독일 전기자동차 전략 프로그램 NPE
2013년 03월호 지면기사  / 글│한 승 용 <s.han@uni-wuppertal.de>

객관적으로 전기차의 핵심기술이라 할 수 있는 배터리 원천기술이나 응용기술 수준은 독일이 한국이나 일본, 중국에 비해 한 단계 떨어져 있다. 또 자동차 제작에 대한 기술 격차가 좁혀지고 있음을 감안하면, 독일 정부나 관련 부처가 집중해야 할 부분은 표준화와 에너지 효율이라고 밖에는 할 수 없다.

환경에 대한 인식이 높아지면서 자동차는 기존의 가솔린이나 디젤유 또는 액화 석유가스 (LPG)와 같이 화석연료 동력전달 시스템 기반 차량에서 하이브리드 카, 플러그인 하이브리드, 순수 전기차 그리고 수소 연료전지차와 같은 2차 전지 기반 차량으로 패러다임이 변화하고 있다. 전통적으로 Otto 모터와 Diesel 모터 기술 강국인 독일은 전기자동차 기술에서도 세계시장을 선도하기 위해 지난 2009년 9월 “전기자동차 시장활성화 프로그램”을 발표했고, 이어 지난 2010년 5월 독일 정부가 국가 전기자동차 플랫폼을 시행키로 하며 7개의 프로그램 수행 그룹을 설정했다. 이는 다음과 같다.

1. AG Antriebstechnologie:
동력전달장치 기술연구 그룹
2. AG Batterietechnologie:
배터리 기술연구 그룹
3. AG Ladeinfrastruktur und Netzinte gration: 충전 인프라 및 네트워크 통합 기술연구 그룹
4. AG Normung, Standardisierung und Zertifizierung: 규정, 표준화 및 인증 기술연구 그룹
5. AG Materialien und Recycling:
재료 및 재활용 기술연구 그룹
6. AG Nachwuchs und Qualifizierung: 인재육성 연구 그룹
7. AG Rahmenbedingungen:
규제 및 지원 그룹


전기차 표준화 대상 및 조건  

전기차는 동력원이 가솔린이나 디젤유 혹은 LPG 같은 탄소계 연료가 아닌 배터리가 동력원이 돼 구동하는 차량을 의미한다. 전기자동차(Electromobility, 한국어의 어감과 번역상 Electric Vehicle과 같다)의 범위는 다양한 교통 및 물류 범위 내에서 이용되는 모든 종류의 전기자동차를 말한다. 현재 독일에서 표준화 로드맵 계획을 위한 전기자동차의 범위는 다음과 같다.
 
- 배터리 전기자동차(순수 전기차, EV)
- 배터리 교환형 전기자동차(충/방전 또는 배터리 모듈을 교환함으로 충전을 대신하는 형태의 전기차)
- 수소 연료전지 전기자동차(FCEV)
- 플러그인 하이브리드
- 하이브리드 카(회생제동 시스템을 이용해 배터리를 충전하기 때문에 외부 전력을 통해 충전을 할 수 없음)
- Redox-Flow 전기자동차(활성물질이 액상이며, 내구 신뢰성 및 폭발/인화 위험성이 없어 현재 활발한 연구가 진행 중임)

그리고 이러한 여러 전기자동차의 범위는 유럽연합 차량의 클래스 등급 규정인 70/156 EWG에 따라 M, N 및 L에 적용이 가능하도록 했다.

- Class M: 적어도 4개의 바퀴를 가지고 있는 인마 수송용으로 설계 및 제작된 동력 전달 방식의 차량
- M1, M2 및 M3의 하위 Class 포함
- Class N: 적어도 4개의 바퀴를 가지고 있는 물류 수송용으로 설계 및 제작된 동력 전달 방식의 차량
- N1, N2 및 N3의 하위 Class 포함
- Class L: 이륜, 삼륜 및 경(輕)형 사륜차량 (다수의 하위 Class 포함)


전기차 규정, 표준화를 위한 국가적 행동

전기자동차 분야에 대한 표준화나 규정은 기존의 규정과는 차별화해 진행된다. 독일은 2010년 11월 말 발표된 국가 전기자동차 플랫폼 AG 4 규정, 표준화 및 인증연구 그룹 중간 보고서를 바탕으로 보다 세분화된 Version 2를 발표했다.
AG 4 연구 그룹은 규정, 표준화 및 인증 측면에서는 단순한 전기자동차 충전이나 충돌에 대한 안전, 배터리의 기능상 안전뿐만 아니라 전기자동차에 대한 전력 공급 시스템 등 전기자동차의 운행 및 충전, 에너지의 저장 그리고 가능한 인프라 스트럭쳐에 대한 표준화 및 규정화가 이뤄지고 있다. 특히 향후 스마트 그리드가 활성화되고 전기자동차 배터리 전력을 비상 및 예비 전력으로 사용하는 방안들이 수립되고 있다. 이에 대한 규정화 표준화 및 인증 절차가 필요할 것으로 판단하고 있다[그림 1].


E-Mobility 표준화 로드맵 - Phase 1

독일 전기자동차 플랫폼 규정 표준화 및 인증 연구 그룹에서는

- 전기안전(ES: Elektrische Sicherheit) 항목에서의 7가지 권고(추천) 사안
- 전자기적 허용범위(EM: Elektromag netische Vertraeglichkeit)에서 도출된 1가지의 권고 사안
- 외부 인터페이스와 통신(SK: Externe Schnittstellen und Kommunikation) 분야의 하위 항목에서 11가지의 권고(추천) 사안
- 기능 안전(FS: Funktionale Sicherheit) 분야에서 2가지의 권고(추천) 사안
- IT-보안 및 정보보호 (SD: IT-Sicherheit und Datenschutz) 분야에서의 1가지의 권고(추천) 사안
- 출력 및 사용형태 (LV: Leistungs- und Verbrauchsmerkmale) 분야에서 5가지의 권고(추천) 사안
- 사고(U: Unfall) 분야에서 2가지의 고려사항
- 연구 범위(FL: Forschungslandschaft)에 대한 4가지의 고려 및 주요사항

등 각각의 분야에서 필요한 31가지 핵심 표준화 및 인증 주제와 6개 항목의 간접적 고려사항을 선정해 오는 2020년까지 목표를 달성하기로 했다. 특히 31가지 핵심 표준화 및 인증 사항을 사안별로 지속적, 중장기, 단기, 긴급 사안으로 나눠 [그림 2]와 같이 진행하기로 했다. 표 1은 31가지의 핵심 주제 및 6개 항목의 간접분야 고려사항을 각각 인프라, 차량 그리고 배터리로 나눠 분류한 것이다.



향후 계획

단편적인 예를 들면, 전기자동차 충전 시에 필요한 충전 인터페이스에 직접적으로 영향을 미치는 ISO 혹은 IEC와 같은 국제 표준은 약 11개에 달한다. 현재 개발되고 있거나 시범 운행 또는 상업적으로 운행되고 있는 전기차의 부품과 차량에 대한 국제 표준은 지난 2011년 11월 14일에 발효된 ISO 26262: Road Vehicle - Functional safety를 비롯 총 24개에 달하며, 전기자동차 충전소(수소 연료전지 충전소 - 단, 액화 수소가 아닌 압축형 수소 충전소)에 적용이 되는 국제 표준은 약 15개 이상이다.
전기차는 환경 정책적, 경제학적 또는 최종 소비자나 시민 측면에서 직접적인 배기가스의 배출이 없기 때문에, 열섬(Heat Island) 현상화 같은 국지적 환경문제 발생 가능성을 낮추고 전체적인 이산화탄소 배출 저감을 도출해 낼 수 있다. 또 스마트 그리드와 전기차가 연계돼 상호 보완적인 효과를 통해 효율적인 전력의 사용이 가능하다. 이와 더불어 IT 기술과 융합을 통한 에너지 공급이나 전기차 관련 산업계의 발전 및 지속적인 새로운 일자리 창출이 용이하며, 전기차의 특성 상 배기가스 및 소음 절감으로 최종 소비자나 시민의 삶의 질을 높일 수 있다.
전통적으로 자동차, 기기 등에 대한 국제표준이나 인증 분야는 독일이 자랑하는 분야 중 하나였다. 일례로 자동차 분야의 기능안전에 대한 국제표준인 ISO 26262는 지난 2011년 11월 14일 부로 발효가 됐다. 국내의 많은 관련 기업들이 1년여 전부터 대응하기 시작한 반면 독일의 경우 최초 제안 단계에서부터 BMW나 다임러, 보쉬 등과 같은 많은 기업이 직접 참여해 표준화를 이끌었다. 모든 기술에 공통적으로 적용되는 것은 아니지만, 표준화를 통해 자국의 기술표준이 내재된 국제표준을 통해 궁극적으로 자국 기술을 세계 기본 기술 혹은 기반 기술로 사용하게 하는 전략, 이를 바탕으로 기술 이전 등의 이윤 추구를 목적으로 하는 것이 일반적이다.
객관적으로 전기차의 핵심기술이라 할 수 있는 배터리의 원천기술이나 응용기술 수준은 독일이 한국이나 일본, 중국에 비해 한 단계 떨어져 있다. 또 자동차 제작에 대한 기술 격차가 독일과 한국, 일본이 그리 크지 않은 점을 감안하면, 독일 정부나 관련 부처가 집중해야 할 부분은 표준화와 에너지 효율이라고 밖에는 할 수 없다.



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