포스코경영연구소

박 형 근

친환경 전기차 산업동향 2012. 5. 3

2

’11년은 플러그인 전기차의 가능성에 대한 시험무대가 된

해로, 초기 진입시 고전하였으나 최근의 상승세는 고무적

1 산업동향 – 플러그인 전기차의 출현

326

608 561

1,529

603

2,289

19

1,708

954

579

'10.12 '11.3 '11.6 '11.9 '11.12 '12.3

• 두 모델 모두 초기 생산량 한계로 소량판매

로 시작, 일반 양산차 판매 수준 상승.

• 일본 대지진 영향으로 부품 수급문제 등

겪었으나 최근 상승세로 전환

쉐보레 볼트 닛산 리프

중형세단 준중형 해치백

플러그인 하이브리드 플러그인 전기차

1.4l 엔진 + 110kW 모터 90kW 모터

1회 충전시 56km 주행 1회 충전시 160km 주행

엔진 사용시 + 550 km -

최고시속 161 km/h 최고시속 140 km/h

가격 3만 4천불* 가격 2만 7천불*

[ 볼트/리프 판매량 추이, 대 ] 쉐보레 볼트

닛산 리프

*가격은 정부지원금, 인센티브 포함 판매량, 가격 자료: hybridcars.com

3

’12년 1분기 친환경 전기차 주요소비 시장인 중국, 미국,

일본에서는 연초 호조세로 판매량을 갱신해 기대감 고조

1 산업동향 – 국가별 친환경 전기차 판매동향

[ 2011 주요국 하이브리드/전기차 판매량 ]

• 전 세계 하이브리드 시장은 일본 대지진

여파 등으로 전년비 1~2% 가량 감소

• 한국은 소나타, K5 하이브리드 출시로

국산 하이브리드 차량 본격 판매 돌입

44.1 만대

(9.83%)

27.2 만대

(2.13%)

20,542 대

(1.28%) 8,159 대

(0.04%)

일본 미국 한국 중국

’12년 1사분기에만 판매 만 대 넘어서 급증세

전년도 총 판매량도 넘어서 성장 탄력

“에너지 절약과 신에너지 자동차산업 발전규획”

상무회 통과로 호재

볼트 안정성 문제 신속대응, 신차 출시가 시장 견인

전기차 1분기 전년비 49% 상승한 11만 7천대

볼트 화재사고 이후, 설계변경∙Buy-Back 등 대응

프리우스 PHV 등 신차 출시로 기대감 상승

도요타, 혼다 HEV 4~50% 전년비 매출 신장

도요타는 프리우스의 전년비 50% 넘는 매출신장,

소형 신차 아쿠아의 기대 이상 반응으로 급상승

혼다 캠리도 전년비 3배 이상의 판매고를 올리고

중고시장에서의 HEV가격도 상승하여

※ xEV판매량, 괄호는 전체시장 점유율

자료: 언론사 자료 종합

4

친환경 전기차의 빠른 대중 확산을 위해서는 ① 기술완성,

② 충전인프라 확충, ③ 정부 및 민간주도 적극적이어야…

2 친환경 전기차 대중화를 위한 열쇠

전기차 기술 1

• 차량가격 (만불)

• 1회 충전시 주행가능거리

• 공차중량

60~160 km

600 km

전기차

내연기관

Volt K5

1.7톤 1.4톤

Volt K5 3.4 vs 1.9

1) EU이외 지역은 가솔린 엔진 배출기준 가정, 2) 2012년 신차의 65% 대상 시작으로 2015년 100%로 확대, 3) 오바마 정부 의지에 따라 2020년 목표를 4년 앞당김, 4) 승용 신차 기준; JCOB km/l 테스트 기준 환산, 5) 중국 정부 연비효율 기준 초안에 의거. 2025년에 추가적 18% 감축 목표. 자료: Roland Berger

충전인프라 2

• 1회 충전 소요 시간

• 충전가능 장소

8 시간

2 분

전기차

내연기관

공공시설 개인차고

- 일부 공공기관 및 주차시설

- 미국, 유럽 일부 개인차고

정부정책 3

• 탄소배출량 규제

160 130

95

Actual 2006

Target 20122)

Target 2020

-41%

EU

216 157

Actual 2006

Target 20163)

Target 2020

?

-27%

US

168 141

Actual 2006

Target 2015

-16%

Japan4)

187 132

Actual 2006

Target 20155)

-29%

China

- 의욕치 반영, 강제성 부족 평가

[g/km]

0

5

전기차 기술의 발전 방향은 “고성능·경량화·안정성”이며,

이 가운데 핵심은 배터리기술 및 전기구동 시스템 구현임.

2 대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성

기술구성자료: 삼성증권, 주요구성품 비중자료: Automotive World Car Industry Forecast Report

초경량, 고강성 차체 개발

Steer-by-Wire 시스템

전자식 제동 시스템

고효율 T/M 개발 기술

전자식 공조 시스템

통합 시스템 신뢰성 평가기술

에너지 회생기술

배터리기술

고성능, 고밀도

에너지 저장 기술

전기구동시스템

고전압용 전장 부품

개발 기술

고출력 구동모터

개발 기술

모터 제어기술

배터리팩 47%

컨버터 7%

구동모터 20%

인버터 23%

기타 3%

6

배터리는 에너지밀도와 안정성을 동시에 확보하기 위한

소재개발이 활발하며, 차세대 배터리의 약진도 주목 필요

2 대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성 (※ 참고: 배터리소재 )

• 에너지밀도와 안정성 동시추구

• 양극소재별 특징 비교

• 분리막 안정성 향상 위한 개선

• 차세대 배터리 약진 또한 주목

양극소재 동향 미래형 배터리 기술연구

- 에너지밀도 높은 망간계와 안정성 높은 인산철계

리튬금속의 구조결합으로 상호배타적 특성

외피: 인산철계 (안정성)

내핵: 망간계 (에너지 밀도)

다공성 구조로 전도도 향상

[ 이중구조 양극소재,

한양대학교 선양국 교수 ]

LiFePO4 LiMn0.85Fe0.15PO4

Li-NiCoMn LiMn2O4 LiFePO4

안정성

성능

비용(USD/kg) 20~26 15~28 15~18

충방전싸이클* 800 500 2,000

*50% 성능저하까지의 충방전싸이클 양극소재자료: Roland Berger, 분리막 자료: SKI, LG화학, 리튬공기자료: IBM 언론자료

- 화재의 원인이 되는 분리막의 파손으로 인한

발화 막기 위해 고분자 분리막을 세라믹 코팅

양극 (리튭)

음극 (탄소)

다공성 고분자 분리막

무기질 (세라믹) 코팅

- 이론적 밀도 리튬이온의 10배인 리튬공기전지,

연료전지차도 상용화 한 단계 가까워져 관찰 필요

※ IBM 500 Project

: Asahi Kaisei, Central Glass

의 프로젝트 참여로 한층

연구에 탄력을 얻었음.

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고출력 요구에 맞추어 성능향상∙원가절감∙경량화 기술에

발전이 있으며, 인휠모터 등 유망한 미래 기술연구도 활발

2 대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성 (※ 참고: 구동모터 )

• 플러그인 출시 등 고출력 요구에 맞춰 개발

• 모터 타입별* 장단점 비교평가

• 1-Motor 타입보다 장점 많은 인휠모터

모터개발 동향 미래형 모터 기술연구

*DC(Direct Current): 기계적인 접촉부를 제거한 Brushless, IM(Induction Motor), PM(Permanent Magnet) Synchronous Motor, SR(Switched Reluctance) 모터 타입별 평가자료: Int’l Electric Vehicle Symposium, 미래형 모터자료: NTN社 언론보도자료

DC모터 IM PM모터 SR모터

출력밀도 2.5 3.5 5 3.5

제어용이성 5 4 4 3

비용 4 5 3 4

신뢰성 등 기타 … … … …

종합점수 22 26 25 23

인덕션 모터

단순한 설계구조

생산원가 우위

HEV용 모터

5~10kW

수십만원대

EV용 모터

80~110kW

백만원 이상

PMSM 모터

우수한 출력성능

생산원가 절감 필요

In-Wheel 모터 장점

• 4개 구동바퀴 개별조향

• 빠른 응답속도

• 개별모터 토크 센싱가능

안정성 향상

• 슬립슬라이드 현상 감소

• 개별모터 ABS기능 가능

편의성 향상

• 구동밸런싱으로 롤링제어

• 가/감속기 유연한 피치제어

• 조향성 향상으로 주차 등 편리

8

전기차가 넘어야 할 벽 가운데 하나인 충전인프라 문제를

충전기술 향상 및 비즈니스 모델 혁신으로 극복하려 노력

2 대중화를 위한 열쇠 - ② 충전인프라 확보

• 안정성 및 배터리 수명 저하 없는 기술개발

고속충전기술

일반충전

24kW8시간(100%)

220V, 15A (3.3kW)

고속충전

24kWh20분(80%)

400V, 100A, (40kW)

※ On-Site충전의 한계로 인해 충전속도 향상,

경제성 확보, 설치편의성 개선으로 보급 확산 필요

• 배터리 교체시스템 및 배터리 리스BM* 검증

배터리 교체

주유소 형태의 교체스테이션

배터리 교체 및 출차까지 2분

배터리 리스로 소비자 부담↓

자동차사∙배터리사∙리스사∙충전소

참여로 전기차 비용부담 완화

• 비접촉식 무선/주행중 충전기술 개발

고속충전기술

사용자 편의성 증대

- 주차공간 충전설비 단순화

- 충전용 케이블 충전소켓 불필요

- 고속도로 노면 일렬로 충전기

설치하여 주행중 충전도 가능

*BM(Business Model) 사진 및 자료: GE 고속충전기, Betterplace 교체스테이션, Hertz 무선충전 시범사업 자료

• 저렴한 이용료 등 이유로 빠르게 확산

카셰어링

온라인

예약

일본 오릭스, 미국 ZipCar 등 전기차 비중 확대

정부 세제감면, 전기 무료지원 등 혜택 활용 사업 확장

대학가 등 단거리 이동이 잦은 지역에서 많은 인기

스테이션

픽업

사용개시

모바일 통보

사용 및

반납

9

G8, 지구 온난화 2도 상승에 머물도록 하는 내용 공감대

형성, 산업계는 정부정책 결정 기다리는 소극적 입장 탈피

3 대중화를 위한 열쇠 - ③ 정부 및 산업계 주도

정부주도 산업계 주도

에너지절약과 신에너지차 발전규획

‘20년까지 EV/PHEV 500만대 보급

‘15년 신차 연료소모량 100km당 6.9리터,

‘20년 5리터로 감소 목표

’20년까지 280억 위안 투자 1만개 충전소

오바마의 전기차 프로그램

‘13년까지 EV/PHEV 70만대 보급

EV/PHEV 7,500~1만불 세액 공제

2025년까지 신차 평균연비 23.17km/l

천연가스/바이오연료차 포함 10억불 지원

세제 지원, 인프라 확대

’20년까지 HEV 30%, EV 20% 점유 목표

하이브리드 25만엔, 전기차 139만엔 지원

현재 전국 4,000개 충전소 1만개로 확대

정부정책자료: 언론사 종합, 산업계 자료 각 사 홈페이지 및 언론자료 종합

전기차에 올인하는 르노-닛산

카를로스 곤 회장은 순수전기차가

미래 주도할 것으로 전망

’20년 미국 시장 10% 차지 전망

’11년 한 해 Fluence, Twizy,

Kangoo Z.E. 시리즈 출시

Fluence

Twizy

BMW ‘i-시리즈’로 전기차 시장 진입

클린디젤 중심의 유럽 메이커의 순수전기차 출시

고급 유럽메이커의 전기차 시장 진입으로 시장인식

개선 및 수요폭발에 대한 기대감 고조

’12년 말 i3 출시를 시작으로 본격 진출 예상

Twingo

i3 i8

10

배터리, 구동모터 기술보유로 인해 부품/소재사, 완성차

기업과 수평적 관계 유지, 협력모델 통한 성장축 마련 필요

4 친환경 전기차 밸류체인 분석

전기차 밸류체인 및 협력 모델

Ex. Tesla-Daimler 플랫폼 계약

신생 전기차기업, 부품사가 완성차 기업으로 도약할 가능성 주목

테슬라는 고급전기차 시장에서 쌓은 명성과 기술력

으로 공동으로 플랫폼 개발, 완성차 업체 공급

Magna는 모터, 인버터, 배터리 기술 보유로 완성

전기차 역량 있으나 거래사와의 관계로 인해

완성차 진출 계획 없음 언급

Hi-End 고급전기차 니치시장

명성 쌓고 기술력 인정받음

Daimler와 Benz Smart Fortwo,

MyB, SLS AMG E-Cell 플랫폼 개발

전기차 밸류체인: 삼성증권 자료 인용 포스리 재구성, 테슬라 자료: 언론자료 종합

기술보유 부품사-고객보유 완성차사가 대표적

고객과 자금을 보유한 완성차 업체가 기술력 있는

부품사와 협력을 통해 자사 제품개발 역량 향상

소재 부품/모듈 완성차

토요타, 현대 등 완성차 업체

BYD등 부품 및 완성차 기업 Bosch 등 부품사

SB Limotive 등 부품JV

미츠비시화학 등 소재전문기업

LG화학, SKI 등 소재 및 부품기업

부품사 완성차 부품JV

기술력

NEC

고객 및 자금

Nissan

부품공동개발

AESC

11

전기차 부품/소재사업 성공을 위해서는 ① 고객중심운영,

② 물량확보, ③ 철저한 품질관리를 전제로 운영되어야…

5 친환경 전기차 부품/소재 사업 성공의 열쇠

고객사 중심운영 1 물량확보 2 철저한 품질관리 3

장기적 투자로 고객확보 필요

현재의 완성차-부품사 간의 관계는

10 여 년 전부터 지속된 관계

강한 Lock-In으로 진입장벽 높아

장기적 관점의 지속투자 필요

기술마케팅 육성

전기차는 초기 성장사업으로 연구

개발 과정 많이 남은 상태

R&D단계에서부터 기술인력 간

협력관계 Build-Up 필요

인접지역 입지, 밀착지원

완성차 업체 특성에 따라 JIT물류

필수, 생산 지연 등은 비용 직결

인접지역 입지로 물류최적화,

트러블슈팅 현장해결

초기 우회적 고객확보 전략

브랜드, 트랙레코드 없이 처음부터

메이저 업체와 계약은 어려움

대상지역 및 제품군 다변화,

메이저 완성차 업체 확보 필수

부품/소재사업은 기술력 못지 않게

가격경쟁력 확보 필수

규모의 경제 실현 위해 사업화

단계에서는 메이져 고객 필연적

다양한 트랙레코드 축적

크고 작은 생산/공급 경험 축적으로

트랙레코드 관리 필수

전기차 경주 참가 등 마케팅 활용

부품/소재산업 특성 체화

기술개발단계에서와 달리 양산단계

에서는 품질확보가 최우선

품질관리체계 수립 및 인력 유치

한 번의 품질사고도 치명적

보험수가도 산정이 어려울 정도로

초기 품질사고에 대한 비용은

천문학적 무결점 품질관리 필요

초기 공정 분리로 품질확보

경제성 확보 위한 무리한

Continuous Line보다는 공정의

분리를 통해 품질확보 우선