전기동력 자동차산업의 현황과 과제

최근 전기동력자동차의 성능향상, 가격인하와 모델 다양화 경쟁이 심화되고 있다. 또한 각국 정부는 전기동력자동차 관련 예산 지원을 확대하고 있는 상황이다. 이에 따라 배터리를 포함한 핵심부품의 성능 향상, 희토류 대체 소재의 개발과 경량 소재의 개발은 전기자동차의 가격 인하와 1회 충전 주행거리의 증대에 기여하고 있다.
최근 전 세계 전기자동차 수요가 빠르게 증가하고 있으나, 국내 수요는 상대적으로 부진한 실정이다. 구매 보조금, 차량 및 충전소의 공급과 소비자들의 이해가 부족하기 때문이다. 본지에서는 산업연구원에서 제시한 전기동력자동차의 수급 현황과 주요 기업들의 경쟁전략 및 각국 정부의 지원 정책에 대해 살펴보고 국내 전기동력자동차산업의 발전방안을 게재하고자 한다. 본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었다.

 

자료. 이항구 산업연구원 선임연구위원

1. 전기동력자동차 수급 현황

 

(1) 하이브리드 초기 보급 속도를 추월한 전기자동차 보급 속도

전 세계적으로 전기자동차(이하 전기차)의 수요가 증가하고 있지만 국내 전기차 수요는 답보상태에서 벗어나지 못하고 있다. 예산 제약으로 인해 구매 보조금을 충분히 지급하지 못하고 있는 가운데 국내 소비자들이 경형 전기차의 높은 가격과 긴 충전시간, 짧은 1회 충전 주행거리로 인해 구매를 회피하고 있기 때문이다. 이에 따라 공공용을 중심으로 전기차를 보급하고 있으나, 성능 부족으로 인해 제한적인 사용에 그치고 있다.
국내 전기차 산업은 2010년에 도전적 목표의 설정과 함께 출범했으나, 중소 전기차 업체의 무리한 사업 추진에 따른 도산과 구매 보조금, 차량 및 충전소 공급과 소비자들의 이해 부족으로 초기 수요 창출에 어려움을 겪고 있다. 우리 자동차 산업이 세계 생산 5위와 수출 3위의 위상을 차지하고 있지만, 전기차 생산 및 판매 물량과 승용차 판매에서 차지하는 전기차의 비중 면에서는 10위권 밖을 맴돌고 있다.
한편, 지난 6월 말 기준으로 세계 전기차 누적 판매는 60만 대를 상회한 것으로 추정되며, 금년 세계 전기차 수요는 유가 하락에도 불구하고 40만 대에 육박할 전망이다. 이러한 수요 증가는 모델의 다양화와 충전하부구조의 확산과 함께 소비자들의 전기차에 대한 인식이 개선되고 있기 때문이다. 이에 따라 전기차가 출시된 후 4년간 판매 증가율이 하이브리드 출시 후 판매 증가율을 상회하고 있다.

 

 

 

 

(2) 개선되고 있는 전기차의 소비자 인식

미국 소비자를 대상으로 실시한 설문 조사에서 미국 소비자들은 전기차의 1회 충전 주행거리보다 가격에 더 민감한 것으로 나타났다. 이에 따라 미국의 소비자들은 당분간 가격이 하락하고 있는 1회 충전 주행거리 100마일 미만의 전기차 구매를 확대할 것으로 보인다.
친환경자동차의 보급을 적극 추진하고 있는 영국 소비자들의 전기차에 대한 인식 역시 개선되고 있다. 영국 정부가 지난 2월에 전기차의 수요를 촉진하기 위해 ‘Go Ultra Low’ 커뮤니케이션 캠페인을 실시한 직후, 시행한 전기차 수요 조사에서 전기차를 보유하고 있다고 응답한 비중은 0.3%에 불과했지만 응답자의 5%가 구매 의사를 밝혔다. 또한 영국 소비자들은 전기차 구매 결정에 영향을 미치는 요인으로 가격(85%), 신뢰성(78%), 안전성(66%)과 편의성(53%)을 들었다. 운전면허 소지자들은 구매에 부정적인 영향을 미치는 요인으로 충전의 불편함(40%), 1회 충전 주행거리(39%), 비용(33%), 정보부족(16%)을 꼽았다. 영국 정부는 이러한 설문 결과를 바탕으로 전기차 보급 및 육성 정책을 강화해 나가고 있다.
세계 최대의 자동차시장인 중국의 전기차 판매는 2013년에 1만 7,600대를 기록했는데 순수 전기차가 1만 4,243대, 플러그 인 하이브리드 자동차가 3,290대 판매되었다. 중국의 금년 상반기 전기차 생산은 1만 2,185대, 판매는 1만 1,777대를 기록했으며, 2만 6,000개의 완속 충전기와 600개소의 급속 충전 및 배터리 교환소를 설치했다. 중국 정부는 2020년까지 500만 대의 전기차를 보급한다는 계획이 차질을 빚자 2015년에 50만 대를 보급하는 것으로 목표를 축소 조정하면서 ‘신에너지’ 정책을 수립해 운용하고 있다.
한편, 2014년 상반기 기준국별 전기동력자동차 보급 현황을 보면 먼저 고속 전기차가 판매되었던 미국은 22만 6,000대, 일본은 8만 대, 중국은 5만 9,000대가 등록되어 있다. 또한 EU 전체로는 15만 대가 등록되어 있는데 네덜란드가 3만 8,000대, 프랑스는 3만 5,000대, 노르웨이는 3만 2,000대를 기록했다.
한편, 2015년에는 현대, 도요타와 혼다가 수소연료전지자동차(이하 수소차)를 시판할 예정인 가운데 초기 수요는 업체별로 수천 대에 그칠 예상이다. 자동차의 가격도 문제지만 수소충전소 설치비용이 20억 원 정도로 높기 때문이다. 따라서 전 세계 수소차 수요는 대도시를 중심으로 2015년의 340억 엔에서 2025년에는 3조 3,000억 엔으로 증가할 전망이다.

 

2. 주요 기업의 경쟁전략

세계 유수의 완성차업체들은 기존의 내연기관을 대체할 수 있는 다양한 동력원을 개발하고 있으며, 전기에너지가 중심이 되고 있다. 자동차업체들은 하이브리드를 제외한 순수 전기동력자동차인 배터리전기와 수소연료전지 자동차의 개발에 박차를 가하고 있다. 세계 10대 양산차와 고급차 업체 중 르노닛산과 푸조시트로엥은 전기차를 중심으로, GM, 포드, BMW는 플러그 인 하이브리드를 중심으로 모델을 다양화하고 있다.
한편, 도요타는 하이브리드, 플러그 인 하이브리드와 수소차로 전기동력자동차의 중심 축을 이동하고 있으며, 현대와 혼다는 하이브리드와 수소연료전지자동차의 상용화를 가속화하고 있다. 특히 수소차 분야에서는 도요타-BMW, 혼다-GM, 벤츠-포드-르노닛산이 제휴를 통해 모델 개발과 상용화를 추진중이다.
주요 완성차업체들은 소형 전기차가 현재 교통혼잡이 심한 대도시의 단거리 주행용으로 적합하다고 판단하고 있다. 따라서 장거리 주행용 플러그 인 하이브리드와 주행거리연장(RE) 모델을 상용화하고 있으며, 성능이 향상된 중형 전기차를 개발하는 한편 장기적으로 수소차의 상용화를 모색하고 있다.

 

 

 

(1) 전기자동차 가격 하락 가시화

2013년 경·소형 전기차 가격은 배터리 가격이 2010년 대비 40%가 하락하면서 떨어졌다. 이미 경형 전기차의 가격이 2만 달러대로 하락했으며, 소형모델의 가격은 3만 달러대로 하락했다. 이러한 가운데 고급 전기차의 대명사인 테슬라가 준중형 전기차시장 선점에 나서면서 자동차업체 간 가격인하와 성능향상 경쟁이 심화되고 있다. 테슬라는 2017년에 1회 충전 300㎞ 이상 주행이 가능한 Ⅲ 모델을 3만 5,000달러에 출시할 계획이다. 이에 따라 2017년에는 중형 전기차 실질 구매가격이 2만 달러 전반대로 하락하고 1회 충전 주행거리도 소비자의 기대치를 충족시킬 전망이다. 한편 테슬라는 50억 달러를 투자해 배터리 생산 공장인 ‘기가팩토리’를 건설할 계획인데, 동 공장이 준공될 경우 배터리 팩 가격이 30% 하락하면서 전기차 가격인하가 가능해 2020년에는 연 50만 대의 전기차를 판매할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

(2) 개방형 혁신의 가속화

테슬라는 전기차산업 내 경쟁보다는 화석연료를 사용하는 내연기관을 대체할 수 있는 전기차의 보급을 촉진할 수 있는 협력의 장을 마련코자 보유 특허를 개방했다. 이에 따라 전기차산업에서 오픈 소스 기반의 연구개발이 가속화될 전망이며, 자동차업체와 연관산업 내 기업 간에 전략적 제휴가 확대될 예상이다.
이미 세계 전기차 시장의 40%를 점유하고 있는 닛산, BMW, 테슬라 간의 협력이 모색되고 있으며, 닛산과 미쓰비시는 2016년에 보조금 수령 후 150만 엔에 구입이 가능한 경형전기차의 상용화를 위해 공동으로 노력하고 있다. 또한 벤츠-BMW-보쉬-지멘스는 충전 편의성의 제고를 위해 무선충전기를 공동 개발하고 있다.
한편 배터리업체들이 성능향상과 경량화를 위한 기술개발 투자를 확대하고 있는 가운데 공급과잉으로 인해 2017년경에는 배터리산업에서의 빅뱅(Big Bang), 즉 구조조정이 발생할 가능성이 높다. 그 결과 현재 100여 개에 달하는 배터리 제조업체들이 대형업체 중심으로 재편되면서 선두 대형 배터리업체들이 규모의 경제 실현에 따른 가격인하에 적극 나설 전망이다.

(3) 수소연료전지 자동차 분야에서의 전략적 제휴 증가

자동차업체들은 그동안 90억 달러 이상을 연료전지 연구개발에 투자해왔으며, 최근에도 연 10억 달러 이상을 수소차와 충전기 개발에 투자하고 있다. 세계 최초로 수소차 양산기술을 확보한 현대자동차는 하이브리드 자동차의 모델을 대형화하면서 수소차의 상용화에 박차를 가하고 있다. 현대차는 캘리포니아주에서 월 499달러에 수소차를 임대해 주고 있으며, 2025년까지 국내시장에서 1만 대 이상을 보급할 계획이다.
혼다는 이미 캘리포니아주에서 월 600달러에 수소차를 임대해 주고 있다.
금년에 시간당 100만 달러를 상회하는 연구개발 투자를 진행하고 있는 도요타는 하이브리드 자동차시장을 석권한 후 수소차 시장을 선점하기 위해 연구개발 투자를 확대하고 있다. 그 동안 도요타는 연료전지 파워트레인의 비용을 95% 절감했으며, 추가로 비용을 절감할 계획이다.
GM은 국가재활용에너지연구소(NREL)와 공동으로 연료전지소재와 제조비용을 절감하기 위한 공동연구를 추진 중이다. GM은 2002년 이후 연료전지 특허 출원에서 수위를 차지하고 있으며, 2013년에는 혼다와 2020년까지 차세대 연료전지와 수소저장시스템을 상용화하는 장기 협력 계약을 체결했다.
미국 U.C. Davis의 운송학연구소는 최근 수소차의 조기 상용화를 위해서는 정부와 산업계의 수소충전 하부구조 개발에 대한 새로운 인식, 자동차 가격 및 하부구조 구축비용의 절감, 모델의 다양화, 수소 생성을 위한 저비용 천연가스 공급과 새로운 기후 변화 해법 등이 필요하다고 분석했다.

 

3. 각국 정부의 지원 정책 동향

 

(1) 도전적 보급 목표의 하향 조정과 상용화 촉진

각국 정부는 도전적인 전기차 보급 목표 달성이 어렵게 되자 새로운 보급 촉진 정책을 수립해 운용하고 있다. 중국은 전술한 바와 같이 보급 목표를 하향 조정했으며, 금년에만 4차례에 걸쳐 신에너지 자동차의 구매와 생산을 촉진할 수 있는 지원 정책을 발표했다.
중국 정부는 2014~2016년 기간 중 정부 구매 자동차의 최소 30% 이상을 신에너지 자동차로 구매하도록 의무화했다. 이에 따라 2014년 중국의 신에너지 자동차 판매 대수는 정부가 3만대 이상을 구매하면서 5만 대에 달할 예상이다.
또한 중국 정부는 2014년 9월부터 2017년 말까지 신에너지 자동차 구매자들에게 10%의 자동차구매세를 면제해줄 방침이다. 따라서 북경시 소비자들은 최대 11만 4,000위안의 보조금을 받고 전기차를 구매할 수 있게 되었다.
독일은 2009년에 2020년까지 100만대의 전기차를 보급한다는 목표를 설정했으나, 최근 10만 대로 하향 조정했다. 2014년 상반기 현재 독일에는 1만 6,900대의 전기차가 보급되어 있는데, 이는 내연기관 자동차 1만 대당 4대꼴로 프랑스의 10대에 비해 낮은 수준이다. 독일은 전기차 구매자들에게 보조금을 지급하는 대신 10년간 도로세(Road Tax)를 면제해주고 있다. 독일 정부는 수요 촉진을 위해 도심지 버스전용차로 주행을 허용하고, 주차비를 면제해 주고 있으며, 충전기 주변 주차 공간을 전기차 전용으로 설정할 계획이다.
프랑스 정부는 금년에 보너스 말뤼스(Bonus-Malus) 제도에 의해 6,300유로를 전기차 보조금으로 지급하고 있는데, 디젤자동차를 보유하고 있는 소비자가 전기차로 대체 구매할 경우 1만 유로를 추가로 지원할 방침이다. 현재 프랑스의 등록 자동차 중 디젤차 비중은 70%를 상회하고 있는데, 이들이 전기차로 교체 구매할 경우 준중형 모델의 실질 구매 가격이 1만 유로대 이하로 하락함으로써 전기차 수요가 큰 폭으로 증가할 전망이다. 이러한 정책은 전기차를 생산하고 있는 프랑스와 일본 자동차업체들에 긍정적인 영향을 미칠 것이나, 디젤차를 양산하고 있는 독일업체들에는 부정적인 영향을 미칠 예상이다. 프랑스는 전기차 보급을 촉진하기 위해 금년 말까지 충전소를 1만 6,000개소로 확대할 계획이다.

(2) 수소연료전지 자동차 중장기 로드맵 수립

미국의 부시 행정부는 수소사회 실현을 위한 로드맵을 설정했으나, 오바마 정부는 이를 축소 조정했다. 대신 오바마 행정부는 ‘EV Everywhere Grand Challenge’ 프로그램을 바탕으로 전기차산업을 육성하고 있다. 미국 전기차 개발의 특징 중 하나는 국방부의 자금 지원이다. 미 국방부는 리튬이온 배터리와 타이어 성능향상 등의 프로젝트에 자금을 지원하고 있다.
한편 미국은 저렴하고 매장량이 풍부한 셰일가스를 활용해 천연가스기반 수소차를 보급할 계획이다. 미국의 지자체들도 무공해자동차(ZEV: Zero Emission Vehicle) 보급에 적극 나서고 있는데, 캘리포니아주는 2025년까지 ZEV 150만 대를 보급한다는 목표 아래 수소충전소 구축을 확대하고 있다. 캘리포니아 주정부는 2015년까지 5,000만 달러를 투자해 28개소의 수소 충전소를 구축하고 1개의 이동형 충전차량을 운행할 계획이다.
일본 정부는 지난 6월 2030년까지 수소?연료전지 관련 시장을 1조 엔 규모로 육성하고, 2050년에 8조 엔 규모로 확대하는 ‘수소?연료전지 전략 로드맵’을 발표했다. 일본 정부는 에너지원으로서의 수소의 중요성을 강조하면서 100개 이상의 충전소를 건설할 계획이다. 일본 정부는 수소차 구매자들에게 200만 엔의 보조금을 지급할 계획이며, 아이치현을 포함한 지자체들도 최대 100만 엔의 보조금을 지급할 계획이다.

 

4. 전기동력 자동차산업의 발전방안

 

우리 정부는 2010년에 도전적인 목표를 설정하고 전기동력 자동차산업을 육성하기 위한 비전과 장기 전략을 제시했다. 자동차산업의 지속적인 성장을 위해서는 내연기관자동차를 전기동력자동차로 대체해 나가면서 창업과 고용을 창출할 필요성이 높기 때문이다. 예상했던 대로 최근에는 전기차 관련 창업이 증가하고 있으며 국내 완성차업체들도 전기차 모델을 출시했지만, 신기술 제품의 산업화 초기에 나타났던 문제점들이 여실히 드러나기 시작했다. 자동차산업의 기술패러다임이 변화하고 있으나 조기구매자의 욕구를 충족시키지 못하는 전기차 성능과 가격, 홍보 부족에 따른 소비자들의 부정적인 인식, 미진한 충전 표준화와 네트워크, 완성차업체들의 관망 태도와 저속 전기차업체의 도산, 예산 부족과 관련 법?제도의 미비 등이 초기시장 형성에 부정적인 영향을 미쳤다. 그 결과 최근 주요국의 전기차 수요가 배증하고 있으나, 국내 수요는 정체되어 있다.
이러한 상황을 고려해 볼 때 국내 전기동력자동차산업을 육성하기 위해서는 우선 전기동력 자동차산업이 진화를 거듭하고 있다는 점에서 산관공동으로 지속적인 홍보활동을 펼쳐야 한다. 미국은 체계적인 홍보를 통해 소비자들의 이해도를 제고하고 조기 수용자들의 적극적인 구매에 힘입어 세계 최대의 전기동력자동차시장으로 성장하고 있다.
둘째, 기존 금융 세제 유인제도를 개선해야 한다. 각국 정부는 전기차의 초기 시장 창출을 위해서 구매 보조금과 충전하부구조 구축을 지원하고 있다. 우리나라의 전기차 대당 보조금 수준은 주요국에 비해 낮은 수준은 아니나 보조금 예산 규모가 상대적으로 적어 보급 속도가 느린 실정이다. 이를 보완하기 위해서는 현재의 친환경 차종별 지원 체계보다는 하이브리드와 전기동력자동차를 통합해 연비에 상응하는, 즉 리터당 주행거리를 환산해 세제혜택과 보조금을 차등 지급하는 방안을 강구해야 한다. 이는 자동차업체 간 경쟁을 유발해 전기동력자동차의 성능향상에도 기여할 수 있다.
또한 국내 승용차 판매의 2.5%를 차지하고 있는 하이브리드 자동차에 대한 세제 감면은 점차 축소하고, 소형 개인이동수단(Personal Mobility)을 보조금 지급 대상에 포함해야 한다.
친환경 자동차의 주 소비계층으로 부상하고 있는 20대와 30대 소비자들의 취향을 반영해 전기차 수요 기반을 확충하기 위한 목적에서다. 수소차에 대한 구매 보조금 역시 1회 충전거리와 판매 물량변화를 고려해 신축적으로 지원하는 방안을 모색해야 한다. 또한 공공기관뿐 아니라 민간 기업이 전기동력자동차 구매를 확대할 수 있도록 업무용 차량으로 전기동력자동차를 구매할 경우 교통유발부담금을 감면하거나 세액공제해 주는 방안을 검토해 볼 필요가 있다.
셋째, 수소차의 연구개발과 관련, 하부구조 구축에 대한 지원을 확대해야 한다. 2015년에는 수소차의 상용화가 이루어지면서 전기동력자동차시대가 본격적으로 전개될 예상이다. 중단기적으로 볼 때 전기차의 수요가 수소차의 수요를 큰 폭으로 상회할 것은 주지의 사실이다. 전기 공급비용이 수소에 비해 저렴하고 전력망이 잘 갖추어져 있으나, 수소차와 충전소 설치 비용이 상대적으로 높기 때문이다. 그러나 장기적으로는 수소 생성 및 공급 기술의 발달로 인해 수소 공급비용이 하락하고, 수소에너지가 에너지원의 채굴에서 자동차 주행에 이르기까지의 과정인 Well to Wheel 차원에서 전기에너지보다 친환경적이자 장기적으로 자동차시장을 지배할 것이라는 점에서 적극적인 선행투자가 필요하다.
넷째, 중장기적으로 전기동력자동차를 에너지 공급원으로 활용하기 위해서 스마트 그리드 및 에너지저장시스템과의 연계성을 강화해야 한다. 선진국에서는 자동차, 전력, 배터리, 전자, 스마트그리드 관련업체들이 대형 컨소시엄을 구성해 ‘스마트 홈’ 프로젝트 등을 추진하고 있다. 국내에서도 유사한 프로젝트가 진행되고 있으나, 참여 주체의 다양성이나 수가 상대적으로 적고 준폐쇄적이며 수직적인 협력 구조를 나타내고 있어서 개방적이고 수평적인 구조로의 전환이 요구된다.
자동차산업의 패러다임 변화는 거스를 수 없는 조류다. 향후 10년의 변화속도가 지난 20년의 변화속도를 추월할 것이며, 향후 20년의 변화가 지난 100년간의 변화를 능가할 예상이다. 내연기관시대에 ‘신속한 추격자’의 전략을 바탕으로 압축성장의 신화를 이뤄낸 국내 자동차산업이 전기동력 스마트 카 시대에 지속가능 성장기반을 강화하기 위해서는 완성차업체뿐 아니라 자동차산업 이해관계자들의 적극적인 투자와 지원이 필요한 시점이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전기동력 자동차산업의 현황과 과제