전기차 대중화 관련 트렌드 보고서 부품소재 사업 성공 키워드

1. 친환경 전기차 산업동향
2012. 5. 3
포스코경영연구소
박형근

2. 1
산업동향 – 플러그인 전기차의 출현
2
’11년은 플러그인 전기차의 가능성에 대한 시험무대가 된
해로, 초기 진입시 고전하였으나 최근의 상승세는 고무적
[ 볼트/리프 판매량 추이, 대 ]
1,708
2,289
쉐보레 볼트
1,529
닛산 리프
쉐보레 볼트
중형세단
준중형 해치백
954
닛산 리프
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*
608
579
561
326
603
19
'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
*가격은 정부지원금, 인센티브 포함
판매량, 가격 자료: hybridcars.com

3. 1
산업동향 – 국가별 친환경 전기차 판매동향
3
’12년 1분기 친환경 전기차 주요소비 시장인 중국, 미국,
일본에서는 연초 호조세로 판매량을 갱신해 기대감 고조
[ 2011 주요국 하이브리드/전기차 판매량 ]
44.1 만대
※ xEV판매량, 괄호는 전체시장 점유율
’12년 1사분기에만 판매 만 대 넘어서 급증세
 전년도 총 판매량도 넘어서 성장 탄력
 “에너지 절약과 신에너지 자동차산업 발전규획”
상무회 통과로 호재
(9.83%)
27.2 만대
(2.13%)
20,542 대
(1.28%)
일본
미국
한국
볼트 안정성 문제 신속대응, 신차 출시가 시장 견인
8,159 대
 전기차 1분기 전년비 49% 상승한 11만 7천대
(0.04%)
 볼트 화재사고 이후, 설계변경∙Buy-Back 등 대응
중국
• 전 세계 하이브리드 시장은 일본 대지진
여파 등으로 전년비 1~2% 가량 감소
• 한국은 소나타, K5 하이브리드 출시로
국산 하이브리드 차량 본격 판매 돌입
 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
자료: 언론사 자료 종합

4. 2
친환경 전기차 대중화를 위한 열쇠
4
친환경 전기차의 빠른 대중 확산을 위해서는 ① 기술완성,
② 충전인프라 확충, ③ 정부 및 민간주도 적극적이어야…
1
2
전기차 기술
• 차량가격 (만불)
Volt
3.4
• 1회 충전 소요 시간
K5
vs 1.9
• 1회 충전시 주행가능거리
내연기관
Volt
130
• 충전가능 장소
개인차고
216
95
Actual Target Target
2006 20122) 2020
EU
-16%
168 141
• 공차중량
1.7톤
-27%
-41%
160
공공시설
1.4톤
K5
- 일부 공공기관 및 주차시설
- 미국, 유럽 일부 개인차고
[g/km]
- 의욕치 반영, 강제성 부족 평가
2분
60~160 km
600 km
정부정책
• 탄소배출량 규제
8 시간
전기차
내연기관
전기차
3
충전인프라
Actual Target
2006 2015
Japan4)
157
?
Actual Target Target
2006 20163) 2020
US
-29%
187
132
Actual Target
2006 20155)
China
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

5. 2
대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성
5
전기차 기술의 발전 방향은 “고성능·경량화·안정성”이며,
이 가운데 핵심은 배터리기술 및 전기구동 시스템 구현임.
전기구동시스템
고전압용 전장 부품
개발 기술
고출력 구동모터
개발 기술
초경량, 고강성 차체 개발
컨버터
7%
구동모터
20%
Steer-by-Wire 시스템
전자식 제동 시스템
기타
3%
0
고효율 T/M 개발 기술
모터 제어기술
인버터
23%
배터리기술
고성능, 고밀도
에너지 저장 기술
전자식 공조 시스템
통합 시스템 신뢰성 평가기술
배터리팩
47%
에너지 회생기술
기술구성자료: 삼성증권, 주요구성품 비중자료: Automotive World Car Industry Forecast Report

6. 2
대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성 (※ 참고: 배터리소재 )
6
배터리는 에너지밀도와 안정성을 동시에 확보하기 위한
소재개발이 활발하며, 차세대 배터리의 약진도 주목 필요
양극소재 동향
미래형 배터리 기술연구
• 에너지밀도와 안정성 동시추구
• 분리막 안정성 향상 위한 개선
- 에너지밀도 높은 망간계와 안정성 높은 인산철계
리튬금속의 구조결합으로 상호배타적 특성
외피: 인산철계
(안정성)
내핵: 망간계
(에너지 밀도)
LiFePO4
LiMn0.85Fe0.15PO4
다공성 구조로
전도도 향상
[ 이중구조 양극소재,
한양대학교 선양국 교수 ]
- 화재의 원인이 되는 분리막의 파손으로 인한
발화 막기 위해 고분자 분리막을 세라믹 코팅
• 양극소재별 특징 비교
Li-NiCoMn
다공성
고분자 분리막
양극
(리튭)
무기질 (세라믹)
코팅
음극
(탄소)
• 차세대 배터리 약진 또한 주목
LiMn2O4
LiFePO4
안정성
- 이론적 밀도 리튬이온의 10배인 리튬공기전지,
연료전지차도 상용화 한 단계 가까워져 관찰 필요
※ IBM 500 Project
성능
비용(USD/kg)
20~26
15~28
15~18
충방전싸이클*
800
500
2,000
: Asahi Kaisei, Central Glass
의 프로젝트 참여로 한층
연구에 탄력을 얻었음.
*50% 성능저하까지의 충방전싸이클
양극소재자료: Roland Berger, 분리막 자료: SKI, LG화학, 리튬공기자료: IBM 언론자료

7. 2
대중화를 위한 열쇠 - ① 전기차 기술완성 (※ 참고: 구동모터 )
7
고출력 요구에 맞추어 성능향상∙원가절감∙경량화 기술에
발전이 있으며, 인휠모터 등 유망한 미래 기술연구도 활발
모터개발 동향
미래형 모터 기술연구
• 플러그인 출시 등 고출력 요구에 맞춰 개발
 HEV용 모터
• 1-Motor 타입보다 장점 많은 인휠모터
 EV용 모터
5~10kW
수십만원대
In-Wheel 모터 장점
80~110kW
백만원 이상
인덕션 모터
PMSM 모터
단순한 설계구조
생산원가 우위
• 4개 구동바퀴 개별조향
• 빠른 응답속도
• 개별모터 토크 센싱가능
우수한 출력성능
생산원가 절감 필요
안정성 향상
• 모터 타입별* 장단점 비교평가
DC모터
IM
PM모터
SR모터
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
• 슬립슬라이드 현상 감소
• 개별모터 ABS기능 가능
출력밀도
편의성 향상
• 구동밸런싱으로 롤링제어
• 가/감속기 유연한 피치제어
• 조향성 향상으로 주차 등 편리
*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

8. 2
대중화를 위한 열쇠 - ② 충전인프라 확보
8
전기차가 넘어야 할 벽 가운데 하나인 충전인프라 문제를
충전기술 향상 및 비즈니스 모델 혁신으로 극복하려 노력
고속충전기술
배터리 교체
• 안정성 및 배터리 수명 저하 없는 기술개발
 일반충전
• 배터리 교체시스템 및 배터리 리스BM* 검증
 고속충전
24kW8시간(100%)
220V, 15A (3.3kW)
 주유소 형태의 교체스테이션
24kWh20분(80%)
400V, 100A, (40kW)
배터리 교체 및 출차까지 2분
 배터리 리스로 소비자 부담↓
※ On-Site충전의 한계로 인해 충전속도 향상,
경제성 확보, 설치편의성 개선으로 보급 확산 필요
자동차사∙배터리사∙리스사∙충전소
참여로 전기차 비용부담 완화
고속충전기술
카셰어링
• 비접촉식 무선/주행중 충전기술 개발
• 저렴한 이용료 등 이유로 빠르게 확산
 사용자 편의성 증대
- 주차공간 충전설비 단순화
- 충전용 케이블 충전소켓 불필요
- 고속도로 노면 일렬로 충전기
설치하여 주행중 충전도 가능
온라인
예약
스테이션
픽업
사용개시
모바일 통보
사용 및
반납
 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
*BM(Business Model)
사진 및 자료: GE 고속충전기, Betterplace 교체스테이션, Hertz 무선충전 시범사업 자료

9. 3
대중화를 위한 열쇠 - ③ 정부 및 산업계 주도
9
G8, 지구 온난화 2도 상승에 머물도록 하는 내용 공감대
형성, 산업계는 정부정책 결정 기다리는 소극적 입장 탈피
정부주도
산업계 주도
 전기차에 올인하는 르노-닛산
에너지절약과 신에너지차 발전규획
 ‘20년까지 EV/PHEV 500만대 보급
 ‘15년 신차 연료소모량 100km당 6.9리터,
‘20년 5리터로 감소 목표
 ’20년까지 280억 위안 투자 1만개 충전소
Fluence
Twizy
 카를로스 곤 회장은 순수전기차가
미래 주도할 것으로 전망
 ’20년 미국 시장 10% 차지 전망
 ’11년 한 해 Fluence, Twizy,
Kangoo Z.E. 시리즈 출시
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
Twingo
i8
i3
 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
정부정책자료: 언론사 종합, 산업계 자료 각 사 홈페이지 및 언론자료 종합

10. 4
친환경 전기차 밸류체인 분석
10
배터리, 구동모터 기술보유로 인해 부품/소재사, 완성차
기업과 수평적 관계 유지, 협력모델 통한 성장축 마련 필요
전기차 밸류체인 및 협력 모델
소재
부품/모듈
SB Limotive 등 부품JV
미츠비시화학 등
소재전문기업
Bosch 등 부품사
LG화학, SKI 등 소재 및 부품기업
완성차
BYD등 부품
및 완성차 기업
토요타, 현대 등
완성차 업체
부품사
부품JV
완성차
기술력
NEC
부품공동개발
AESC
고객 및 자금
Nissan
기술보유 부품사-고객보유 완성차사가 대표적
 고객과 자금을 보유한 완성차 업체가 기술력 있는
부품사와 협력을 통해 자사 제품개발 역량 향상
Ex. Tesla-Daimler 플랫폼 계약
 신생 전기차기업, 부품사가 완성차 기업으로
도약할 가능성 주목
Hi-End 고급전기차 니치시장
명성 쌓고 기술력 인정받음
Daimler와 Benz Smart Fortwo,
MyB, SLS AMG E-Cell 플랫폼 개발
 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
전기차 밸류체인: 삼성증권 자료 인용 포스리 재구성, 테슬라 자료: 언론자료 종합

11. 5
친환경 전기차 부품/소재 사업 성공의 열쇠
11
전기차 부품/소재사업 성공을 위해서는 ① 고객중심운영,
② 물량확보, ③ 철저한 품질관리를 전제로 운영되어야…
1 고객사 중심운영
2
물량확보
3 철저한 품질관리
장기적 투자로 고객확보 필요
초기 우회적 고객확보 전략
부품/소재산업 특성 체화
 현재의 완성차-부품사 간의 관계는
10 여 년 전부터 지속된 관계
 강한 Lock-In으로 진입장벽 높아
 장기적 관점의 지속투자 필요
 브랜드, 트랙레코드 없이 처음부터
메이저 업체와 계약은 어려움
 대상지역 및 제품군 다변화,
 기술개발단계에서와 달리 양산단계
에서는 품질확보가 최우선
 품질관리체계 수립 및 인력 유치
기술마케팅 육성
메이저 완성차 업체 확보 필수
한 번의 품질사고도 치명적
 전기차는 초기 성장사업으로 연구
개발 과정 많이 남은 상태
 R&D단계에서부터 기술인력 간
협력관계 Build-Up 필요
 부품/소재사업은 기술력 못지 않게
가격경쟁력 확보 필수
 규모의 경제 실현 위해 사업화
단계에서는 메이져 고객 필연적
 보험수가도 산정이 어려울 정도로
초기 품질사고에 대한 비용은
천문학적  무결점 품질관리 필요
인접지역 입지, 밀착지원
다양한 트랙레코드 축적
초기 공정 분리로 품질확보
 완성차 업체 특성에 따라 JIT물류
필수, 생산 지연 등은 비용 직결
 인접지역 입지로 물류최적화,
트러블슈팅 현장해결
 크고 작은 생산/공급 경험 축적으로
트랙레코드 관리 필수
 전기차 경주 참가 등 마케팅 활용
 경제성 확보 위한 무리한
Continuous Line보다는 공정의
분리를 통해 품질확보 우선