엔진에서 모터로, 기름에서 전기로

자동차 제조사, 친환경차에 역량 집중한다




자동차 업계가 친환경 이슈에 열을 올리고 있다.

그린뉴딜 정책을 발표한 한국뿐 아니라 미국과 유럽에서도 내연기관 자동차에 대한 규제를 더욱 강화하고 있다.

특히 영국은 오는 2035년으로 예정했던 내연기관 신차 판매 금지 시점을 5년 앞당긴 2030년으로 정한다고 밝히기도 했다.

국내에서도 2025년까지 시내버스 4,000대를 친환경차로 전환하고 2035년부터는 배출가스가 0인 전기·수소차만 등록하도록 법 개정을 추진한다.

코로나19로 인한 타격에 부담이 더해진 자동차 제조사들은 세계적인 친환경 정책에 대응하기 위해 고심하고 있다.

여러 친환경차 가운데 가장 많은 비중을 차지하는 것은 배터리와 모터만을 사용하는 순수 전기차다.



제조사들은 저마다 배터리 용량과 짧은 충전시간 등을 내세우며 친환경차 전환에 속도를 올리고 있고, 자동차 생산과정 전반에 걸쳐 탈탄소화를 지향하기도 한다.

국내외 대표 제조사들이 환경에 좀 더 가까운 자동차를 만들기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 알아보자.

최근의 글로벌 자동차 산업은 위기와 기회 사이에 있다.

전통적인 제조업에서 첨단기술을 결합한 차세대 비즈니스 모델로 패러다임이 바뀌고 있기 때문이다.

지난 10여년 간 글로벌 자동차 업계들은 하드웨어보다 소프트웨어에 대한 투자를 더욱 늘리고 있는데, 제조사 중심의 공급 체계에서 IT 기술의 활용, 서비스-제조업 융합 등 다양한 변화를 시도하고 있는 것이다.

국제적인 환경 이슈에 맞춰 친환경 동력을 이용한 전기차, 수소차의 위상이 나날이 높아지고 있다.

독일, 미국 등 주요 자동차 제조선진국들이 이런 패러다임의 전환을 주도하고 있다.
 
완성차뿐 아니라 자동차 부품, 모빌리티 서비스 등 생태계 전반에 걸친 변화가 진행되며, 자동차는 단순 이동수단에서 미래의 신산업으로 한 단계 더 진화하려 한다.

지난 2020년 전 세계를 덮친 코로나19의 영향으로, 모빌리티 산업 변화는 그 속도가 점점 빨라지고 있다.



지난해 세계적인 이동 제한 조치에 따른 부품 공급 지연으로 완성차 생산이 감소하면서, 동시에 자동차 수요도 급감해 내연기관 중심의 산업이 타격을 받은 영향이다.

하지만 국내 친환경차 시장은 수출 대수와 금액 모두 견고한 증가세를 유지하며 기회를 기다리고 있다.

친환경차 수출량은 2017년 17만 7,497대, 2018년 19만 6,429대, 2019년 25만 8,937대를 기록했다.

2020년은 11월까지 25만 3,990대를 판매해 전년 기록을 11개월여 만에 뛰어넘는 성장세를 보였다.

전체 자동차 수출에서 친환경차가 차지하는 비중은 2019년 17.1%에서 2020년 18.4%로 점점 증가하고 있다.

특히 현재 가장 많은 비중을 차지하는 전기차 수출 순위는 미국(78억 5,800만 달러), 벨기에(50억 1,800만 달러), 독일(39억 달러)에 이어 한국이 23억 5,400만 달러로 4위에 올라 있다.

현시비교우위지수(RCA)를 활용한 수출경쟁력은 하이브리드, 플러그인하이브리드, 전기차 모두 시장 내 비교우위를 가진 것으로 나타났다.

제조사가 친환경차 비중을 늘리는 것은 단지 트림의 다양화만을 뜻하는 것이 아니다.
 
전기차는 기초 골격을 비롯해 내부 기관, 핵심부품 등 많은 부분에서 새로운 기술을 필요로 한다.



동력원이 되는 배터리와 충전장치, 열 관리장치, 파워트레인 등 수많은 신기술들이 집약되는 친환경차는, 2030년을 기점으로 내연기관을 앞설 가능성이 높다.

이처럼 글로벌 친환경차 시장은 답보 상태인 내연기관차를 넘어 자동차 시장 생태계를 바꿀 준비가 한창이다.

자동차 제조사들이 세계적인 친환경 정책에 어떻게 대응하고 있는지 알아보자.

◆ 현대차, 전기차 전용 플랫폼으로 친환경차 리더 노린다

국내에서 가장 먼저 본격적인 친환경 행보를 보인 현대자동차는, 차세대 전기차 전용 플랫폼 ‘E-GMP’(Electric Global Modular Platform)를 공개했다.

올해부터 순서대로 선보일 현대 전기차 라인업 ‘아이오닉’, 그리고 기아자동차의 CV 프로젝트 등에 적용되는 전기차 플랫폼이다.

기존 전기차는 내연기관 차량 플랫폼을 활용했지만 현대 E-GMP는 전기차만을 위해 최적화한 구조로 설계됐다.

주행거리 500km 이상, 800V 충전 시스템으로 18분 이내 80% 충전 등을 지원한다.



이것이 상용화되면 5분 충전으로 100km를 주행하는 전기차를 만날 수 있게 된다.

E-GMP는 충전 효율을 위해 바닥을 편평하게 만들고 엔진을 비롯한 기관들이 차지했던 공간이 줄어들며 실내 공간 활용도도 높아진다.

지금까지 구조적으로 불가능했던 실내외 디자인이 가능해질 것으로 기대된다.

또한, 표준화된 모듈화 플랫폼 덕분에 제조상의 복잡도가 줄어 고객 요구에 따라 라인업을 빠르게 확장할 수 있다.

이는 생산 효율 향상뿐 아니라 수익성 개선으로도 이어진다.

E-GMP의 설계는 라인업 확장뿐 아니라 머지않아 상용화될 고성능 전기차, 자율주행차, V2G(Vehicla to Grid) 등 활용도도 다양하게 가져갈 수 있도록 감안했다.

현대차는 향후 개발할 차세대 전기차에 새로운 전력시스템과 더불어 글로벌 충전 인프라를 고려한 멀티 급속충전 기술 등을 추가 적용할 예정이다.

E-GMP는 전기차 제작 용이성뿐 아니라 자동차로서의 안전성과 공간 활용성도 감안했다.

모터와 배터리 기반의 전기차 특성을 고려한 E-GMP 설계는 자동차와 탑승자를 보호할 수 있는 신기술들이 대거 적용된다.

전방 사고 시 차체를 효과적으로 변형시켜 충돌 에너지를 최대한 분산시켜 충격을 완화하고, 승객실은 A필러에 하중 분산구조를 적용해 변형을 억제한다.



또한, 오버행이 짧고 휠베이스가 길어져 내연기관 차량으로는 어려웠던 개성 넘치는 디자인을 구현할 수 있다.

더불어 내연기관차량은 내부 하단의 센터터널이 필수였는데, E-GMP에서는 센터터널을 없애 실내공간을 바닥까지 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

현대차는 오는 2025년까지 총 44개의 전동화 모델을 출시하는데, 이중 전용 전기차 11종을 포함해 전기차가 23개 차종으로 가장 많은 비중을 차지한다.

올해부터 2024년까지 준중형 CUV, 중형 세단, 대형 SUV 등 3종의 전용 전기차 ‘아이오닉’ 라인업을 우선 선보일 계획이다.

또한, 2027년까지 CV 모델, 고성능 모델을 비롯해 총 7개의 전용 전기차 모델을 출시하겠다며 러프 이미지를 공개하기도 했다.



◆ 아우디, 모든 차량은 그린에너지로 생산한다

지난해 10월, 헝가리 기요르에 있는 아우디 헝가리 공장이 유럽 최대 규모의 태양광 지붕 설비를 구축하고 탄소 중립화를 달성했다고 발표했다.

기요르 공장은 지난 2012년 지열 발전소를 구축해 전력을 자체 공급하고 부족한 에너지는 바이오가스를 이용한 열에너지를 사용해 왔다.

지난해부터 그린에너지만으로 공장을 가동해 온 기요르 공장은, 2018년 벨기에 브뤼셀 공장에 이어 아우디 공장 두 번째로 탄소 중립화를 달성했다.

아우디는 자동차에서 발생하는 탄소배출량과 더불어 모든 시설에서 생태 발자국을 줄이기 위한 노력을 지속해 왔다.

공장의 탄소 중립화는 지난해 5월 출범한 환경 프로그램 ‘미션: 제로’의 연장선에 있는 사업 중 하나다.

미션: 제로는 △지속가능한 생산 △경제적인 물 사용 △자원 효율성 △생물 다양성 보존 등 4가지 탈탄소화 활동에 중점을 둔 프로젝트다.

아우디는 이미 전 세계 5개의 공장이 그린에너지만을 사용하고 있으며, 기요르 공장은 2019년 한 해 동안 1만 8,000MWh 이상의 에너지를 절약했고 약 5,750t의 탄소배출량을 감소시켰다.



공장 외부에서도 생태 발자국을 줄이고 있는 아우디는, 철도 화물 운송량 대부분을 탄소 중립화하는 데 성공했다.

2010년부터 공장과 항구를 오가는 그린 트레인을 이용하기 시작했고, 2019년부터는 아우디 전기차 e-트론을 생산하는 앙골슈타트, 기요르, 브뤼셀 등 3개 공장 간 노선에서 발생하는 탄소배출량을 상쇄하고 있다.

모든 생산 과정에서 불가피하게 발생하는 탄소는 전체 배출량의 약 5% 정도로, 이는 탄소 상쇄배출권으로 보상하고 있다.

한편, 지난해 12월에 아우디폭스바겐코리아(이하 AVK)는 새로운 전기차 모델인 아우디 e-트론 스포트백, 폭스바겐 ID.4 등 2개 모델을 공개했다.

코로나19 여파로 현장 공개는 취소됐지만, 아우디의 첫 전기차 모델 라인업이 조금씩 확장되는 것을 볼 수 있었다.

AVK 관계자는 2021년부터 3년간 아우디와 폭스바겐 브랜드 전기차를 8종 출시하겠다고 언급했다.



e-트론 스포트백 55는 아우디 C 세그먼트 최초의 전기 CUV 모델로, 150kW급 고속충전으로 30분 만에 80%까지 충전할 수 있는 것이 특징이다.

올해 국내 시장에 출시될 예정이다.

아우디는 전기차 관련 소비자인식조사 결과, 전기차 구매를 망설이는 가장 큰 이유가 충전 인프라였다고 밝혔다.

이에 AVK는 급속충전기 확충, 충전 예약 및 대행 서비스, 가정용 충전기 무료 설치 지원, 충전 크레딧 제공 등으로 전기차 보급 확대를 장려한다.

또한, 폭스바겐그룹은 향후 5년간 730억 유로를 미래기술에 투자하고 2029년까지 75종의 전기차 신모델을 출시해 전 세계에 전기차를 2,600만 대 판매하겠다는 전략을 발표하기도 했다.

◆ BMW, 2030년까지 배출가스 40% 줄인다

지난 2019년 BMW의 연간 매출은 사상 처음으로 1,000억 유로(한화 약 134조 7,270억 원)를 돌파했고, 총 판매량은 약 253만 대를 기록했다.

코로나19로 인해 전년만큼의 실적을 올리기는 어려울 것으로 보이는 가운데, BMW는 2021년부터 내연기관 모델을 절반까지 단종시키고, 전기차 라인업을 확고히 하겠다고 발표했다.

오는 2023년까지 전기차, 하이브리드차 등 총 25종의 신차를 출시하는 것이 BMW의 계획이다.

지난 2019년까지 BMW는 전 세계에 50만 대의 전기화 모델을 판매한 바 있다.

BMW 관계자는 “2021년 말에는 전기화 모델 판매량이 100만 대를 돌파할 것으로 예상한다”며, “BMW그룹 지속가능성 목표로 2030년까지 전기화 차량을 700만 대 판매하는 것이다.



이중 2/3는 순수 전기 모델로 채우는 것이 계획“이라고 밝혔다.

BMW그룹은 신차 판매 중 전기화 모델이 차지하는 비중을 2021년 25%, 2025년 33%, 2030년 50%까지 늘려나갈 계획이다.

BMW는 주요 모델 전반에 걸친 전기화 전략을 추진하고 있다.

먼저 올해 말까지 BMW i3, iX3, iNEXT, i4, 미니 쿠퍼 등 순수 전기차 5종을 선보인다. 2023년까지 공개할 25종의 전기화 모델 가운데 절반은 순수 전기차다.

자동차에서 발생하는 탄소 감축뿐 아니라 생산 과정도 포함한 자동차 산업 전반에서 탄소배출량을 1/3 이상 감축하는 것이 BMW의 계획이다.

따라서 전기차에 장착하는 배터리 셀도 친환경 전력만 사용하고, 향후 10년간 탄소배출량을 약 10만t 저감하게 된다.



파리기후변화협약에 따라 BMW는 생산하는 모든 차량의 탄소배출량을 감축하고, 업계 최초로 생산시설, 사업장, 공급망에서 발생하는 탄소배출량도 감축하는 계획을 수립했다.

차량 생산과정에서 약 80%, 차량 주행에서 40%를 감축하는 것이 BMW그룹의 목표다.
 
이 계획이 차질 없이 진행된다면, 오는 2030년에 생산하는 BMW 차량은 전체 수명 내에 총 4,000만t 이상의 탄소배출을 줄이게 된다.

또한, BMW는 공급망의 탄소발자국 관리를 통해서도 약 20%를 줄이는 목표를 수립했다.

BMW 측은 “마일드 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 순수 전기차 등 다양한 파워트레인을 제공해 고객 선택의 폭을 넓힐 예정”이라며,

“프리미엄 자동차 회사로서 책임감을 갖고 이산화탄소 감축, 기후 변화와의 싸움, 자원 사용 방식 개선을 통해 실질적이고 효과적인 혁신을 이어나가겠다”라고 언급했다.