기술의 가용성, 시장 및 환경 규제가 본격화되고 인프라가 확장하면서 오래 전부터 예측되었던 완전한 전기 자동차(EV)의 미래가 현실이 되고 있다. 국제 에너지 기구 세계 전기차 전망 2020에 의하면, 2019년 전 세계 플러그인 하이브리드 전기 자동차(HEV)를 포함한 전기차 판매가 210만 대로 사상 최고치를 기록하고 역대 누적 판매 720만 대를 돌파했다.
그러나 전년대비 40% 성장에도 불구하고 전기차는 전 세계 자동차 시장의 1%, 판매의 2.6%만을 차지하고, 그 나머지는 내연기관(ICE) 차량이 채우고 있다. 전 세계적으로 이산화탄소(CO2) 배출량을 줄이기 위해 정부 규제가 강화되는 등의 영향으로 자동차 제조사들은 48V 마일드 하이브리드(MHEV) 모델을 출시하고 있다. 그림 1에는 하이브리드부터 전기, 에너지 독립형까지 제품들이 나타나 있다.
하지만 완전한 전기 드라이브 트레인에 대한 오해가 여전히 존재한다. 이 글에서는 MHEV에 대한 이러한 5가지 오해에 대해 다루도록 하겠다.
첫 번째 오해: 48V MHEV로 더 이상의 시장 세분화는 없다.
모든 소비자가 내연기관차에서 배터리로 구동되는 전기차로 갈아타는 것은 아니다. 딜로이트의 2020 글로벌 자동차 소비자 연구에 따르면 인도 내 잠재적 구매자의 10%, 독일 내 자동차 구매자의 43%는 전기차에 더 많은 돈을 지불할 의향이 없다고 한다. 1회 충전 당 주행거리 혹은 추가 비용에 대한 거부감이 문제든, 48V 마일드 하이브리드(MHEV)의 등장으로 시장이 분화되는 것이 아니라, 기존 수요가 충족되면서 동시에 더 많은 소비자들이 전기차의 미래에 가까이 다가갈 가능성이 더 높다.
두 번째 오해: 전기차로 판도가 바뀌면서 OEM은 48V를 제외할 것이다.
글로벌 컨설팅 회사 맥킨지앤컴퍼니는 ‘재부팅: 변화하는 파워트레인 부품 시장과 공급업체의 성공 비결에 관한 종합적 시각’이라는 보고서를 통해 플러그인 하이브리드(PHEV)와 배터리로 구동되는 전기차 시장의 현재 성장 궤도를 지원하기 위해 2030년까지 전기차 충전 인프라(그리드 업그레이드 제외)에 누적 500억 달러를 투자할 필요가 있다고 전망했다. 대부분의 OEM은 차량 아키텍처에서 기어 변경만으로도 48V 시스템을 적용시킬 수 있지만, 내연기관차를 배터리로 구동되는 전기차로 만들려면 값비싼 재설계 비용을 들여야 한다.
전기 서브 시스템의 개수가 늘면서 더 많은 전력이 필요하게 되었고 아울러 환경 문제와 규제 준수 압박이 심해지면서 48V 시스템이 인기를 얻고 있다.
자동차 부품 공급업체들이 마일드 하이브리드(MHEV) 포트폴리오를 확대함에 따라, 마일드 하이브리드(MHEV)를 출시했거나 출시 계획을 세우고 있는 OEM 수가 증가하고 있다.
세 번째 오해: 48V 시스템 때문에 자동차 가격이 비싸질 것이다.
추가 배터리를 비롯한 새 부품으로 비용이 증가하지만, 반면에 절감되는 부분도 있다.
- 12V일 때보다 48V일 때 작동 효율이 높은 다양한 전동 펌프, 팬, 전동 조종 장치 랙, 압축기와 더불어 거의 4km에 이르는 배선과 배선 하네스로 크기와 중량 감소
- 플러그인 하이브리드(PHEV)에 사용된 더 큰 용량의 비싼 배터리 팩과 배터리로 구동되는 전기차에 대한 비용 절감
- 가령 6기통 엔진을 더 작고 더 저렴한 4기통 엔진으로 교체해도 성능을 그대로 유지할 수 있는 다운사이징 잠재력
게다가, 액세서리 벨트를 제외한 가장 저렴한 P0 아키텍처부터 전동 모터에서 차축으로 직접 토크를 가하는 긴밀하게 통합된 P4 아키텍처까지, 설계를 통해 마일드 하이브리드(MHEV) 비용을 관리하는 것도 가능하다.
이러한 규모의 경제로 초기 비용을 더욱 상쇄할 수 있지만, 마일드 하이브리드(MHEV) 또한, ▲스타트-스톱 시 엔진 꺼짐 시간 연장, ▲회생제동 시스템을 통한 에너지 회수, ▲내연기관용 토크 어시스트 등의 기능으로 연료 효율을 개선함으로써 실제 소유 비용을 낮출 수 있다.
네 번째 오해: 48V 시스템이 12V 시스템을 대체할 것이다.
마일드 하이브리드(MHEV)는 DC/DC 변환기를 통해 기존 12V 배터리를 48V 시스템에 계속 연결할 것으로 보인다. 현재 설계의 48V 시스템은 온도 조절 장치와 토크 어시스트에서 발생하는 부하를 처리하고 시동 시간을 단축해 주는 반면, 12V 시스템은 엔진을 계속 구동하고 변속기를 제어하며, 재설계와 관련 비용을 최소화하는 능동형 안전 및 인포테인먼트 기능을 담당한다.
결국 고급차 제조업체는 48V 시스템으로 완전히 바꾸겠지만, 이는 최소 10년에서 15년 정도의 시간이 걸릴 것으로 예상된다.
다섯 번째 오해: 이제 전 세계는 완전 전기차를 필요로 한다.
실제로 전 세계적으로 이산화탄소 배출량을 줄여야 하며 이 목표를 실현하기 위해 각종 규제에 따른 변화가 시작될 것으로 보인다. EU는 2021년에 이산화탄소 배출량을 95g/km까지 제한할 것이며 2030년에는 59g/km까지 추가로 제한할 계획을 세우고 있다. 중국, 인도, 캐나다, 영국 등의 국가들도 앞으로 수십 년에 걸쳐 내연기관차를 단계적으로 축소하겠다는 목표를 발표했다.
소비자들은 오늘이라도 어렵지 않게 전기차를 구매할 수 있지만, 마일드 하이브리드(MHEV)는 자동차의 전기동력화의 확산의 미래 비전을 제시하고 있다.
추가 리소스
- 48V 시스템과 설계를 위한 상세 내용 확인하기 (링크)
칼 하인츠 스타인메츠(Karl-Heinz Steinmetz), TI 오토모티브 시스템 비즈니스 부문 매니저
