[EV 시대] 전기차로의 전환이 자동차 업계에 미치는 영향

바야흐로 전기차 시대가 도래했습니다. 전동화 전환에 속도가 붙으면서 자동차 엔진과 소재, 부품뿐만 아니라 연료를 채우는 방식까지 기존과 달라지고 있습니다. 이 과정에서 무수한 의문점이 생겨납니다. ‘비 오는 날 전기차를 충전해도 될까’와 같은 질문입니다. 이에 IT동아는 전기차의 A부터 Z까지 모든 것을 살펴보는 ‘EV(Electric Vehicle) 시대’ 기고를 격주로 연재합니다.

출처=엔바토엘리먼츠

내연기관에서 전기자동차로 급격하게 트렌드가 변하고 있습니다. 이에 맞춰 조 바이든 미국 대통령은 친환경 정책을 펼치며 2030년까지 전기차 판매량을 50%까지 끌어올리겠다고 선언했습니다. 이처럼 탄소중립 이슈와 맞물려 자동차 시장의 관심사는 전기차로 빠르게 옮겨가고 있습니다.

그렇다면 내연기관은 무엇이고 전기차로 바뀌면서 달라지는 것은 무엇인지 살펴보겠습니다. 기존 내연기관(Internal Combusion Engine)은 엔진으로 불리며, 연료와 공기가 연소실로 들어가 연소하면서 에너지를 얻는 방식으로 작동합니다. 내연기관의 시초는 칼 벤츠가 1886년 만든 삼륜차로 배기량 984cc, 0.9마력, 최고속도 16km/h에 불과했습니다. 최초의 4행정 엔진을 장착한 자동차는 니콜라스 오토에 의해 1872년부터 시작됐다고 할 수 있으며, 디젤 엔진은 1893년 루돌프 디젤이 특허를 획득해 자동차에 적용하면서 시작됐습니다. 오늘날에 이르러 여러 가지 연료가 사용되는 자동차가 탄생해 가솔린과 디젤, LPG, CNG 엔진 등으로 구분되고 있습니다.

출처=환경부

내연기관에서 전기차로 전환되면서 내연기관에 있던 ▲엔진 ▲변속기 ▲발전기 ▲연료탱크 ▲연료필터 ▲연료펌프 ▲4륜트랜스퍼 ▲추진축 ▲머플러 등이 불필요하게 됐습니다.

많은 변화가 예상되는 시스템은 동력발생장치와 전달장치가 될 것으로 보입니다. 자동차에 필요한 에너지를 얻는 장치로 엔진, 연료장치, 냉각장치가 사라질 것으로 예상됩니다. 부품 개수로 비교하면 기존 내연기관에 필요한 부품 수는 약 3만개였지만 전기차는 약 1만8,900개로 37%나 줄어들게 됩니다.

내연기관과 전기차 부품 수 비교. 출처=오산대학교

전기차 전환으로 자동차 부품을 생산하는 업체 수는 9.7% 감소할 것으로 예상되며, 제조업 종사자 수도 약 9% 감소할 전망입니다. 부품 업체가 자율주행 및 통신, 네트워크에 필요한 부품을 생산할 수 있도록 미래차 전환 지원이 필요한 시점이며, 종사자의 업종 전환배치 교육훈련에도 신경을 써야 합니다.

내연기관 엔진과 전기차 모터. 출처=오산대학교

기존 내연기관의 경우 엔진을 생산하려면 배기량별, 크기별 다양한 사양에 맞춘 조립이 필요했습니다. 그렇다 보니 조립 품질 관리와 더불어 변속기 생산에서도 다양한 사양을 충족해야 하는 변수가 있었습니다. 그러나 전기차의 경우, 구동모터와 배터리로 모든 것을 완성하기 때문에 생산인력을 줄일 수 있는 점과 함께 조립 품질에 따른 불량률 또한 감소하게 됩니다.

내연기관과 전기차 구성 차이. 출처=오산대학교

물론 전기차로 전환한다고 해서 자동차의 시스템이 모두 없어지는 것은 아닙니다. 현가장치(서스펜션)와 제동장치, 조향장치 등은 그대로 유지하면서 기능은 강화하는 쪽으로 발전하게 됩니다.

제동장치는 인휠 모터를 적용하면서 전기차의 개념이 바뀌게 될 것으로 보이며, 가벼운 금속재료를 사용해 차체를 가볍게 만들어야 하므로 알루미늄 합금이 차체설계 시 많이 사용될 전망입니다. 내연기관에서 사용하던 배기 머플러 공간이 없어지면서 실내 공간이 그만큼 커지기 때문에 다양한 기능을 설계할 수도 있습니다.

또한 전기차만 가질 수 있는 특별한 제어기능의 발전도 도모할 수 있습니다. 예컨대 V2L(전기차에 탑재한 배터리 전력을 외부로 끌어다 사용하는 기술)을 통해 차 안에서 자동차 전기를 활용한 다양한 기능을 즐길 수도 있을 것입니다.

2040년에는 전기차 신차 판매량이 내연기관차 신차판매량을 추월할 것으로 예상되며, 이러한 트렌드에 맞춰 글로벌 완성차 제조업체들은 전기차에 대한 투자계획과 비즈니스 모델 혁신 계획을 계속해서 발표하고 있습니다.

자동차 부품 업계 또한 변화에 직면해 대대적인 구조개혁이 필요합니다. 디자인과 생산, 판매 프로세스에 이르는 과정을 디지털로 변화시켜 고객의 요구에 대응할 수 있는 체제를 만들어야 합니다. 더불어 부품의 설계와 개발, 생산과 공급에 있어서 표준화와 모듈화가 필요합니다. 이를 통해 신속한 개발과 표준화된 프로세스로 경쟁력을 높여야만 글로벌 경쟁에서 살아남을 수 있습니다.

새로운 자동차 산업 생태계를 만들기 위해서는 협업이나 협동을 통한 경쟁이 가능하도록 구조화할 필요가 있습니다. 다양한 지식집단들이 모여 시너지를 내기 위해서는 생태계 내 기업들이 협력하고 이해관계를 조정할 수 있는 새로운 거버넌스가 필요합니다.

글 / 문학훈 오산대학교 자동차과 교수

오산대학교 자동차과 교수로 재직 중인 문학훈 교수는 자동차 정비 기능장이자, 공학박사(명지대학교 대학원 기계공학과 박사)다. 현대자동차 정비연수원과 기아자동차 해외품질실에서 근무한 경험이 있으며, 현재 국토교통부 안전·하자 심의위원으로 활동 중이다.

정리 / 동아닷컴 IT전문 김동진 기자(kdj@itdonga.com)