전기차 시대 도래에 따른 현황 및 전망 전기차 시대 부품 밸류체인 변화

1. 사진: Jaguar I-Pace
한경닷컴 전기차 세미나
EV시대 전기차 산업의 현황과 전망

2. 목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문
사진: Jaguar I-Pace

3. 3/47
주요국 내연기관 금지 법안 추진
2025 2030 2040
자료: 언론자료 POSRI 종합

4. 4/47
주요국 이산화탄소 배출규제 트렌드
자료: ICCT, Roland Berger 자료 재인용

5. 5/47
주요국 유해가스 배출규제 기준
자료: DELPHI

6. 6/47
질소 산화물 및 미세입자 규제 - Euro Standard 추세[Diesel]
자료: UK Car Emissions Testing, POSRI 재정리
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
NOX
g/km Euro3 (’00)
Euro4 (’05)
Euro5 (’09)
Euro6
(’14)
PM
g/km

7. 7/47
참고 - 부담이 늘어나는 디젤[후처리 장치]
자료: Thermal Structures, Inc., POSRI 재정리
EGR
(Exhaust Gas Recirculation)
배기가스를 냉각, 재순환해
불완전연소 가스 오염물 저감
DPF
(Diesel Particulate Filter)
배기가스중 미세입자를 필터를
통해 걸러내고 고열연소
SCR
(Selective Catalyst Reduction)
요소수와 배기가스 혼합을 통해
오염물 저감

8. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

9. 9/47
파워트레인 기술별 온실가스 배출 비교[Well-to-Wheel]
자료: JEC, Roland Berger

10. 10/47
글로벌 완성차 업체 전동화[Electrification] 전략
자료: Bloomberg Energy Finance, 키움증권 자료, POSRI 종합
2019 2020
2022-
2023
2025 2030 발표전략
Tesla 2018년 전기차 50만대, 2020년 전기차 100만대 판매
VW 30 25% 2025년 전기차 200~300만대 판매
Toyota 50% 2030년까지 전동차 550만대, 연료전지차 100만 대 판매
GM 20 2023년 최소 20종 신형 전기차, 2025년 100만 대 판매
Renault-N-M Alliance 12 2022년 30% 전동화, 15분 충전, 평균 230km 주행 개발
Hyundai-Kia 24 2021년 500km 주행거리 제네시스 출시, 넥소 FCV
Ford 16 2022년 총 40종 전동화 출시, 12조 원 투자
Honda 60% 현재 5% 수준 전동화, 2030년 2/3 이상으로 확대
Daimler 차종별 1 15%~25% 2022년부터 모든 라인업 1개 이상 친환경 라인업
PSA 11 33% 2025년 신차 1/3 이상 친환경 차량 구성
Chongqing Changan 100% 2025년까지 27종 전기차 출시, 180억 위안 투자
BMW 15%~25% 2025년까지 25종 전기차 모델 출시, 2021년 5세대 파워트레인
BAIC 100% 2025년 이후 전차종 전기차 출시
Geely 90% 볼보와 협력으로 전동화 비중 지속 확대
Jaguar Land Rover 100% 2020년 이후 전동화 차량만 판매 계획
Volvo 100% 2025년 전기차 누적 100만대, 2019년 이후 전동화 차량만 판매
EV 모델수 전동화 비중%

11. 11/47
완성차 업계 순수전기차[BEV] 모델 출시 계획
자료: Bloomberg New Energy Finance

12. 12/47
전동화 파워트레인 기술별 구성 개요
자료: Bosch, Continental 자료 POSRI 재정리 *FCEV는 수소연료전지시스템과 구동모터, 보조배터리로 구동
ICE Mild HEV HEV PHEV EV
ICE
Start/
Stop
Micro
Hybrid
Mild
Hybrid
Medium
Hybrid
Full
Hybrid
Plug-in
Hybrid
Battery
EV
Fuel Cell
EV*
Voltage
System
12V 12V 12+12V 48V 200V~
CO2 절감 - 5% 10% 20~40% 40%~
엔진
보조모터
배터리
가솔린/디젤
엔진
회생제동
구동모터
배터리
가솔린/디젤
엔진
가솔린/디젤
엔진
회생제동
구동모터
배터리
가솔린/디젤
회생제동
구동모터
배터리
회생제동ISG
엔진: 일반 ICE 엔진크기
구동: 0.5kWh급 배터리+
소형 보조모터
엔진: 일반 ICE 엔진크기
구동: 1~2 kWh급 배터리+
32kW(40마력)모터
엔진: 엔진 다운사이즈
구동: 10kWh급 배터리+
45kW급(60마력)모터
엔진: 삭제
구동: 40kWh이상 배터리 +
>80kW(100마력)모터

13. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

14. 14/47
플러그인 전기차[PHEV, EV] 판매 추이
자료: IEA EV Outlook 2017, InsideEVs.com
* 플러그인 전기차는 배터리 충전에 의한 전기구동을 주동력원으로 활용하는 BEV(순수전기차)+PHEV(플러그인하이브리드)으로 정의,
집계된 국가의 통계자료는 글로벌 플러그인 전기차 판매의 95%에 해당
134 212 325
546
775
1,218
1,900
0.1%
0.2%
0.3%
0.4%
0.6%
0.8%
1.3%
2.0%
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
플러그인 판매 (천 대)
플러그인 신차비중(%)
602
56
307
200
53
351
22
222
157
23
China
Japan
Europe
USA
Other
2017
2016
[단위: 천 대]

15. 15/47
내연기관차와 경쟁 가능한 전기차 가격
자료: The Detroit News, POSRI 재정리
배터리팩 제외 차체 가격 
• 차체기술은 가격개선여지 적음
$20,000
$10,000
$30,000
 이상적 배터리팩 가격
• 300km 이상 주행거리
• 약 60 kWh
• $150/kWh 가격

16. 16/47
전기차 배터리팩 가격혁신 추이
자료: Bloomberg New Energy Finance *테슬라는 2016년 190$/kWh 달성 발표 (’16.4 IR)
[배터리팩 가격, $/kWh]
1000
599
273
209 179
73
160*
190
2010 2013 2016 2017 2018E 2025
Forecast
Tesla
2016

17. 17/47
배터리 원가의 높은 비중 차지하는 소재비용
자료: CEMAC, Morgan Stanley
배터리 소재비용 구성
양극재, 32%
음극재, 13%
분리막, 13%
전해질, 11%
기타, 31%
배터리 원가구성
60%
16%
8%
7%
9%기타
인건비
감가상각비
R&D
소재
2017년 배터리팩 209달러/kWh

18. 18/47
전기차 배터리 기술 로드맵
자료: Volkswagen, BMW, BNP Paribas자료 POSRI 재정리
8000
6000
4000
2000
0
100 200 400300 500 600 700 800 900 1000
출력밀도(W/L)
에너지밀도 (Wh/L)
NiMH
리튬이온
전고체
리튬공기
2015 2020
2025
2030
190 300
380 420
500
700230
410
650
700
800
1000
2014 2017 2018 2020 2025 2026
Range(km/charge)
Energy density (Wh/l)
LMO  NCM/C
현재주도기술
NCM111/C  NCM622/C  NCM811/C
기존 기술의 향상
NCM811/Si-C
NCM811/Li
전고체 기술

19. 19/47
리튬이온배터리 주요기술 양극재 원료구성 비교
자료: Morgan Stanley
[소재구성, g/kWh]
749 684 635 560 577
397 543 646 712 734
371 203 170
83
398
327
182
89 138
21
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
NCM 111 NCM 532 NCM 622 NCM 811 NCA
알루미늄
코발트
망간
니켈
리튬

20. 20/47
주요원료 수급리스크
자료: UBS 분석자료, 광물자원공사 가격정보 *리튬(lithium carbonate 99%min China, 코발트(LME cash)
2898.0%
1928.0%
655.0%
524.0%
105.0%
22.0%
14.0%
13.0%
0.0%
-1.0%
-53.0%
리튬
코발트
희토류
흑연
니켈
동
망간
알루미늄
실리콘
철
백금류
100% 전기차 시대 전환시 현재 대비 필요한 자원증산 수준
-
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
100,000
-
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Apr-15
Jul-15
Oct-15
Jan-16
Apr-16
Jul-16
Oct-16
Jan-17
Apr-17
Jul-17
Oct-17
Jan-18
리튬 (좌축, RMB/kg)
코발트 (우축, USD/ton)
핵심원료인 리튬, 코발트 가격추이

21. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

22. 22/47
플러그인 전기차[PHEV, EV] 보급 전망
자료: 기관별 자료, POSRI종합
0
10
20
30
40
50
2011 2014 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035
[연간 신차판매대수, 백만대]
!! 본 자료는 저작권 문제로 인해 세부정보를 제공할 수 없습니다.
사용데이터: IHS Markit, Morgan Stanley (BEV), UBS, Mirae Asset, Roland Berger, Fuji Economy, Bloomberg New Energy Finance
중간값

23. 23/47
파워트레인 구성 전망 [Boston Consulting Group, 중간그룹]
자료: BCG 자료, POSRI 재구성
91
98
105
109
6
152
7
8
14
8
16
69
77
70
51
17
14
9
5
2017 2020 2025 2030
ICE
xEV
Plug-In EV
Diesel
Gasoline
MHEV
HEV
PHEV
BEV
2% 2%
8%
Plug-In
20%
5% 7%
24%
xEV
48%
95%
93%
76%
ICE
52%
[연간 신차판매대수, 백만대]

24. 24/47
지역별 판매 전망 [Boston Consulting Group, 중간그룹]
자료: BCG 자료, 2016년 자료는 POSRI 추정
[연간 신차판매대수, 백만대]
0.2 0.2
1.3
3.4
- 0.2
0.2
0.3
0.4 0.5
1.7
2.0
- -
2.7
2.7
0.7 0.7
0.5
0.5
16.4 15.7
10.6
8.2
2016 2020 2025 2030
북미
Gasoline
Diesel
MHEV
HEV
PHEV
BEV
0.2 0.2
2.5
4.2
0.4 0.2
0.6
1.1
0.4 0.4
1.3
2.1
- 0.2
1.5
3.0
8.4
6.8
4.0
2.3
9.7
11.0
9.1
6.1
2016 2020 2025 2030
유럽
Gasoline
Diesel
MHEV
HEV
PHEV
BEV
0.3 0.6 1.9
6.0
0.3 0.3
1.3
3.5
- 0.3
1.0
2.5
- 0.3
1.6
3.9
0.5
0.6
0.3
0.4
24.0
25.8
25.9
19.3
2016 2020 2025 2030
중국
Gasoline
Diesel
MHEV
HEV
PHEV
BEV
0.1 0.1 0.2
0.6
0.1 0.1
0.2
0.3
0.6 0.7
1.0
1.2
0.4
0.6
0.9
1.2
0.3
0.3
0.2
0.1
3.7
3.2
2.6
1.7
2016 2020 2025 2030
일본
Gasoline
Diesel
MHEV
HEV
PHEV
BEV
18
17 17 17
19 19 19 19
25
28
32
35
5 5 5
5
미국 2016 2020 2025 2030 유럽 2016 2020 2025 2030 중국 2016 2020 2025 2030 일본 2016 2020 2025 2030
xEV(%) 3.0% 5.0% 35.0% 50.0% xEV(%) 4.0% 5.0% 31.0% 55.0% xEV(%) 2.0% 5.0% 18.0% 45.0% xEV(%) 22.0% 29.0% 45.0% 65.0%
Plug-In(%) 1.0% 2.0% 9.0% 22.0% Plug-In(%) 2.0% 2.0% 16.0% 28.0% Plug-In(%) 2.0% 3.0% 10.0% 27.0% Plug-In(%) 2.0% 3.0% 7.0% 18.0%

25. 25/47
참고 - 48V 마일드 하이브리드 대안 부상
자료: DELPHI, Continental

26. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

27. 27/47
전동화에 따라 배터리 및 구동모터 핵심부품 부상
자료: POSRI 종합
*일본자동차공업협회 분석 가솔린차 약 3만 개 부품 가운데 엔진 6900개, 동력전달계 2100개,
전장품 2100개 축소로 약 2만 개로 축소
불필요해지는 부품 추가되는 부품전기동력화 부품
ICE EV
 엔진
 흡/배기계
 변속기
 연료탱크
 구동축 등
동력전달계
 전자식 (전동펌프)
열관리/공조시스템
 전자식 조향장치
 전자식 브레이크/
회생제동장치
 전기구동모터/
감속기
 배터리팩
 고전압
전장품

28. 28/47
전기차 전용 플랫폼 [스케이트보드 샤시]
자료: Tesla Motors, BMW
Tesla Model S, X Platform BMW i3 Platform
페러데이 퓨처의 가변플랫폼
Variable Platform Architecture
폭스바겐의 MEB
300+ 마일 주행가능 전기차 플랫폼

29. 29/47
전기차 차체설계 전략
자료: Tesla Motors, BMW

30. 30/47
전기차 소재선택 전략
자료: American Chemistry Council 2015 *LDV(Light Duty Vehicle): Passenger cars, pickups, SUV
Fe
Steel
• 3만 달러 대 이하 대중차
• 철강중심의 구조설계,
알루미늄 클로저류
 Nissan Leaf, Tesla Model3
※ 배터리 중량 218kg, 공차중량 1,495kg (15%)
Al
Aluminum
• 5만 달러 이상 프리미엄 라인업
• 배터리팩 캐리어, 베이스프레임,
차체 모두 알루미늄 중심채용
 Tesla Model S
※ 배터리팩 중량 540kg, 공차중량 2,200kg (25%)
Poly
Polymer/
Composites
• CFRP 등 혁신적 전략
• 밸류체인 구축이 선결과제
 BMW i-Series
※ 배터리 중량 230kg, 공차중량 1,195kg (19%)

31. 31/47
멀티복합소재 적용 트렌드
자료: 테슬라 모델3, 아우디 A8

32. 32/47
북미 시장 자동차 소재구성 전망
자료: Ducker Worldwide
-
20
40
60
80
100
120
140
2015 2020 2025
4.5% MR
7% MR 2025
7% MR 2028
[kg/대]
45
122 122
77
696 644
451
-
-
64
278
254
242
139
136
129
16
70
68
81
139
152
161
35
34
16
191
186
193
174
220
258
2015 2020 2025
Aluminum
Other Materials
Glass
CFRP
SMC/Fiber
Polymers
Other metals
Magnesium
Iron Casting
All Other Steel
Gen3 Steel
Steel Sheet
1,740 1,694
1,617
[kg/대]
북미시장 자동차 감량 시나리오 북미시장 자동차 소재구성 전망

33. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

34. 34/47
전기차 시스템별 기술중요도 평가
자료: Automotive World Car Industry Forecast Report, 삼성증권 자료, POSRI 재인용

35. 35/47
전기차 구동모터 특징
자료: GM Bolt 모터, https://www.geotab.com/blog/why-hybrid-vehicles-are-more-efficient/

36. 36/47
시장에 소개된 다양한 모터기술
자료: 한국자동차공학회 2013
Induction 모터 (유도모터) IPM 모터 (영구자석 매립형)
Tesla Model S
270kW ($5,400)
Nissan Leaf
80kW ($1,600)
• 고효율 저소음
• 저속 고토크 특성
• 제조공정 상 불리
• 제어설계 상용화 툴 사용
• 제어계통 상대적으로 단순
 고속특성 개선, 생산원가 절감 필요
• 고속특성 차량에 유리
• 견고한 구조, 적은 유지비
• 장시간 정속운전 가능
• 모터가격 상대적으로 저렴
• 제어계통 복잡, 온도 특성 불리
 효율 및 출력밀도 향상 필요
PMASRM: Permanent Magnet Asisted Synchronous Reluctance Motor
SynRM: Permanent Magnet Asisted Synchronous Reluctance Motor

37. 37/47
토요타 프리우스 모터의 발전 과정
자료: Oak Ridge National Laboratory

38. 38/47
전동화 파워트레인별 모터 시스템 용량
자료: Continental

39. 39/47
전기차 제어 및 전력시스템
자료: UBS, GM Bolt teardown
DC/DC Converter Inverter Onboard Charger
697
523
328
295
179
134
Today 2025E
DC/DC Converter
Power distribution
module
Inverter
핵심전력부품 가격추이 [달러]

40. 40/47
전기차 시대 열관리시스템
자료: Chevy Volt 열관리시스템, 테슬라 모델S 열관리 시스템 특허, 우리산업 PTC히터, 토요타 히트펌프
Chevy Volt 열관리시스템
테슬라 배터리 열관리시스템 전기차 공조시스템
EV용 PTC히터

41. 41/47
전기차 시대 전환에 따른 주요부품 시장 전망
자료: UBS, 흥국생명 리서치
시스템 부품 원가비중 2016 2020
배터리계
배터리팩 21.0% 23.6 101.4
충전시스템 3.8% 4.3 18.3
컨덴서 0.1% 0.1 0.5
구동계
모터 1.8% 2.0 8.7
변속기 4.8% 5.4 23.2
인버터 2.8% 3.1 13.5
제어계 BMS, MCU 등 5.0% 5.6 24.1
차체
강화플라스틱 4.0% 4.5 19.3
샤시 7.5% 8.4 36.2
차량시스템
공조시스템 3.8% 4.3 18.3
칵핏/내장재 4.1% 4.6 19.8
저중량 타이어 4.0% 4.5 19.3
인포테인먼트
네트워크 및 충전서비스 3.0% 3.4 14.5
디스플레이 2.0% 2.2 9.7
주요부품 종합 67.7% 76.0 326.8
※ 시장규모 (십억 달러)

42. 42/47
전기차 시대 전환에 따른 산업구조 재편
자료: UBS 분석자료
OEM, 20%
원재료비,
10%
파워트레인
전자부품, 2%
Tier1 부품사,
68%
전통적 내연기관 부품공급 비중
OEM,
11%
원재료비, 5%
파워트레인
전자부품(LG),
13%
Tier1 부품사,
28%
배터리(LG),
43%
Chevy Bolt의 부품공급 비중

43. 사진: Jaguar I-Pace
목차
1. 자동차 환경규제 동향
2. 완성차 업계 대응
3. 전기차 배터리 기술 동향
4. 전기차 확산 전망
5. 자동차 디자인의 변화
6. 자동차 부품산업의 변화
7. 자주 묻는 질문

44. 44/47
Q&A 1. 전기차는 친환경적이지 않다?
자료: : “Cleaner Cars from Cradle to Grave”, Union of Concerned Scientists 2015, POSRI 재구성
28
35
50
68
35
135
56
Toyota Camry
Honda Fit
Toyota Prius
AVG
SPNO
NYUP
KOR
Nissan Leaf
에너지 그리드의 친환경성에 따른 가솔린 환산연비
* 2015년 미국 평균 전력그리드 믹스는 석탄 33%, 가스 33%, 원자력 20%, 수력 6%, 재생에너지 7%, 기타 1% (EIA)
미국 석탄화력중심 그리드
(784 gCO2/kWh)
미국 평균 그리드*
(499 gCO2/kWh)
미국 저탄소(가스,원자력) 그리드
(325 gCO2/kWh)
한국평균 그리드
(600 gCO2/kWh)
가솔린 평균
Toyota Camry
고효율 가솔린
Honda Fit
고효율 하이브리드
Toyota Prius
!! 고효율 하이브리드도
미국 평균 에너지 그리드에서
운용되는 전기차보다는
친환경성 낮음
[mile per gallon]
생산
Cradle
운용
폐기
Grave
LifecycleAssessment
Lifecycle
CO2 배출량 59 29
Tons of CO2 equiv. Δ 50%
+7 +8
+50 +20
+1 +1
가솔린 전기차
※ 동일 온실가스 배출
환산 주행거리

45. 45/47자료: : “How Americans Charge Their Electric Vehicles”, Idaho National Laboratory 2015
전기차 배터리 방전 불안감 미국 전기차 이용자 충전 패턴
• 현재 1세대 모델(ex. 닛산 리프)로는 완전충전시에도
1일 주행 후 악조건의 경우 배터리 잔량이 40% 수준
밖에 되지 않아 매일 충전해야 하는 불안감 발생
• 미국의 경우, 일반 가정에 차고를 이용해 충전하는
패턴으로 인해 자택충전이 대다수 차지, 저렴한
심야 전력 이용하는 충전 패턴
※ 난방가동 등
고부하 운행시
약 35~45%까지
전력 소모
※ 사용자들은 주로 자택에서
밤 12시 이후 심야할인
전력요금을 활용해
4~6시간 충전
* 연구자료는 Nissan Leaf와 Chevy Volt를 샘플로 분석하였으나, 샘플수(8,000대) 많고 누적판매 20만대 넘은 Nissan Leaf 통계 활용
77%
6%
3%
14%
3곳 이하
4곳
5곳
6곳 이상
16%
84%
자택충전
목적지 충전
(회사, 마트 등)
[목적지 충전시 이용시설수]
[하루 충전부하 패턴]
59.4
43.1
46.3
74.3
224.9
135
346
미국 일평균
주행거리
Nissan Leaf
일평균 주행거리
Nissan Leaf
충전간 주행거리
Nissan Leaf
완충시 주행거리
Tesla Model 3
완충시 주행거리
km
Q&A 2. 전기차 방전 불안감, 전력수급문제?

46. 46/47자료: : “How Americans Charge Their Electric Vehicles”, Idaho National Laboratory 2015
* 표준 및 전압/전류 사항은 국내 기준, 지역에 따라 차별. 충전소요시간은 24kWh 배터리 (ex. 닛산 리프) 기준
설치방식에 따른 분류 설치장소별 투자비
자택
Home
평균 설치비 $1,354
직장
Work
$2,223
상업지구
Commercial
$3,108
급속충전
Fast Charging
$22,626
6~8시간
220V-15A
3.3kWh
4~8시간
220V-15/30A
3.3/6.6kWh
20~30분
500V/125A
50kWh
4~6시간
220V/32A
7.7kWh
• 부수장치 없는 일반플러그 연결
• 안전상 문제로 일부 국가 제한
설치빈도
• 보호장치 부속된 케이블 사용
• 휴대용/고정형 장치
• 일부 제어 소프트웨어 탑재
• 완속/고속 충전장치
• 보호장치 및 제어소프트웨어
• 고속 충전장치
• 보호장치 및 제어소프트웨어
Mode 1
Mode 2
Mode 3
Mode 4
AC
DC
Q&A 3. 충전 인프라 보급은 어렵다?

47. 감사합니다
포스코경영연구원 박형근 수석연구원
기술신사업, 그룹전략 연구
hyungkeun.park@posri.re.kr
사진: Jaguar I-Pace