2010년 유럽 전기자동차 기술 동향 (1/3)

 

제1장 서론

 

 

 자동차관련 산업은 건설업과 함께 대한민국의 대표적인 산업으로서 직간접적으로 많은 일자리를 창출하는 매우 중요한 위치에 있다. 하지만 이분야에서 인류가 당면한 환경과 에너지의 문제를 해결하지 못한다면 우리의 대표적인 운송수단이면서 환경오염의 원인중 하나로 꼽히는 자동차산업은 큰 위기를 맞게 될 것이다. 이를 해결하기위해 세계 여러나라의 기업은 물론 우리나라기업에서는 하이브리드카와 전기차 개발에 집중하고 있다.

 

 우리나라는 천연자원이 부족하므로 인적자원을 이용한 제조업 분야에 많은 투자를 해오고 그 기반으로 발전해왔다. 그중 가장 두드러지고 중요한 분야가 바로 자동차 산업이다. 매출 규모는 물론이고 국가에 기여하는 수출 및 고용창출 측면에서 그 국가경제에 대한 기여도는 어마어마하다.

 

자동차 산업은 그 역사가100년 이상 된 대표적 전통산업이다. 최근 세계적 경제위기로 세계적인 자동차 회사들이 문을 닫을 위기에 직면하였으나, 미국, 일본, 독일, 프랑스 등 선진국들이 자국 자동차산업을 포기하지 않은 것은 나름대로의 이유가 있을 것이다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 자동차 산업이 갖고 있는 국가산업에 대한 기여가 굉장히 중요하기 때문일 것이다.

 

자동차 산업은 전통적으로 기계, 소재분야가 종합된 산업으로 우리나라 전체 제조업 부가가치의 11%를 차지하는 부가가치 산업이다. 현재 우리나라 자동차 산업은 짧은 역사에도 불구하고 독자적인 시스템 설계 및 생산기술을 개발하여 세계5위의 생산대열에 진입하였다. 이와 같은 위치에 도달한 것은 일본 등 선진국과의 기술제휴를 진행하면서 우리만의 생산기술을 접목한 노력의 결실이라 할 수 있다.

 

우리 생활에 많은 편리함을 제공하는 것은 물론 산업 발전의 원동력이 돼 왔던 자동차가 화석연료 사용에 따른 지구온난화 및 온실가스 배출, 자원의 고갈에 의한 고유가 등 암울한 현실과 직면하게 됐다. 따라서 화석연료를 사용하지 않고 환경 및 자원의 지속 가능성 문제를 궁극적으로 해결할 대체 에너지원을 모색하는 것은 선택이 아닌 생존의 문제가 되었으며 전 세계적으로 전기자동차로의 전환에서 그 해답을 찾고 있는 상황이다.



 

현재 일본의 미쓰비시는 최대 주행거리 160km 수준의 전기자동차 ‘아이미브’를 개발해 시판하고 있으며 제너럴모터스(GM)는 1리터로 100km를 간다는 시보레 ‘볼트’ 전기자동차를 개발한다고 최근 발표했다. 이와 같은 전기자동차뿐만 아니라 친환경 저탄소 개념의 대중교통 수송 시스템까지로 녹색 기술 개발이 확산돼 영국 런던은 오는 2011년까지 차세대 친환경 버스를 도입할 계획이다.



 

한국에서는 최근 대구시가 연간 3000대 정도의 전기버스 제조 공장을 국내 최초로 세운다는 계획을 발표했다. 하지만 전기자동차의 경우 배터리의 주행거리, 무게, 가격, 용량, 충전 소요 시간 문제와 충전소 설치 등 인프라 구축에 문제를 지니고 있어 여전히 대중적으로 상용화되기에는 넘어야 할 산이 많은 것이 사실이다.

 

전세계 자동차 업계가 하이브리드카와 전기차 등장으로 새로운 국면에 접어들고 있다. 특히 전기차는 유럽과 미국 등 각 국가에서 점차적으로 높아지고 있는 환경기준을 충족시키고, 경제성도 확보할 수 있어 주요 자동차 업체들이 차세대 성장동력으로 꼽는 부문이다. 현재 주요 자동차 업체들은 각자 개발중인 전기차를 공개했으며, 일부 업체는 시범운행을 하고 있다

 

최근 유럽연합의 발족으로 유럽과의 경제교류의 중요성이 크게 증대하고 있고, 국제관계에서 다자간 교류의 중요성이 증대하고 있는 데 비례하여, 유럽과의 과학기술교류의 폭과 규모, 양과 질 모두를 시급히 강화할 필요성이 증가하고 있다. 그러나 그동안 한국은 경제적으로 뿐 아니라 과학기술적으로도 국제교류에 있어서 미국과 일본에 지나치게 의존적이었던 바, 그에 따라 유럽과의 교류의 폭과 기반이 매우 취약한 형편이며, 부분적인 교류가 있었다 해도 단편적으로 되어 왔을 뿐이다. 유럽지역은 과거 과학기술의 출발지였던 만큼 탄탄한 기반기술을 많이 확보 하고 있으며, 이 기술들의 응용으로 이어지는 전기자동차분야에서도 활발한 연구가 진행 중이다. 특히 유럽연합의 발족으로 유럽 각나라가 가지고 있던 기술들을 통합하여 시너지를 내는 유럽단위 프로젝트들이 활발히 진행중이고 그의 중심에 바로 프랑스가 있다.

 

전기차는 전기에너지를 사용하기 때문에 전기에너지 생산에서 발생하는 이산화탄소로 인해 환경적 이슈가 거론되고 있는 가운데, 프랑스는 다른 나라와 달리 풍부한 원자력 에너지를 바탕으로 남는 잉여 전기 에너지를 십분 이용할 수 있는 전기차의 경제적 기술적 성공여부를 테스트할 수 있는 곳으로 점처지고 있다. 이런 이점을 바탕으로 각 제조사, 국가 단위 인프라 구축을 위한 많은 프로젝트들이 진행 중이다. 이런 상황에서 프랑스/유럽 지역 전기 자동차 기술 동향조사가 시급히 이루어저야 할 필요성이 있다.

 

본 기고에서는 우리나라 친환경 전기자동차개발이 성공적으로 수행될 수 있도록 도움을 주기 위해 프랑스 및 유럽의 기술에 대한 현황을 기술 하고 우리나라의 실정을 비교하고자 한다.

 

 

제2장 국내/외 기술개발 현황

 

1. 프랑스 및 유럽의 전기자동차 개발현황

 

1.1 르노 (Renault)

 

프랑스 업체 르노는 전기차 4종(Fig. 1)과 전기차 부문에서 가장 중요한 충전시스템까지 구체적으로 공개해 주목된다. 이에 향후 자동차 업계를 이끌 것으로 예상되는 전기차 부문에서 르노가 제시한 전기차 전략을 살펴보고 향후 전기차 산업의 미래를 조망해본다.

 

르노가 발표한 전기차는 선진시장뿐 아니라 신흥시장에서 모든 고객을 위한 이동성(mobility for all)을 제시하고 있다. 르노는 전기차 시장에 경쟁력을 집중해 양산형 전기차 시장에서 세계 1위를 목표로 전기차와 충전시스템을 개발 중이다. 또 주행 중 배기가스를 배출하지 않는 배기가스제로차량 시장에서도 선두 지위를 확보해 전기차로 친환경과 시장성 두 가지 모두를 확보하겠다는 전략이다.

 

현재 전기자동차는 친환경과 경제성을 만족하지만 배터리와 모터 가격으로 차량 가격이 고가에 설정된 것과 달리, 르노의 전기차는 엔트리급 차량도 포함하고 있는 것이 특징이다. 또 상황에 따른 3가지 방식의 충전시스템을 도입해 현실적으로 현재 자동차 산업을 대체할 수 있는 비전을 제시하고 있다는 점이 다른 자동차 업체들과 다른 점이다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 1 르노의 전기자동차 컨셉 4종

 

르노는 프랑크푸르트 모터쇼에서 기업고객을 위한 컴팩트 밴, 패밀리 카, 그리고 소형 시티 카로 구성된 세 가지 종류의 자동차 모델을 공개했으며 이 차들을 오는 2011년부터 출시할 예정이다. 또 오는 2012년에는 차체 길이가 약 4미터인 5인승 컴팩트 카를 출시할 예정으로 현재 공개한 전기차만 4종이다. 르노는 현재 공개한 차량을 우선 출시한 후 2012년 이후 전 차량 세그먼트에서 전기차를 출시해 다양한 고객 요구를 충족시킨다는 전략이다.

 

현재 공개된 르노 전기차는 효율적이고 실용적인 교통수단을 원하는 바쁜 도시인들을 위한 시티카 `트위지 Z.E. 컨셉트', 매일 단거리 운행을 주로 하면서 안락하고 편안한 승차감을 원하는 운전자를 겨냥한 다용도 콤팩트 카 `조이 Z.E 컨셉트', 편안한 승차감으로 최대 5명까지 탑승 가능한 세단 `플루언스 Z.E. 컨셉트' 운수 및 업무용을 위한 밴형 `캉구 Z.E 컨셉트' 등이다.

 

르노는 2011년부터 4종 전기자동차를 점진적으로 출시할 예정이다. 우선 이스라엘과 유럽에 플루언스 전기차를 선보이며, 운송과 업무가 주용도인 르노 캉구 익스프레스 전기자동차도 뒤 이어 출시할 예정이다.

 

 

1.1.1      양산 모델

 

실제 양산될 플루언스 전기차(Fig. 2)는 2가지 충전방식을 제공한다. 하나는 일반 표준인 전기플러그 충전 방식으로 6시간에서 8시간의 완충시간이 필요하고, 또 다른 방식은 바로 휴대폰처럼 배터리 패키지를 교환하는 방식으로 3분여의 짧은 시간에 교환이 가능하다고 한다. 자체 네비게이션 시스템은 배터리 충전소들을 따라 이동할 여정을 계산하고, 배터리 충전상태를 운전자의 휴대폰으로 알려주어 배터리가 바닥나지 않도록 도와준다. 최대속도는 시속 135km 이고 완충시 최대주행거리는 160km 이다. 가격은 5000유로 에코할인을 받아 21300유로이고 배터리는 월 79유로로 대여된다. 올 9월에 출시 예정이다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 2 플루언스 전기차

 

실제 양산될 캉구 전기차(Fig. 3)는 최고속도 시속 130km 그리고 최대주행거리는 160km이다. 가격인 5000유로 에코보너스를 받으면 15000유로이고 배터리는 월 72유로대에 대여된다. 이 모델 역시 올 9월에 출시 예정이다.

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 3 캉구 전기차

 

 

2011년 말에 출시될 트위지(Fig. 4)는 두 가지 모델로 출시된다. 시속 45km로 제한된 면허없이도 운전할 수 있는 모데로가 시속 75km까지 낼 수 있는 모델이다. 일반 플러그로 3시간 반만에 완충이 가능하며 최대 100km 운행이 가능하다. 가격은 성능이 비슷한 스쿠터가격과 비슷하게 책정될 예정이다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 4 트위지 전기차

 

ZOE는 유럽형 해치백 스타일로 세련된 미래형 전기차 디자인으로 인기를 누릴 예정이다. 최대속도 시속 135km, 최대주행거리 160km를 제공한다. 일반충전, 급속충전, 퀵드랍 방식의 교환, 이렇게 3가지 충전 방식을 제공한다. 시장에서는 2012년 중반에 만나 볼 수 있을 예정이다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 5 ZOE 전기차

 

르노는 오는 2012년을 기점으로 세계 전기차 시장 선점을 위해 각국 정부 및 기업들과 협력하고 있다. 르노닛산 얼라이언스는 전 세계 파트너들과 30여 개에 달하는 파트너십 협정을 체결했다.

 

 

1.1.2 충전방식

 

A. 일반 표준 플러그 충전 : Twizy모델은 일반 가정용 220V 플러그를 사용하여 3시간 반만에 완충이 가능하고 나머지 모델들은 르노에서 제작한 ‘Wall-box’란 충전단자를 가정에 설치하여 충전하여야 한다. 이 충전단자는 공동 주차공간에서 파손이나 도난을 방지하는 안전장치가 포함되어 있다. 출장이나 여행으로 집에설치된 이 충전기 사용이 어려울땐 일반 충전기를 사용하여 충전이 가능한데 시간은 완충시간이 좀 더 오래 걸리는 단점이 있다. 이밖에 르노사는 프랑스 최대 전력회사인 EDF와 협력하여 위에 소개된 Modulowatt사의 충전단자와 비슷한 자동결제 충전단자를 개발중에 있다.

 

B . 급속충전 : 급속 충전기(400V – 63A)를 이용하면 10분 만에 50km를 갈 에너지를 충전할 수 있고 30분 만에 80%까지 충전 가능하다. 르노는 유럽형 급속충전기 표준화를 위해서 독일의 RWE사와 협력중이다.

 

C. Quickdrop : 또 하나의 방식은 배터리 패키지 자체를 교환하는 방식이다. 로봇화된 자동 교체 시스템이 배터리를 교환하는데 3분이 체 안걸릴 전망이다(Fig. 6). 르노-닛산 얼라이언스와 Better Place사는 이 교체방식을 보급하기 위해 협력하고 있으며 2011년에 이스라엘과 덴마크에서 먼서 서비스에 들어간다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 6 Quickdrop 방식 충전

 

1.2  PSA (Peujeot & Citroën)

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 7 푸조의 iOn 전기자동차

 

프랑스이 대표 자동차 기업 푸조는 iOn(Fig. 7)이라는 순수 전기차를 만들고 2010년 말 부터 양산에 돌입했다. 사실 이 모델은 일본 미쓰비시의 iMiEV를 베이스로 하여 유럽 규제에 맞게끔 약간 수정을 한 모델이다. 그렇기 때문에 두 모델의 파워트레인은 당연 동일하다. iOn의 전기모터 출력은 63마력, 180Nm 이고 제로백은 15.9초, 최고속력은 시속 130km이다. 88셀 리튬이온 배터리팩을 쓰고 최대주행거리는 130km이다. 충전은 가정용 콘센트로 약 6시간을 충전해야 완충이 되며 급속 충전 시 30분 만에 80%까지 충전 가능하다는 설명이다.

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 8 시트로엥 전기차 C-Zero

 

같은 그룹사인 시트로엥의 양산 전기차 C-Zero(Fig. 8)도 역시 미쓰비시의 iMiEV를 베이스로 한 전기차로 동급의 사양을 가지고 있다.

 

 

 

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 9 푸죠 BB1

 

푸조의 BB1 모델(Fig. 9)은 최신 마이크로 전기차로 르노의 Twizy에 상응하는 모델이다. 작은 차체에도 불구하고 4인승이고 스쿠터와 미니카의 중간에 위치하며 후륜에 탑재된 2개의 전기 모터로 구동된다. 실버컬러의 프로토타입은 파리 시내에서 이미 주행 테스트를 마쳤다. 미래형 도시 커뮤터를 향한 푸조의 야심이 드러난 모델이다.

 

말안장 형태의 좌석을 채용하여 4명이 앉을 수 있는 공간을 확보했으며 스티어링 휠 대신 스쿠터의 핸들바를 채용하였다. 브레이크도 손으로 조정한다. 시속 60km까지 이르는 시간은 4초가 소요되고 최대주행거리는 120km이다. 아쉽게도 이 모델이 실제로 양산으로 이어질지는 확실하지 않다.