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[3Round] 부품·소재 국산화 :: 기술
[전기차] 모듈화·경량화에 총력 vs [수소차] 스택 부품과 저장탱크 국산화 시급
확대보기전기차 EV

모듈화·경량화에 총력

50% 수준인 부품 자립도를 높여라
주행거리 늘리려면 열 관리 기술 필수

기존 내연기관차와 전기차 부품의 가장 큰 차이점은 바로 ‘엔진과 변속기’가 ‘모터와 배터리’로 전환된다는 점이다. 이러한 전환 과정에서 기존에는 3만 개 정도의 부품이 필요했지만, 전기차에서는 1만9,000개 정도로 확 줄어들게 된다. 하지만 부품 수가 줄어들수록 더욱 첨단화, 지능화될 수밖에 없다. 따라서 이 거대한 시장을 두고 현재 기업과 정부는 치열하게 국산화를 고민하고 있다.
문제는 현재 국내에서 생산되는 부품의 국산화 비율이다. 우리나라 부품 기업들은 내연기관 자동차에서 완결된 부품조달 체계를 갖췄었다. 해외에 과도하게 의존할 필요가 없었다는 이야기다. 하지만 전기차의 경우 자립도가 현저하게 떨어지는 현실이다. 수소차를 포함한 전기차 등 미래차의 핵심 소재와 부품의 자립도는 현재 평균 50%에 불과한 것으로 알려져 있다. 따라서 정부는 중장기적 차원에서 이를 80%까지 끌어올리려는 목표를 잡고 있다.
그러나 현재 우리 중소기업의 R&D 투자금액은 현저하게 부족한 실정이며, 전기차 부품의 변화를 발 빠르게 따라가려는 노력이 이뤄지고 있다.
최근 전기차 부품의 트렌드는 우선 모듈화(일체화)를 들 수 있다. 이는 여러 개의 개별 자동차 부품들을 하나의 큰 단위로 조립해 결합하는 것을 의미한다. 이미 내연기관에서도 이 모듈화의 생산성이 입증됐으며, 이는 전기차 분야에서도 크게 다르지 않다. 대표적으로 전체적인 전기 구동 시스템을 이루고 있는 ‘모터-변속기-제어기-동력전달장치’를 하나로 일체화하려는 노력이 진행되고 있다. 이렇게 모듈화가 성공적으로 진행되면 전기차의 전력 손실이 최소화되고 소음까지 줄어들기 때문에 사용자에게 매우 쾌적한공간을 제공할 수 있게 된다.
전기차에서 또 하나 매우 중요한 요소 중 하나는 바로 ‘열 관리’이다. 일반적인 자동차라면 열 관리 부품이 핵심 부품이 되긴 힘들지만, 전기차는 열 관리 자체가 주행거리와 직접 연관을 맺기 때문에 매우 중요한 부품이라고 할 수 있다. 과도하게 열이 발생하고 배출이 되면 주행효율이 급격하게 낮아지고, 그 결과 제품의 경쟁력 자체에 영향을 미친다.
경량화도 전기차 부품 업계에선 중요한 화두 중 하나다. 차체가 가벼워지면 연비, 가속 성능, 제동거리, 배기가스 배출량이 모두 한꺼번에 줄어들게 된다. 전기차는 내연기관 자동차보다 무게가 최대 20%나 더 나가기 때문에 특히 부품 경량화에 심혈을 기울일 수밖에 없다.

확대보기수소차 FCV

스택 부품 저장탱크 국산화 시급

분리판 생산에 역량 집중
다양한 저장방식 나왔지만 상용화는 글쎄

전기차에는 전기를 충전해 사용하는 2차전지가 쓰이지만, 수소차에는 연료전지가 쓰인다. 연료전지는 수소와 산소로 만들어지는 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 전지다. 둘 다 전지이기 때문에 큰 차이가 없다고 볼 수 있지만, 수소차에 필요한 전용 부품만 2만4,000개다. 이는 전기차 부품보다 무려 20%나 많은 양이다. 중요한 사실은, 우리나라의 수소 연료전지 기술은 이미 세계적인 수준에 올라와 있다는 점이다. 두산과 포스코에너지는 미국의 기업들과 함께 수소 연료전지 시장을 선도하는 4대 기업으로 우뚝 서 있다. 하지만 문제는 이 실적이 ‘발전용’ 수소 연료전지 기술이라는 점이다. 차량용 연료전지라고 하면 이야기가 달라질 뿐만 아니라, 그 현실이 매우 초라하다. 핵심 부품은 거의 대부분 수입에 의존하고 있기 때문이다.
업계에서나 학계에서나 이런 지적은 공통적이다. 수소차 자체의 경쟁력은 세계 2위이지만, 부품 경쟁력은 현저하게 부족한 현실이다. 그런데 이 부분에서 의문이 제기되기도 한다.
현재 알려진 바로는 국내 수소차의 부품 국산화율은 98%, 심지어 99%라는 발표가 있었다. 그러나 여기에 대해서는 ‘허수’가 많다는 것이 중론이다. 가장 중요한 부품이자 전체 원가의 40%를 차지하는 스택(stack)과 수소저장 탱크 기술이 국산화되지 않았기 때문이다.
상황이 이렇다 보니 현재 부품개발에서 국산화 과정은 대체로 수소 연료전지, 그중에서도 분리판(전해질막) 생산에 힘을 쏟고 있다. 분리판은 핵심 부품 중의 하나로, 스택에서 매우 중요한 역할을 한다. 스택은 수소에서 만들어진 전기로 모터를 구동시키기 때문에 ‘수소차의 심장’이라고 불린다. 이와 관련해 최근 국내에서는 전극접합체(MEA)에 대한 국산화를 재촉하고 있다. 전극접합체는 스택의 전체 가격 중 60%를 차지할 정도로 중요한 부품이다. 지난 2015년 국산화에 성공하긴 했지만, 핵심소재들은 수입에 의존해 아직 완전한 국산화라고 보기는 힘들다. 따라서 이 부분을 보완하기 위한 기업들의 노력이 한창이다.
수소를 저장하는 기술도 필수적이다. 수소차의 원료가 되는 수소를 얼마나 안전하게 보관하고 이동시킬 수 있느냐는 수소차 발전의 핵심이라고 해도 과언이 아니다. 현재 수소를 저장하는 기술은 고압기체 저장, 저온액화 저장, 고체수소 저장 방식이 있다. 고체수소 저장법이 유력하다고 보이긴 하지만 여전히 ‘상용화’의 단계에서는 미흡한 면이 적지 않다.

이남훈

조회수 : 3,699기사작성일 : 2021-06-07
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