yazaki에서 양산 중 완성차 업체인 현대기아자동차 등과 관련 부품업체에서 개발 진행 中 HEV용 전력분배장치의 경우 Pilot 제품 개발단계이며, 현재 Plug-In Type의 경우 개발사례 없음 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 정격 출력 kw 1.7 1.5 1.7 1.8 2. 최대 효율 % 91 90 91 91 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 내용 8) (부품, 구성품) 마이컴, SMD R L C, 범용 IC 10억원 고전압용 필름 캐패시터, 저전압용 중대용 량 필름캐패시터 파워 쇼트키 다이오드, 저손실 페라이트 코아 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 1. 용량 V, A 450V 100A 220V 60A 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 300V 80A 600V 100A 2. 중량 g 788 1,370 1,000 800 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 전류센서, 버스바, 하우징 고전압 릴레이 고전압 퓨즈 10억원 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 파워 MOSFET Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 - 61 - - 62 -
번호 13 대분류 전장부품 소분류 배터리 전력차단기 번호 14 대분류 전장부품 소분류 전력용 반도체 부품 설명 하이브리드차 및 전기자동차 고전압 배터리로부터 공급외는 DC 전류를 On/Off 제어하는 고전압 DC 파워릴레 이 부품 설명 배터리의 직류전력을 구동모터에 필 요한 3상 교류전력으로 변환하기 위 하여 고전압/대전류의 On-Off를 수행 하는 인버터의 핵심부품 구성품 구동용 전자석, 아크 소호부, 소비전력 저감용 Controller 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 DC 파워릴레이 최초개발은 Tyco( 美 )사의 Kilovac Divsion에서 개발하였으나, 대량 양산 제품은 파나소닉( 日 )사가 개발하여, 도요타( 日 ) 프리우스에 탑재되 었음. 현재 옴론( 日 ), 덴소( 日 ) 등이 고전압 DC 파워릴레이를 양산 중에 있음. LS산전이 2005년부터 개발을 시작하여, 현재 총 4개의 코어제품(10A, 40A, 100A, 400A) 4개종을 개발 완료하였으며, OEM의 요구사항을 반영한 전용제품 을 개발중에 있음. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 전기적 내구성 회 15만 15만 20만 30만 2. 동작 소음 db 50 55 50 45 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 2년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) None-Transformation Insourcing 부품소재 내용 8) (부품, 구성품) 5억원 구성품 IGBT chip, Diode chip, Module Package 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 EV 용 IGBT 소자는 미쓰비시와 인피니온이 주로 공급하고 있으며 토요타는 자체적으로 생산하여 사용하고 있음 에서 IGBT를 양산하는 유일한 회사는 페어차일드 코리아이며 가전 및 산업용 위주로 생산하고 있으며 벤처기업으로 트리노에서 고전압 IGBT 시제 품 제작중 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 전류밀도 A/cm 2 200 165-250 2. Eoff (600V급 기준) μj/a 60 60-60 3. Vce,sat V 1.4 1.5-1.4 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 5년 부품개발 가능성 5) 200억원 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 아크 소호부, 구동용 전자석, 소비전력 저감용 Controller Transformation Insourcing 부품소재 Module Package Short Term Outsourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 IGBT Chip, Diode Chip Long Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 - 63 - - 64 -
번호 15 대분류 전장부품 소분류 필름 커패시터 부품 설명 인버터 전력반도체의 고속 스위칭에 의하여 발생하는 리플전류를 공급하 는 에너지 뱅크임. 서지 전압을 감소 시켜, 인버터가 안정적으로 동작될 수 있도록 하는 역할을 수행함. 구성품 Base film, Epoxy, Bus-bar, PPS 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 Base film :고내압 base film(2.5-3.5um) 및 증착 기술 개발 완료 인버터용 고신뢰성용 Epoxy & PPS 재질 양산중 Hybrid,전기자동차,태양광,열차등 기존 전해 케패시터 대체가 급속히 진행중 아반테 & 소나타용 DC Link 케패시터 개발 및 양산 2.8-3.0um Pattern film 설계 및 증착 film 수입(일본 Toray) AC film 국산화 완료LG,삼성 등 수출//자동차용 원료,Base film,증착 film 요구 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. Break Down Voltage V/μm 680 600 700 800 2. Base Film(pp) 두께 μm 2.5 4.0 3.5 2.0 3. 금속증착(Al, Zn) 두께 μm 2.5 4.0 3.0 2.0 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Bus-bar, Case 20억원 번호 16 대분류 전장부품 소분류 전류센서 부품 설명 전기자동차의 배터리 관리와 모터 제어를 위하여 배터리 및 전기구동 모터 전류를 실시간으로 검출하여 제어기로 전송함. 구성품 Case, Cover, Terminal, PCB Ass'y(PCB, Hall IC, Capasitor), Core 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 해외 주요 전류센서 개발 및 생산처는 LEM, 교신, 덴소, 혼다 등이 있음 이들 업체들은 양산을 통한 제품에 대한 품질, 원가 경쟁력을 확보하고 있는 실정임. 산업용으로 다품종 소량생산을 하는 일부 기업들이 존재 우리산업에서는 하이브리드 자동차 양산체제 확보상태임. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. Linearity % 1 2 1 0.5 2. 주파수 특성 khz 50 이상 30 50 100 3. 반응시간 μsec 10 이하 10 10 8 4. 온도특성 % 3 5 3 2 5. 전류범위 A ~700 400 700 1000 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Case, Cover, Terminal 5억원 Transformation Insourcing 부품소재 Al Bus-bar Transformation Insourcing 부품소재 Hall IC, Core Short Term Outsourcing 부품소재 증착 Film Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Base Film(Polypropylene), Epoxy, PPS Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 - 65 - - 66 -
번호 17 대분류 전장부품 소분류 인덕터/트랜스포머 번호 18 대분류 차체/샤시 부품 소분류 전용 샤시 부품 설명 전기자동차의 배터리 전압을 인버터 구동 모터에 유리하도록 승압하거나, 회생에너지를 저장하기 위해 강압하 는 고전압 DC/DC 컨버터에 적용되는 핵심 수동 부품으로 통상적으로 Buck-Boost Reactor라고 칭함. 부품 설명 현재 전기자동차용 샤시 부품은 기존 양산 차량을 기초로 하여 개량하는 방 식이지만 고성능, 고효율 전기자동차 개발을 위해 다양한 특성을 갖는 샤시 부품, 모듈이 장착되는 샤시플랫폼임 구성품 Soft Magnetic Powder Cores, Cu Wire, Al Bracket, Molding Material, Bus Bar 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 현재 Toyota Prius2 부터 Buck-Boost Reactor가 적용 중이며 Prius2 모델에는 규소강판(Fe-6.5%Si)코아를 적층하여 적용하였으나 Prius3부터는 규소강 합금(Fe-6.5%Si) 분말 자성코아를 적용한 Buck-Boost Reactor가 양산중임 에는 창성이 규소강 합금(Fe-6.5%Si) 분말 자성코아 소재가 개발되어 있으며, 이를 현대자동차의 Full Hybrid System HEV용 Buck-Boost Reactor에 적용 및 최적화 개발중임 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 인덕턴스(@200A) μh 185 180 185 200 2. 코아손실(50 khz, 1T) mw/cm 3 500 800 700 600 3. 동저항(25 ) mω 13.4 14.3 13.4 12.0 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 2년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 분말자성코아, Cu-Wire, 보빈, 케이스 Short Term Outsourcing 부품소재 Molding Material, Silicone-Al 2O 3 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 10억원 구성품 샤시플랫폼, 현가시스템, 동력전달시스템 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - 기존 플랫폼을 개조하여 전기차 제작(FEV 社 ) - GM,르노,미쓰비시,닛산,스즈키 등 양산 및 개발 진행 중 - 고연비/경량화를 위해 다양한 경량 소재 적용 및 개발 중 - 저속 전기차 개발 및 양산 중이지만 전용 샤시플랫폼은 전무함 - 일반차량에 알루미늄을 적용한 샤시 부품 양산 중 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 경량화율 % 20 5 15 30 2. 내구수명 만km 16 8 12 16 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 샤시플랫폼, 현가시스템 300억원 - 67 - - 68 -
번호 19 대분류 차체/샤시부품 소분류 전용 차체 번호 20 대분류 차체/샤시 부품 소분류 전동식 조향 부품 설명 차량경량화를 위하여 철재 외판 대신 에 섬유강화플라스틱(FRP)로 만든 차 체로서 일반적으로 알루미늄 스페이 스 프레임(ASF)와 함께 사용됨. ASF 는 차량 전체의 강성 및 강도를 담당 하고 FRP 차체는 외관의 스타일링을 담당함. 부품 설명 전동식 조향 장치는 전동 액츄에이터를 이용하여 전통적인 유압 조향 장치를 대체하여 차량의 민첩한 조향과 고속에 서의 안정적인 주행 및 고효율을 확보 할 수 있도록 전동 모터를 이용하여 조 향을 하는 시스템임. 구성품 FRP, CFRP 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - 초기 투자비가 적게 들고, 연산 10,000대 정도의 소량 생산에 적합한 방식 으로 소량생산을 위주로하는 최고급 메이커의 내/외장재로 활발히 사용되고 있음 - 최근 강성이 높은 대신 비용이 비싼 CFRP 대신 강성은 탄소섬유와 유리섬 유 중간 정도이면서 친환경적이고 비용이 다소 저렴한 화강암 용융섬유에 대 한 연구개발이 활발히 추진되고 있음(EDAG Light Car Open Source) - 차량 적용 기술이 확보되지 않아 상대적으로 강도가 떨어지는 ABS Blow Moulding을 사용하고 있음 - 한국화이버가 한국형 저상버스에 스틸 판재 대신 FRP 차체를 이용 - 아직 CFRP 차체는 모든 소재가 수입이므로 가격적인 측면에서 경쟁력낮음 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 목표치 3) 최고수준 2) 2011 2015 1. 경량화(스틸 대비) % 60 없음 75 60 2. 저비용화(스틸 대비) % 200 없음 250 160 3. 고강성화(스틸 대비) % 150 없음 100 150 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 4년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Ester계 Binding Material Glass Fiber, Epoxy 계열 Binding Material Basalt Fiber, Carbon Fiber, Sandwich용 reinforcement 구성품 전동모터, 동력전달기구, 조향컬럼, 조향핸들, 센서류 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 - 모터 보조식 조향 시스템인 MDPS가 시장 점유하는 추세 - 2004년 55%(유압식)->2013년 30% 미만 예상 - 안전을 고려한 다양한 방식의 전동식 조향장치 개발 중 - 소형 및 준중형 차량에 적용 (아반떼, 투싼, i30, 모닝 등) - SBW(Steer-By-Wire) 기술 및 제어에 대한 초기연구 진행 중 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 작동 응답성 msec 10 11 10 7 2. 에너지 절감효과 % 3 2 5 8 3. 진동 저감율 % 10 8 10 15 4. 모터 조향 구동력 Nm 8 6 8 14 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 3년 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 Transformation Insourcing 부품소재 Short Term Outsourcing 부품소재 Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 조향핸들 전동모터, 동력전달기구, 조향컬럼, 센서류 100억원 - 69 - - 70 -
번호 21 대분류 차체/샤시부품 소분류 전동식 제동 번호 22 대분류 차체/샤시부품 소분류 고효율변속기 부품 설명 브레이크 페달에 장착된 센서를 통해 운전자의 제동의지를 인식하여 제동 성능을 확보하고, 모터가 에너지를 회수하는 동안 제동 밸런스를 유지 할 수 있도록 유압 제어 실시하여 연비를 최대한 향상시킴 부품 설명 전기자동차용 자동화 수동변속기(일명 AMT)로서 변속 단수는 전진 3단 후진 1 단을 구현하고 변속 액츄에니터는 모터를 이용함. 클러치 포함 가능한 구조. 소형이 고, 경량화 변속기 구조 개발 구성품 Hydraulic Power Unit, Brake Actuation Unit, ESC hev 구성품 건식클러치, 유성기어, 싱크로나이저, 모터 액츄에이터, TCU 하이브리드 및 전기 자동차용 회생 제동 장치가 기양산 적용중이며, 유압 제어 방식외에 Electric-Wedge Brake, Electric-Mechanical Brake, Combi -Brake 등 foundation의 전자화가 개발 진행되고 있음 -내연 기관용 AMT(자동화 수동변속기)는 상용차를 중심으로 수요가 큼. -건식 클러치 제어가 어려운 기술임. -전기자동차용 AMT는 개발 사례를 찾기 어려움. 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 회생 제동 장치의 양산 경험 이력이 없으며, 초기 개발 단계에 있음 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 제동 응답성 msec 110 200 150 90 2. 감속도 변동양 g 0.02 0.05 0.03 0.02 3. 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 5 년 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 부품개발 가능성 5) 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) 억원 정량적 기준 TRL 단계 4) 기술 격차 -내연 기관용 AMT의 국산화가 진행중임. -건식 클러치 제어를 통한 AMT HEV 차량 연구가 활발히 진행중. -전기자동차용 AMT는 개발되지 않은 상황임. 구분 단위 현 세계 최고수준 1) 현 수준 2) 목표치 3) 2011 2015 1. 변속 품질 % 100 80 90 100 2. 연비 향상 % 100 80 90 100 3. 구동 성능 향상 % 100 80 90 100 구분 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 3 년 2011년말 세계수준의 정부지원시 (가능 or 불가) 비용 6) 부품개발 가능성 5) 20 억원 기업투자시 (가능 or 불가) (억원) 부품소재 개발지표 7) 내용 8) (부품, 구성품) None-Transformation Insourcing 부품소재 None-Transformation Insourcing 부품소재 유성기어, 싱크로나이저 Transformation Insourcing 부품소재 Low friction seal Transformation Insourcing 부품소재 액츄에이터, 건식클러치, 레이아웃 및 하우징 Short Term Outsourcing 부품소재 압력 센서, Pedal Travel Sensor Short Term Outsourcing 부품소재 TCU, 액츄에터용 모터 및 ECU Long Term Outsourcing 부품소재 Accumulator, Micom Long Term Outsourcing 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 Advanced Efficiency 부품소재 - 71 - - 72 -