포커스

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전기 자동차 기술 및 시장 동향

나준호*

1990년대 후반 이래 가속되어 온 자동차의 전자화 트렌드는 특히 2000년대 후반 들어 전기 자동차의

등장으로 새로운 전기점을 맞이하고 있다. 전기 자동차의 등장은 핵심 부품인 구동 기관이 엔진에서 전기

모터로 바뀌고, 주 연료가 석유에서 전력으로 바뀌는 기술 체제의 대전환을 의미한다. 이는 중장기적으로

차량 부품 전반에 걸쳐 메카닉 부품 대신 전자 부품이 더욱 확대 채용되며, 인프라 측면에서 스마트 그리드

의 도입을 더욱 강화하는 요인으로 작용할 수 있다. 이러한 측면에서 IT 융합을 준비하는 기업들을 위해 전

기 자동차의 기술 및 시장 동향에 대해 검토해 보도록 한다. ▨

I. 서 론

전기 자동차는 차량 연료로 전기를 사용하고, 동

력 기관으로 전기 모터를 이용하는 차량이다. 전기

자동차 기술은 100여년 전 휘발유 내연기관 차량과

의 표준 전쟁에서 패배한 이후, 오랜 기간 사장되어

있었다. 그러나 2000년대 중반 들어 전통적인 내연

기관 차량을 대체할 차세대 그린 카의 대표 차종으

로 다시 새롭게 부각되고 있다. 특히 2009년 9월의

프랑크푸르트 모터 쇼에는 전기 자동차 시제품이 23

개나 등장하여 전기 자동차에 대한 높은 관심을 잘

보여 주었다.

전기 자동차가 재부상하는 이유로는 크게 고유가

시대의 재도래 우려, 전세계적인 연비 규제 강화, 소

비자 니즈의 변화를 들 수 있다. 첫째, 비록 2009년

유가는 세계 경기 침체의 여파로 50~80 달러대에

목 차

* LG경제연구원 미래연구실 책임연구원

I. 서 론

II. 유형 구분

III. 기술 동향

IV. 시장 및 경쟁 동향

V. 결 론

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주간기술동향 통권 1431호 2010. 2. 3.

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머물고 있지만, 2010년 이후 세계 경제가 회복되면 석유 수요의 급증으로 고유가 시대가 다시

도래할 가능성이 크다. 예를 들어 세계에너지기구(IEA)에 따르면 구조적인 수급 불균형 때문에

향후 유가는 2013년경 다시 100 달러 선을 돌파할 가능성이 큰 것으로 보인다.1)

둘째, 기후변화 대응 및 온실가스 감축 차원에서 전세계적으로 자동차 연비 규제가 크게 강

화되고 있기 때문이다. 자동차 부문의 2000년 온실가스 배출량은 35억tCO2(탄소톤)으로 세계

전체 배출량의 10.5%에 달한다.2) 따라서 자동차 부문의 온실가스 감축은 기후변화 억제에 중요

한 전환점이 될 수 있다. 이 때문에 유럽 연합(EU)은 자동차 1 대당 온실가스 배출량을 현재

160g/km(1km 주행당 160g, 연비 기준 35MPG 해당)에서 2012년 130g/km(연비 기준 45MPG

해당)까지 엄격히 제한할 계획이다.3) 2009 년 5 월 미국도 2016 년까지 평균 35.5MPG4) 달성,

배기가스 배출량의 1/3 감소라는 대폭 강화된 연비 규제안을 내놓았다.5)

셋째, 소비자 니즈의 변화도 문제이다. 2000 년대 초반만 해도 소비자들은 안전성, 편의성,

오프로드 주행성이 좋은 대형 차종과 SUV 차종을 선호하였다. 그러나 2008 년 이래 고유가와

경기 침체가 동시에 전세계를 강타하면서 소비자들이 변하고 있다. 즉, 과거와 달리 저렴하고 연

비 좋은 차량을 선호하게 된 것이다. 예를 들어 미국 시장에서 하이브리드 자동차 판매는 2008

년 상반기 전년대비 39%나 증가하였다. 반면 중소형 자가용보다 기름을 많이 먹는 경트럭의 시

장 점유율은 2008 년 5 월까지 전년 동기 대비 7.2% 감소하였다.6) 산업 관계자들은 향후 유가

가 다시 100 달러를 넘게 된다면 고효율 저연비 차량 선호 경향이 더욱 뚜렷해질 것으로 예상

하고 있다.

이처럼 고유가의 재도래, 연비 규제 강화, 소비자 구매성향 변화 등은 결국 석유 기반의 기존

내연기관 패러다임의 변화를 요구하고 있다. 즉, 차세대 자동차로 기름을 덜 쓰며 온실가스 배출

도 적은 새로운 고효율 저연비 차량의 개발이 갑작스럽게 전세계 자동차 기업들의 사활적 과제

로 떠오른 것이다.

물론 현재 자동차 기업들은 일차적으로 Turbo-charging,7) 연료직접분사8) 등 신기술로 내연

1) IEA, “Annual Energy Outlook 2009 Presentation Materials”, 2008. 12.

2) CAIT(Climate Analysis Indicator Tool) Ver 6.0(cait.wri.org)

3) 동부증권, “Green Car”, 2009. 2.

4) 평균 35.5mpg는 1갤런당 35.5 마일을 의미하며 이는 1리터당 15.1km에 해당한다. 이는 전 차종의 평균 연비로 세부적으로 보면 승용차는

39MPG, 경트럭은 30MPG으로 승용차에 대한 요구수준이 훨씬 높다.

5) 각종 국내 보도 취합

6) Deutsche Bank, “Electric Car: Plugged-in”, 2008. 6. 7) Turbo-charging: 실린더에 연료와 공기를 압축해 불어넣어 폭발력을 높이는 기술,

8) 연료직접분사: 엔진 실린더 내부에 고압으로 연료를 직접 쏘아 분사해 주는 기술, 원래 항공기 엔진 기술이나 차세대 디젤 차량을 거쳐 최근에

는 가솔린 차량에도 많이 적용되는 추세임

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기관의 연비 향상을 시도하고 있지만, 이러한 접근은 내재적 한계를 갖고 있다. 내연기관의 동력

전환 과정은 “엔진 내 발화→공기팽창→실린더 수직운동→캠을 통한 회전운동” 등으로 복잡하여

에너지 전환 효율이 매우 낮다. 미국 에너지성(DOE)의 추계에 따르면 휘발유에 포함된 에너지

중 오직 10~15%만이 자동차 출력으로 변환된다. 이 때문에 현재의 내연기관 연비 개선 기술로

는 향후 연비 규제의 강화에 대응하기 쉽지 않은 것이다.

따라서 최근 연비 향상의 근본적 대안으로 동력 체계에서 휘발유/디젤 엔진 대신 전기 모터

<자료>: 미국 에너지성(US DOE), HSBC(2009. 10)에서 재인용

(그림 1) 기존 휘발유 내연기관 차량의 에너지 손실

Standby/Idle

Accessories

Driveline Losses

Engine Losses

Braking 5.8%

Inertia

Rolling Resistance

4.2%

Aerodynamic Drag 2.6%

<자료>: LG경제연구원

(그림 2) 자동차의 진화 방향

내연 기관

전기 모터

화석연료 대체연료

전 기 수 소

클린디젤 CNG

수소 연료전지

차량

휘발유/디젤 자동차

바이오 연료 수소 내연기관

Hybrid Car

Plug-inHybrid

Electric Vehicle

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시스템이 부각되고 있다. 전기 모터는 전기를 운동에너지로 즉각 변환하므로 에너지 효율이

86%로 매우 높다. 아울러 연료 체계에서도 기존의 화석 연료 대신 바이오 연료, 외부 전기 충전,

수소 발전 등의 새로운 대체 기술이 활발히 개발되고 있다. 다만 바이오 연료는 경제적 재배지

의 지역적 제한, 식량 가격 상승의 부작용 문제 때문에 대대적인 도입은 쉽지 않을 전망이다. 또

한 수소 자동차도 인프라 구축 및 높은 차량 원가 등 수많은 기술적 난제의 해결에 상당한 시일

이 소요될 전망이다. 이러한 상황에서 기존의 전기 인프라를 활용할 수 있는 전기 자동차가 보

다 현실적인 대안으로 부상하고 있는 것이다.

II. 유형 구분

전기 자동차는 넓은 의미에서 모터로 구동되고, 전기를 연료로 사용하는 차량을 통틀어 말한

다. 보다 세부적으로 최근 개발 중인 전기 자동차는 크게 마일드 하이브리드, 풀 하이브리드, 플

러그인 하이브리드, 일렉트릭 비클 등 4가지 유형으로 구분할 수 있다.

첫째, 마일드 하이브리드(Mild Hybrid)는 기존의 가솔린 내연기관 차량에 소출력 전기 모터

를 부착한 형태이다. 마일드 하이브리드에는 공회전시 엔진을 정지시키는 기능(Idling Stop)이

부가되어 있다. 이때 전기 모터는 출발 및 가속시 엔진과 함께 작동해 엔진 부하를 감소시키는

역할을 한다. 주력 구동 기관이 휘발유 엔진이라는 점에서 마일드 하이브리드는 온전한 의미의

전기 자동차는 아니다. 하지만, 1,600 달러 대의 비교적 적은 증분 비용으로도 차량 연비를

10~15% 증가시키는 효과가 있어 최근 선진국에서 기술 채택이 권장되고 있다.

둘째, 풀 하이브리드(Full Hybrid: HEV)는 대개 “하이브리드 카”라는 이름으로 잘 알려져 있

고, 도요타의 프리우스가 대표적이다. 풀 하이브리드는 전기 모터와 휘발유 내연기관의 2 중 동

력기관 구조를 취한다. 내연기관은 고속 주행 시에는 연비가 좋지만, 저속 주행 시에는 연비가

크게 떨어진다. 따라서 풀 하이브리드 유형은 고속 주행 시 내연기관을, 저속 주행 시 전기 모터

를 선택 작동하여 연비를 개선한다. 또한 차량 감속시 손실되는 내연기관의 운동에너지를 전기

로 전환 회수하는 에너지 회생제동(Regenerative Braking) 시스템을 통해 효율성을 증대시킨다.

풀 하이브리드는 기존 휘발유 차량에 비해 25~40%의 연비 향상이 가능하고, 기존 주유소

인프라를 활용할 수 있어 소비자 측면에서 편리하다.9) 다만, 이중 동력기관 장착 및 선택 구동

메커니즘의 채용 때문에 제품 설계상 복잡성이 증가하는 문제점이 있다. 또한 기존 엔진에 전기

9) 2009 년 출시된 도요타의 3 세대 프리우스(Prius)의 연비는 50mpg(=1 리터당 21.3km)이다. 혼다 시빅(Civic) 하이브리드 차종의 연비도

42mpg(=1 리터당 17.9km 해당)에 달한다.

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모터, 배터리, 에너지 회수 브레이킹 시스템 등 추가 부품을 탑재해야 하므로 원가가 크게 증가

할 수 있다. 미국 EPA의 추산에 따르면 풀 하이브리드 차량의 증분 재료비는 3,700~3,850 달

러 수준인 것으로 알려져 있다.

셋째, 플러그인 하이브리드(Plug-in Hybrid: PHEV)도 풀 하이브리드와 마찬가지로 내연기

관과 전기모터의 2 중 동력기관 구조를 취한다. 그러나 주 동력원이 전기 모터이며 60km 이내

의 단거리는 휘발유 급유 없이 전기 충전만으로도 주행 가능한 점이 풀 하이브리드와 다르다.

즉 풀 하이브리드가 저속 주행 시는 모터, 고속 주행 시는 엔진을 이용한다면, PHEV는 모든 상

황에서 주행에 전기 모터만을 이용한다. 이때 휘발유 엔진은 발전 용도에 불과하다. 즉, 주차 시

일반 전원으로 충전하여 최초 50~60km 는 전기로 운행하고, 이후 전기가 떨어지면 내부 발전

기를 휘발유 엔진으로 돌려 전기를 모터에 공급한다. 따라서 플러그인 하이브리드에는 풀 하이

브리드에 비해 고출력의 모터와 고용량의 배터리가 탑재된다.

플러그인 하이브리드가 최근 주목 받는 이유는 풀 하이브리드 유형과 일렉트릭 비클 유형의

장점을 효과적으로 결합했기 때문이다. 즉, 전기 모터를 제1구동기관으로 채택함으로써 단거리

에서 획기적인 연비 향상(60km 이내 Zero Emission)이 가능하며, 장거리 운행시에는 기존 주

유소 인프라를 활용할 수 있어 소비자 측면에서 불편함을 느낄 소지가 적다. 다만, 플러그인 하

이브리드 유형은 이중 동력기관 탑재와 대용량 배터리 장착으로 인해 원가가 크게 증가하고, 중

량 또한 늘어나는 문제점을 안고 있다.

넷째, 일렉트릭 비클(Electric Vehicle: EV)은 가장 진보된 형태로 휘발유 엔진 없이 전기 모

터와 배터리로만 주행하는 차량이다. 휘발유를 전혀 사용하지 않아 배기가스 및 온실가스 배출

량은 0 이 되므로 흔히 Zero-Emission 차량이라고도 부른다. 이 때문에 100% 전기 자동차에

는 배기가스 배출구가 없다. 일렉트릭 비클은 4가지 전기 자동차 유형 중 가장 이상적인 유형이

다. 즉, 에너지 효율적이고 환경친화적이며, 생산비용이 저렴한 전기를 사용하는 특성상 고유가

시대의 비용 효율적인 대안이 될 수 있다.

또한 부품 수가 크게 감소하고 내부 구조가 간단하므로 설계 안정성이 높고, 고장 및 수리

비용이 적을 수 있다.10) 나아가 차체 소음이나 진동이 적고 저속 시에도 토크가 커서 가속력이

좋은 등 운전 편의성이 높다. 다만, 배터리 충전 시간이 오래 걸리고 주행가능거리가 짧으며 충

전 인프라가 부족하다는 점이 아직 문제이다. 또한 배터리 수명 제한 때문에 장기간 사용시 배터

10) 내연엔진의 부품 수는 대략 400여 개이나 전기 모터는 20여 개에 불과하다. 또한 내연기관처럼 엔진 피스톤의 수직 운동에너지를 타이어의

회전 운동에너지로 바꾸는 복잡한 에너지 전환 과정이 불필요하고, 엔진 소음, 배기가스의 감축 등과 관련된 부품들도 불필요하게 되어 내부

구조가 간단해진다.

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리를 별도로 교체해야 하는 유지비용 문제가 발생할 수 있다. 일각에서는 배터리 발화 가능성에

대한 안전성 우려도 존재한다.

III. 기술 동향

전기 자동차는 기술적 측면에서 전통적인 휘발유 내연기관 차량의 온실가스 및 배기가스 다

량 배출, 비싼 유지비 문제를 해결할 수 있는 근본적 대안이다. 그러나 기술적 우월성에도 불구

하고 현재 시장 수용도를 낙관할 수 없는 이유는 긴 충전시간, 짧은 주행거리, 비싼 초기 구매

가격, 신뢰도 및 안전성에 대한 우려 때문이다.

따라서 향후 전기 자동차 부문의 주된 기술 발전 과제는 충전시간의 단축, 주행거리의 연장,

<자료>: Electric Drive Transportation Association

(그림 3) 전기 자동차의 구조 비교

HEV Hybrid Electric Vehicle

PHEV(Series) Plug-In Hybrid Electric Vehicle

or Extended Range Electric Vehicle(EREV)

EV Electric Vehicle

or Battery Electric Vehicle(BEV)

Electric Motor

Batteries

Regenerative Breaks

Combustion Engine

Gas Tank

Batteries

Gas Tank

Combustion Engine

Regenerative Breaks

Electric Motor Electric Motor

Batteries

Regenerative Breaks

plug plug

<표 1> 전기자동차 세부 유형별 특징 비교

구분 엔진 유무

전기모터 용량

배터리 용량

총 증분원가 (배터리 원가)

연비 개선 수준

Mild Hybrid O 小 小 1,600 달러(600 달러) 10~20%

Full Hybrid(HEV) O 中 中 3,700 달러(1,500 달러) 25~40%

Plug-in Hybrid(PHEV) O 大 大 8,000 달러(6,000 달러) 40~65%

Electric Vehicle(EV) × 大 大 11,000 달러(11,000 달러) 100%

<자료>: Deutsch Bank, 2008. 6.

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원가 절감, 안전도 제고 등에 맞추어질 전망이다. 흥미로운 점은 이러한 전기 자동차의 다양한

기술 과제가 사실상 차량 탑재용 이차전지와 차량 외부의 충전 인프라 부문에 집중된다는 것이

다. 이러한 측면에서 전기 자동차의 기술 발전 동향은 크게 3가지 분야, 즉 이차전지 분야, 충전

인프라 분야, 기타 부품 분야로 구분해 살펴 볼 수 있다.

첫째, 전기 자동차가 본격적으로 이용되려면 출력이 크고, 비용 효율적이며, 수명이 길고, 내

구성이 강한 배터리의 개발이 필수적이다. 지금까지 차량용 이차전지 시장에서는 니켈메탈

(NiMH) 방식이 주류였지만, 점차 리튬이온(Li-Ion) 방식이 니켈메탈 방식을 제칠 전망이다. 이

미 2008년 말 전세계적으로 55개의 HEV, PHEV, EV 차종이 리튬이온 방식으로 개발 중이다.

리튬이온 배터리의 채택이 늘어나는 이유는 니켈메탈 방식에 비해 단위 비용은 비싸지만, 다양

한 전기화학적 특성이 좋기 때문이다. 즉, 에너지 밀도가 동일한 중량이나 체적에서 1.4~2.0배

더 커서, 동일한 출력이라면 배터리 모듈을 보다 작고 가볍게 만들 수 있다.

다만 리튬이온 방식이 자동차용으로 완벽하게 활용되려면 안전성, 내구성, 비용, 충방전 속도

증대 등의 문제 해결이 필요하다. 무엇보다 안전성이 큰 우려 사항이다. 노트북, 휴대폰 등 일반

가전 제품과 달리 자동차는 사용시 사고, 과열, 혹한 등 극한 상황에 쉽게 노출된다. 리튬이온은

과충전, 고온 사용, 회로 단락, 외부 충격으로 인해 과열 및 발화 가능성이 존재하고, 저온/고온

등 극한상황에서 성능 저하 문제도 나타날 수 있어 이의 개선이 필요하다. 한편 내구성도 중요

한 기술 과제이다. 자동차용 전지는 7,000번(EV)~30만 번(HEV) 이상의 충방전을 견뎌야 한다.

나아가 최대 15 년의 내용 연수가 요구되며, 말기에도 최초 출력과 용량의 80%가 유지되어야

한다.

비용도 큰 문제이다. 미국 자동차 기업이 차세대 배터리 기술 연구를 위해 결성한 US 배터

리 컨소시엄(USABC)에서는 배터리의 장기 목표 가격을 HEV는 500 달러, PHEV는 3,400 달

러(40마일 기준)로 설정하였다. 그러나 현재 배터리 가격 수준은 이보다 크게 비싼 편으로, GM

Volt에 탑재될 배터리 팩은 8,000~10,000 달러 수준으로 추정되고 있다.

현재 문제점 해결을 위해 매년 산업 전체적으로 10 억 달러 이상의 R&D 비용이 투입되고

<표 2> 차량용 이차전지 특성 비교(전지 중량 375kg 가정시)

구분 용량(kwH) 주행거리 (km) 용량 당 가격(달러)

리튬이온 56 374 700~1200

니켈메탈 26 175 500~750

납축전지 13 87 150~200

<자료>: HSBC, 2009. 10.

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있으며, 성능 향상은 느리지만 꾸준히 계속되고 있다. 리튬이온 배터리의 출력은 1990 년 평균

90wh/kg에서 2008년 232wh/kg까지 확대된 상태이다. 안전 이슈도 전하의 화학적 조성 개선,

셀 단위의 설계 개선, 시스템 수준의 제어를 통해 해결하려 하고 있다.

둘째, 전기 자동차가 상용화되려면, 차량 배터리 자체의 발전뿐만 아니라 충전 인프라 기술

의 발전도 필수적이다. 전기 자동차의 충전 인프라 기술로는 일반 충전, 급속 충전, 배터리 교체

등 크게 3가지 방식이 추진되고 있다.

① 일반 충전 방식: 향후 상당 기간 동안 전기 자동차 사용자들은 대개 가정 및 직장의 주차

장을 통해 전기를 충전할 것이다. 전기 자동차의 배터리 충전 시간은 급속 충전 방식이

아닌 이상, <표 3>과 같이 보통 6~8 시간 정도로 오래 걸린다. 운전자 입장에서는 외부

충전 시설보다 가까운 주차장의 충전시설을 이용하는 것이 훨씬 편리하다. 이때 전기 자

동차가 충전되는 환경은 먼지가 많거나 눈/비가 내리는 야외이다. 또한 기존 가전 제품보

다 많은 양의 전기를 사용하기 때문에 기존 누진제 합산 요금제가 아닌 별도의 전기차 전

용 요금제를 적용 받아야 한다. 이처럼 안전과 과금 문제가 존재하기 때문에, 기존 콘센트

대신 별도의 충전 설비가 등장할 전망이다.

문제는 <표3>과 같이 현 단계 전기 자동차의 주행거리가 배터리 용량 한계상 고급 사양

<표 3> 기출시, 출시 예정 전기 자동차 Spec

구분 최고 속력 가속력 탑승인원 충전 시간 주행거리 출시년도 예상가격

Think City (Norway)

105kmh (65mph)

0 to 50km/h in

6.5s 2 -

210km (130mile)

2008 4만 유로

Tesla Roadster

(US)

201kmh (125mph)

0 to 97km/h in

3.9s 2

고출력 충전기로 3.5시간

939km (244mile)

2008 10.9만 달러

REVA NXG(India)

130kmh (81mph)

- 2 - 200km

(120mile)2010

2.3 만 유로(배터리 미포함)

Mitsubishi MiEV (Japan)

201kmh (125mph)

- 4

일반 전력으로 7시간, 급속 충전으로 30분에 80%

160km (99mile)

2010

460만 엔 (보조금 지원시

230만 엔)

Nissan Leal

(Japan)

145kmh (90mph)

- 5

일반 전력으로 8시간, 급속

충전으로 30분에 80%

161km (100mile)

2010

25,000~ 30,000 유로

(배터리 미포함)

Volvo C30 (Sweden)

- - 5 - 210km

(130mile)제작 중 미정

<자료>: 각사 보도 자료 종합

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차량을 제외하고는 보통 200km 내외로 제한된다는 점이다. 일회 충전으로 가능한 주행

거리가 이처럼 짧고 전기 충전에 많은 시간이 소요된다면 전기 자동차의 효용성은 크게

떨어진다. 따라서 이러한 충전 문제를 해결하려는 노력이 급속 충전 방식과 배터리 교체

방식의 형태로 진행되고 있다.

② 급속 충전 방식: 특수 충전 설비를 통해 고전압, 고전류를 차체에 공급하여 5~8시간 소

요되는 충전시간을 30분~1시간으로 앞당기려는 시도이다. 예를 들어 독일의 전력회사인

RWE와 자동차 기업인 다임러는 최근 400V, 32A 전력 공급으로 20kWh 배터리를 1시

간 이내 충전할 수 있는 급속 충전기를 선보였다. 다만 급속 충전기를 이용하려면 고전압

과 고전류를 받아들일 수 있는 장치가 차체 설계에도 반영되어 있어야 한다. 미쓰비시의

전기차 MiEV 에는 일반 가정 전원용 플러그와 별도로 급속 충전기용 플러그가 설치되어

있다. MiEV의 경우 급속 플러그를 이용하면 30분에 80% 충전이 가능하다.

③ 배터리 교체 방식: 휴대전화나 디지털 카메라처럼 다 쓴 배터리를 충전된 배터리로 교체

하는 방식으로, 미국의 벤처회사인 Better Place 가 이스라엘 등에서 추진하고 있다. 2009

년 5 월 배터 플레이스는 제휴업체인 일본 닛산 자동차와 함께 일본 요코하마에서 교체

시스템을 시연하였다. 자동차가 충전소에서 하단이 뚫려 있는 램프 위로 올라가면, 새 배

터리를 실은 로봇 트롤리가 들어가서 자동 교체하는 구조이다. 교체에는 2~3분 정도 소

요되어, 일반 주유 방식보다도 시간이 더 적게 걸렸다. 다만 이 방식은 자동차 회사와의

협력 및 배터리의 표준화가 관건이다. 자동차 회사별로, 또한 차종별로 각각 다른 배터리

를 사용한다면, 로봇 교체의 복잡성이 가중되고 배터리 여분을 다양하게 갖고 있어야 하

므로 재고 부담이 커지기 때문이다.

(그림 4) 기출시, 출시 예정 전기 자동차 사진

Think City Tesla Roadster Nissan Leaf

Volvo C30 Mitsubishi MiEV REVA NXG

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셋째, 이차전지 외 부품 분야의 변화도 필요할 전망이다. 전기 자동차의 등장은 1990년대부

터 진행되어오던 ‘자동차 전자화’ 트렌드의 연장선상에 있다. 자동차의 전자화 경향 때문에 기존

내연기관 자동차에서도 전장 부품의 원가 비율은 이미 20~30%에 도달하였고, 풀 하이브리드나

전기 자동차에서는 이 비율이 50%를 상회할 가능성이 크다.

특히 전기 자동차 시대에는 기존 자동차에 이용되던 기계 부품의 상당수가 전기전자 부품으

로 교체되게 된다. 예로서 기존 내연기관 자동차에는 유압식 핸들과 브레이크가 많이 이용된다.

그러나 풀 하이브리드나 플러그인 하이브리드는 엔진 기동 없이 주행하는 경우가 많고, 전기 자

동차에는 아예 엔진이 없기 때문에 유압식 부품 대신 전기 모터 방식 부품이 채용되게 된다.

또한 차량 내부의 전력망 구성이 변화하면서 기존 부품부도 영향을 받게 된다. 즉, 기존 자동

차에서는 카 오디오, 내비게이션 등 차량 내 전자 장치에 전력을 공급하기 위해 12V 배터리에

기반한 단일 전압 전력망을 이용한다. 그러나 전기 자동차에서는 100V 이상 고전압 배터리(풀

하이브리드는 100V~200V, 플러그인 하이브리드나 전기자동차는 300V 이상)가 이미 있기 때

문에 별도의 12V 납축전지형 배터리와 교류 발전기가 불필요해진다. 대신 배터리에서 전력을

구동부와 기타 기기로 적절히 배분하는 배전 시스템(Battery Management System: BMS)이 매

우 중요해진다. 또한 차량 내 전압 구조가 다양하기 때문에 고전압과 저전압을 변환하는 DC-

DC 변환기와 모터 구동용의 DC-AC 인버터가 탑재된다. 또한 교류 모터 구동시에 스위칭 노이

즈가 많이 발생하므로 자동차 내 전자파 차폐(EMI) 기술도 중요해질 전망이다.

IV. 시장 및 경쟁 동향

최근 경제, 사회적인 시각 변화에 힘입어 전기 자동차에 대한 관심이 크게 높아지면서, 많은

자동차 기업들이 전기 자동차 시장 진출을 추진하고 있다. 전기 자동차에 대한 기대에 힘입어

시장 전망 또한 점차 상향 조정되고 있다. 예로써 2009년 10월에 나온 투자은행 HSBC은 전

기 자동차에 대해 매우 낙관적인 예측을 하고 있다. 즉, 전기 자동차는 마일드 하이브리드, 풀

하이브리드, 플러그인 하이브리드, 일렉트릭 비클의 네가지 유형을 모두 합쳐 현재 세계 자동차

판매량의 2.2% 수준에 불과하지만, 2020년경에는 26.2%까지 확대될 수 있다는 것이다. HSBC

의 예측에 따르면 향후 마일드 하이브리드 카의 채택도 증가하겠지만, 시장 주력은 풀 하이브리

드와 플러그인 하이브리드가 되어 2020년경 840만 대 규모까지 커질 전망이다. 또한 일렉트릭

비클 차종도 2011년부터 성장하기 시작해서 2020년경 470만 대 규모까지 확대될 전망이다.

그러나 전기 자동차 시장의 도래에는 생각보다 많은 시간과 노력이 들 가능성도 있어 보인다.

포커스

11

무엇보다 친환경성과 저렴한 연료비라는 강점에도 불구하고, 비싼 초기 구매가격, 장거리 주행

곤란, 충전 인프라 부족이라는 다양한 기술적, 경제적, 사회적 문제들이 산적해 있기 때문이다.

이처럼 시장 및 기술 불확실성이 매우 높기 때문에 자동차 기업들은 전기 자동차에 대해 각양각

색으로 접근하고 있다. 전기 자동차 시장의 경쟁은 초기부터 기술 뿐만 아니라 비즈니스 모델과

시장 포지셔닝 차원의 경쟁 양상을 함께 보이고 있는 것이다.

기업들의 전기 자동차 시장 접근 방법을 개략적으로 구분해보면 (그림 6)과 같다. 먼저 Tesla

(미국)나 Fisker(미국)처럼 기술력을 갖춘 신규 자동차 기업들은 가격 저항이 작고, 최고 성능의

구현이 가능한 스포츠 카 시장을 우선적으로 공략하고 있다. 이후 중기적으로 제품 라인업을 일

<자료>: LG경제연구원

(그림 6) 전기 자동차 시장의 초기 경쟁 구도

MassNiche

Low-

end

High- end

Tesla,

Fisker

Th!nk,

REVA,

C&T

Nissan Mitsubishi

Volvo

Coda,

BYD

BetterplaceRWE

<자료>: HSBC, 2009. 10.

(그림 5) 전기 자동차 시장 전망

0.9 1.2 2.0

2.9 3.7

5.0 6.4

8.4

10.5

12.8

15.3

18.2

2009 2011 2013 2015 2017 2019

Electric Vehicle

Full/Plug-in Hybrid

Mild Hybrid

2010 2012 2014 2016 2018 2020

주간기술동향 통권 1431호 2010. 2. 3.

12

반 중고가 자가용 시장으로 점진적 확대한다는 것이다. 이와 반대로 Th!nk(유럽), REVA(인도)

처럼 기술력이 다소 부족한 신규 자동차 기업들은 저가형 경량 자동차 시장을 목표로 삼고 있다.

즉 보조금 확보가 쉽고 물량 불확실성이 적은 관공서 시장으로 먼저 진입한 후, 도시형 근거리

저속 자동차(NEV)이라는 신규 니치 시장을 창출하려는 모습을 보이고 있다.

반면 기존 자동차 대기업들도 전기 자동차가 새로운 대세라는 데 동의하지만, 기존 자동차

라인업의 자가잠식(cannibalization) 문제 때문에 중점 차종이 달라지는 모습을 보이고 있다. 도

요타의 경우 풀 하이브리드 카에 무게를 싣는 반면, 하이브리드 카에서 뒤진 GM 은 플러그인

하이브리드로 반격하려 한다. 반면 일렉트릭 비클을 중점적으로 추진하는 기업들은 닛산, 미쓰

비시, 볼보 등 시장 중진 그룹들이다. 이들은 신규 기업들과 달리 잠재 시장 규모가 크고 자신들

의 영향력이 큰 중고가대 일반 자가용 시장을 일차적으로 공략하고, 초기 반응을 본 후 제품 라

인업을 고급형과 저가형으로 확대하겠다는 계획이다.

한편 주목할만한 다크호스 기업들로는 Coda(미국), BYD(중국) 등을 들 수 있다. 이들은 신

규 진입자들이지만 독특한 강점이나 사업모델에 기반해서 초반부터 저가격으로 승부하려 한다.

즉 코다의 경우 PC의 델이나 TV의 비지오처럼 제품의 설계 및 부품 조달에만 집중하고 생산

은 중국 현지에 아웃소싱하여 가격을 낮추려 한다. 한편 BYD는 원래 중국 최대의 2차전지 회

사로 원가 비중이 높은 2차전지를 자체 생산하는 점을 이용하여 선진 기업보다 매우 저렴한 가

격에 전기 자동차를 생산하고 있다.

마지막으로 전기 자동차 시장에는 충전 인프라 부문을 목표로 진입하는 기업들도 있다. 배터

플레이스(미국)이나 RWE(독일) 등이 대표적인 예로 이들은 자동차 기업들과는 협력 관계이다.

즉 기존 자동차 기업들과 협조하여 충전 인프라를 건설, 운영함으로써 수익을 창출하려 한다. 이

러한 측면에서 이들은 기존 내연기관 자동차에 석유 연료를 공급하는 정유 기업들에게 궁극적으

로 심각한 위협이 될 것이다.

V. 결 론

이처럼 전기 자동차는 IT 와 자동차의 융합 트렌드의 발전 선상에서 자동차 산업의 구조를

크게 변화시킬 전망이다. 특히 전기 자동차의 진화는 IT 기업들에게도 부품 및 서비스 분야에서

다양한 신규 사업 기회를 제공한다는 측면에서 중요하다. 이미 이차전지 분야와 모터 분야는 일

차적인 수혜 분야로 새롭게 조명받고 있다. 향후 전력용 반도체나 기타 자동차 전장 분야, 그리

고 IT 기반의 사용 전력 측정 및 과금 서비스 등에서 새로운 시장 기회들이 나타날 것이다.

포커스

13

이외에도 전기 자동차는 최근 각광받는 스마트 그리드의 중요한 구성요소가 될 수 있음에도

주목할 필요가 있다. 덴마크, 노르웨이 등 북유럽 기업들이 전기 자동차 도입에 앞장서는 이유는

전기 자동차가 밤에 생산된 재생에너지의 분산형 저장 장치가 될 수 있기 때문이다. 이처럼 전

기 자동차는 향후 다양한 분야의 패러다임을 변화시키며 IT 분야의 중요한 신시장이 될 것이다.

<참 고 문 헌>

[1] Rod Lache, “Electric Car: Plugged-in”, Deutsche Bank, 2008. 6.

[2] E. Katayama et al, “Growing expectations for hybrid vehicles”, Nomura Securities, 2008. 7.

[3] Michael Book et al, “The Comeback of the Electric Car?: How Real, How Soon, and What Must

Happen Next”, Boston Consulting Group, 2009. 1.

[4] Tsuyoshi Mochimaru and Eric Lee, “Electric Car Market Starting to Move”, Barclays Capital,

2009. 6.

[5] 홍일선, “전기차 충전에서 다양한 사업모델 나온다”, LG경제연구원 Business Insight 1059호, 2009. 9.

[6] Niels Fehre and Horst Schneider, “Hybrids and Electric Vehicles: Hype or sustainable

investment?”, HSBC, 2009. 10.

[7] Jun Yamaguchi et al, “Electric Vehicles: Batteries not the only EV plays”, CSFB, 2009. 10.

[8] Electric Drive Transportation Association, http:// www.electricdrive.org

[9] EV World, http://www.evworld.com

* 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 NIPA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.