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미래자동차 동력기술 개발의 상생 전략

한국자동차공학회
2020-08-24
조회수 56

2017년 이후, 국내 자동차 업체는 내수 및 수출 부진으로 인한 지속적인 판매량 감소를 겪고 있다. 계속되는 위기 속에 COVID-19로 인한 생산, 판매 충격을 직면한 완성차 업체와 부품 업체들은 성장은 차치하고 생존을 걱정해야 하는 상황에 이르렀다. 전통적인 내연기관 자동차의 판매량이 큰 폭으로 수축한 것에 더불어, 수익률이 떨어지는 배터리 전기차의 판매 우위도 테슬라 등의 외국 기업에 내어주며, 매출 절벽의 위기를 직면하고 있다. COVID-19로 인한 경제 위기는 자동차 산업에 더 큰 변화를 가져오고 있다.


2020년 1분기에는 세계 평균 27.5%의 신차 판매량 감소를 기록했으며, 주요 시장인 유럽과 미국에서는 올해 5월 50% 이상의 판매량 감소를 기록했다. 수출 기반으로 생존해오던 국내 자동차 업체들은 2020년 5월 57.5%의 수출 감소를 겪으며 난항이 계속되고 있다. 국제에너지기구(IEA)의 Global Energy Review에 따르면, 전세계 에너지 수요가 6% 이상 하락하며, 세계 2차 대전 수준의 비율로 경제 규모 후퇴가 예상되어 이후 자동차 시장의 전망이 불투명한 상황이다.


글로벌 경제 전문 기관들의 분석에 따르면, 향후 단기적인 공급 및 수요의 충격에 더불어, 장기적으로 이동과 공유의 개념의 변화가 자동차 시장의 포트폴리오 변경을 야기할 것이며, COVID-19 발 경제위기를 극복하기 위한 각국의 정부 및 산업체의 자원 투자로, 자동차 기술 발전을 위한 재정 부족이 예상되는 상황이다. 이러한 상황 속에서 국내 자동차 업계의 어려움은 지속될 것으로 보이며, 이를 타개하기 위한 정부 및 산업계의 대책 마련이 시급한 상황이다.


COVID-19 이전부터 세계 자동차 산업은 유래 없는 규제와 신동력기관의 적용 등을 통해 격변하고 있었다. 전통적인 내연기관의 배기가스와 온실가스 배출을 극복하기 위한 대안으로 배터리 전기차, 하이브리드차, 수소전기차 등을 독려하는 분위기가 도래했다. 미국의 ZEV 프로그램과 유럽의 Green Deal 등은 이산화탄소의 감축 목표를 강화하고, 신동력자동차의 구매를 장려하는 국가 정책으로서 도입되었다. 아직 기술의 성숙도가 낮은 신 동력기술들은 보급을 위한 정부의 보조금과 Super credit 정책을 통해 보급을 확대하고 있다.


특히, 중국의 경우 국가적 규모로 배터리전기차의 개발 및 보급에 힘써오며, 세계 전기자동차 시장의 가장 큰 비율을 차지하고 있다. 하지만, 2019년 중국 NEV 보급 정책에 따라 구매 보조금 지원이 점진적으로 줄어들면서, 시장의 축소를 경험하기 시작했다. 이러한 현상은 중국뿐만 아니라 미국 자동차 시장에서도 나타났다.


2019년 전세계 전동화자동차(xEV) 시장은 유럽시장 판매량의 40% 증가에도 불구하고, 이례적으로 5% 성장이라는 낮은 성장세를 보였으며, 이때 미국과 중국의 전동화자동차 시장은 각각 4%, 9%의 판매량 위축을 보였다. 이는 사실상의 신동력 자동차 시장의 성장이 정부차원의 지원에 의존도가 높아, 보조금 없이 유지되기 어려운 상황을 보여준다.


세계 시장은 지역별로 적합한 자동차 시장 시나리오에 따라 균형을 향해 조율되는 모습을 보이고 있지만, 국내 시장은 보조금으로 인한 시장의 왜곡이 심화되고 있는 상황이다. 2019년에 정부가 발표한 제3차 에너지기본계획과 미래차 산업발전전략에 따르면, 2030년 배터리전기차 및 수소전기차의 판매 목표는 전체 시장의 33.3% 수준이다. 이는 국제에너지기구에서 발표한 NPS 시나리오 기준 세계 시장 점유율인 10%의 3배를 상회하는 수치로, 매우 공격적인 편에 속한다<그림 1>. COVID-19로 인한 업계 위기를 고려하지 않더라도, 정부와 산업계의 경제적 부담이 높은 수치이며, 지속적인 보급 정책 없이는 달성하기 힘든 목표이다.


2020년 현재 적용되고 있는 보급 계획에 따라 점진적인 보조금의 축소가 이루어질 경우 목표로 한 친환경차의 보급이 가능할지는 미지수이며, 지속적인 보급 정책을 유지한다는 것은 국고에 부담이 되는 방향인 것이 자명하다. 보급 시나리오에 따라, 2030년까지 보급 정책을 펼칠 경우, 세제 혜택 등을 포함하여 최소 21조원의 국가 재정을 신동력 자동차 보급을 위해 사용해야 하며, 현재 상태의 구매 보조금을 유지할 경우, 53조원 이상의 비용이 소요될 것으로 예상된다<그림 2>.


2020년 1분기에는 배터리 전기차의 구매 보조금이 총 8,800대의 차량에 지급되었는데, 이 중 46%가 테슬라 차량에 지급되며 친환경차 보급 정책의 실질적인 수혜자가 국내 자동차 업계가 아닌 현상이 벌어지기도 했다. 다시 말해서, 국가에서 지원하는 정부 보조금이 국산 자동차 업체의 성장을 위한 발판이 되지 못하는 상황인 것이다.


다양한 자동차 동력원이 공존하는 지금, 무분별한 시나리오 설정과 성급한 보급 정책은 시장의 왜곡을 낳는다. 이상적인 신에너지 정책은 비전만을 제시할 뿐, 실질적인 환경과 경제의 개선을 가져오지 못한다. 현 시점에서는 각 자동차 동력원의 장단점을 정확히 파악하고, 적정한 비율의 시나리오를 작성하는 것이 중요하다. 당장의 보급을 목표로 비용을 소비하는 것 보다 기술적 성숙도와 가격 경쟁력을 갖춘 내연기관의 발전 개발을 유지하면서 배터리 전기차 및 수소전기차의 미래 기술 개발에 투자하는 것이 더 바람직하다. 또한, 동력원 기술의 보급 시나리오를 작성하고, 기술 개발에 투자하는 방향성을 설정할 때, 기술의 친환경성, 에너지 안보, 기술성, 경제성을 모두 고려하여야 한다. 모든 고려사항을 균형 있게 고려하고, 각 동력기관이 차지하는 비중을 합리적으로 설정하여 전략을 수립해야 한다.



다양한 동력기관의 기술은 <그림 3>과 같이 개발 로드맵을 작성할 수 있다. 큰 비중을 차지하는 내연기관 자동차는 열효율의 개선과 하이브리드화, 합성연료(E-fuel) 기술의 개발 등이 필요하며, 배터리 전기차는 내연기관 자동차 수준의 소비자 요구 사항을 맞추기 위해, 배터리 및 모터 기술과 비용 절감을 위한 개발이 필요하다. 


수소전기차는 적정 차급인 상용차 모델의 개발과 내구 기술, 비용 절감 기술의 개발이 시급하다. 국토부 자동차기술 온실가스 감축효과 평가 시스템(KOTEMS)을 통해 평가해보면, 수송부문 이산화탄소 배출량의 30%를 절감하기 위해서는 내연기관차의 효율 향상, 하이브리드차의 보급, 배터리 전기차와 수소전기차의 보급이 조화를 이루어야 하며, 이 중 내연기관차의 효율 향상이 감축량의 60% 이상에 기여해야 한다<그림 4>. 배터리 전기차와 수소전기차의 보급이 정부의 시나리오대로 원활히 이루어져도, 전체 배출량의 7% 수준의 배출량 감축 효과만을 보인다. 이는 실질적인 개선이 단순한 보급 정책으로 달성되는 것이 아니며, 균형 잡힌 투자와 기술개발의 노력이 필요하다는 것을 보여준다.



새로운 동력원 기술이 등장함에 따라, 이를 독려하여 시장을 선점하는 것은 중요하다. 특히, 정부에서 국내 업체의 시장성 확보를 위해 힘쓰는 것은 매우 바람직하다. 하지만, 단순한 보급 정책은 국내 업체의 경쟁력을 저하하고, 실질적인 비용의 낭비로만 이어진다. 오히려, 시장 내에서 해외 업체에게 힘을 실어주는 결과로만 이어진다. 향후 이어지는 경제 불황에, 가까운 미래에는 기술 개발 투자가 더욱 어려워질 것이다.


자동차 시장에서 경제와 기술, 환경은 서로 상호보완적인 관계에 있다. 내수 및 수출 시장의 선점은 향후 기술 개발로 이어지고, 기술 개발로 환경이 개선되어, 다시 경제 활성화에 도움을 주는 방향으로 이어진다. 무분별한 보급 정책은 국가 경제를 해하며, 이어지는 R&D 투자의 감소로 기술의 발전을 저해하고, 그 결과 기술의 환경성마저 악화되는 악순환 고리의 씨앗이 될 수 있다.


향후 2050년까지는 다양한 동력원 기술이 공존하며 최적의 조합을 향해 변모해갈 것이다. 이러한 격동의 시기에서 국내 업체들이 살아남기 위해서는 경제성, 환경성, 기술의 적합성을 모두 고려한 시나리오를 작성하고, 이를 따라 움직여야 한다. 또한 각 동력원 기술의 상생을 위한 적극적인 투자와 미래 기술의 담대한 개발이 국내 자동차 산업이 세계 시장에서 도태되지 않도록 돕는 발판이 될 것이다.


* 글: 배충식 한국자동차공학회 부회장

* 출처: 한국자동차공학회 제공, 오토저널 2020년 8월호


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