원제│Electric Vehicles: 10 Predictions for 2010
연구기관 및 일시│PikeReserch & HybridCARS.com, 4Q 2009

전기로 작동하는 새 시대의 자동차가 다가오고 있다. 자동차 산업은 점진적으로 화석연료 사용을 배제하는 방향으로 설계돼 가고 있고, 전기에 의해 움직이고 플러그를 연결해 충전하는 차들이 개발되면서 10년 후엔 수백만 대의 전기차가 도로를 달릴 것으로 예상된다.
이같은 대전환의 움직임은 기후변화 문제와 같은 당면과제로 근심하고 있는 많은 사람들의 부담감을 완화시켜 줄 것이다. 또 자동차 제조업자, 배터리 제조사, 전력산업과 스마트그리드 관련 회사들에게 새로운 기회를 보장해 줄 것이다.
2010년 자동차시장에서 플러그인 하이브리드(Plug in HEV, PHEV)와 순수 배터리 전기자동차(Pure Electric Vehicle, PEV)의 판매가 시작하고, 하이브리드 카(Hybrid Electric Vehicle, HEV)의 시장점유율이 지속적으로 상승하겠지만, 이들 세 가지 방식의 전기자동차가 전체 자동차시장에서 차지하는 비율은 2.5%에 지나지 않을 전망이다.
전기자동차 보급 확대를 위해서는 전력 그리드의 확충, 증대될 부하 관리와 충전 인프라  확보, 그리고 업그레이드를 위해 수천만 달러의 추가 투자가 필요하다. 파이크 리서치(Pike Research, 이하 P.R)는 2015년까지 전기충전소 530만 개소가 필요할 것으로 예상했다. 현재 리튬이온전지 제조업자들은 새로운 제조공장을 설립해 PEV 시대가 요구하는 수백만 개의 전지와 팩 수요에 대비하고 있다. P.R은 2015년까지 배터리 산업이 8,000만 달러 규모로 성장할 것으로 예상했다.
전기차 혁명은 자동차들의 제작과 용도에 영향을 주고 있으며, 명백히 자동차산업과 소비자에게 큰 변화를 가져올 것이다. P.R은 이 변화의 열쇠가 될 10가지 부문을 분석했다.

전기차 원년은 2012년

1. 전기차의 운행, 소유 비용은 가솔린차에 비해 경제적이지 않다
PEV 지지자들은 전기를 이용한 전기차의 운행비용이 가솔린차의 연료 사용비와 비교해 극히 일부에 지나지 않을 정도로 경제적이라고 주장한다. 일반적으로 전기 운행비는 1마일 당 3센트, 갤런 당 약 75센트로 평가된다. 가솔린이 갤런 당 3.00달러라면, 전기 운행비는 마일 당 대략 12센트인 셈이다. 그러나 이 견적은 PHEV나 PEV 구매에서 지불해야하는 프리미엄을 포함하지 않는다.
전기를 이용한 운행비용의 대부분(운전하는 마일에 따라 약 75%)은 배터리와 전기 모터 등 전기 드라이브트레인 구성에 들어가는 순수 비용들이다. 이 구성요소들은 차값에 50%를 더 추가시킨다. 전기차가 가격경쟁력을 확보하거나 가솔린에 비해 운행비용을 절약하려면, 운전자들은 그들의 PHEV와 PEV를 7년 동안 날마다 배터리를 소모시키고 충전해 가며 운행해야 할 것이다.
그러나 뚜렷하게 상승하고 있는 유가와 가솔린에 대한 세금 부과는 PHEV와 PEV의 이같은 문제를 상쇄시켜 동등한 지위로 바꿔갈 것이다. 전기요금은 향후 5~6년 동안 미미한 정도로 상승하겠지만, 원유와 가솔린 가격은 올해도 뚜렷히 상승할 것이다. 가솔린 값이 갤런 당 5달러의 가격을 유지하게 된다면, 가솔린 차량의 비용보다 전기차의 소유비용이 더 경제적이게 될 것이다. 

2. 2012년은 PEV, PHEV 상업화에 매우 중요한 해가 된다
오바마 정부를 비롯해 유럽과 아시아의 각국 정부는 PHEV와 PEV의 조기 시장 보급을 위해 적극적인 지원 정책을 펴고 있다. 미국 정부는 수천만 달러를 투입해 자동차 제작사와 배터리 메이커들의 연구개발, 제조공장 설립, 기존 공장의 개조, 차량 제작비용을 지원하고 있고, 주정부와 연방정부는 관공서와 소비자들의 전기차 구매에 있어 보조금 지급을 법제화해 최고 7,500달러까지 지원하며 얼리어댑터의 구매를 촉진시키고 있다. HEV의 경우엔 크레딧 지원이 끊겼다.
연방정부는 미국의 자동차 산업 생존을 위해, 또 그린 산업 육성을 통한 일자리 만들기를 위해 전기차 산업 지원정책을 지속하고 있고, 이에 따라 2012년까지 PHEV와 PEV는 적극적이고 구매 여력이 있는 소비자들을 통해 보급될 것이다. 또 전기차에 관심 높은 나머지 소비자들은 기존 내연기관차와 가격경쟁이 가능한 차 출시를 강력히 요구할 것이다.
그러나 동시에 공급과 수요를 끌어올리기 위해 지원됐던 정부의 보조금과 인센티브는 감소하기 시작할 것이다. 정부의 전기차 산업 지원책의 연장과 확대는 세계경제의 회복 여부와 선거의 해에 추가적인 정부 지출의 정치적 효과 여부에 달려 있다. 이같은 이유에서 2012년과 그 이후의 해는 전기차 산업의 성패를 좌우할 해가 될 것이다.
거의 모든 자동차 메이커들은 쇼룸의 전시 라인업에 전기차를 추가해 마케팅 효과를 끌어올리기 시작했다. 메이커들은 전기 수송 시스템의 유용성에 대해 알리고, 관심 높은 사업자나 소비자들을 적극적으로 찾아내야 할 것이다. 이들은 운행 과정에서 비용이 거의 들지 않는 전기차의 주행 경험을 마케팅 하는데 초점을 둬야 할 것이다.
배터리 제조사들은 빠르게 성장하는 시장에 대응해 올해와 내년 공급 능력을 끌어올린다면, 충분한 수익을 창출하고 운영 비용을 커버 할 수 있을 것이다. 배터리의 생산 과잉은 원가를 감소시킬 수 있고, 이는 고가의 차값을 내려 판매에 박차를 가하게 할 것이다. 또 미국 경제에 활력을 불어넣을 것이다. 만일 전기차 시장이 불안정하다면, 배터리 제조사들은 그리드 스토리지 부문으로 판매망을 확대할 것이다.

3. PHEV와 관계없이 HEV는 지속적으로 성장한다
HEV 시장은 전기 드라이브트레인과 엔진 양쪽 모두에서 새로운 단계의 연비 수준을 제공하며 성장할 것이다. P.R의 ‘Hybrid Electric Vehicles for Fleet Markets’ 보고서에 의하면, HEV는 2014년에 연간 100만 대 판매를 돌파하게 된다. 
정차 시 연료절약을 위해 엔진을 자동으로 끄고 출발 시 재시동하는 스톱&스타트 방식은 많은 모델에 채택될 것이다. 이 기능을 장착한 차는 마이크로나 마일드 하이브리드 차량, 또 일부는 기존 내연기관으로 분류될 것이다.
스톱&고 시스템에 사용될 납산 배터리와 제너레이터는 리튬 배터리에 비해 비용이 매우 저렴하다. 리튬 배터리에 비해 큰 파워 밀도와 긴 수명주기를 지닌 울트라커패시터는 HEV에 도입될 것이다. 이들은 열을 발생시키지 않고 회생제동으로 에너지 효율을 높이기 때문에 리튬이온 전지와 함께 사용될 것이다. 낮은 에너지 밀도를 가진 울트라커패시터는 차량의 주행거리 확장을 위한 주요 에너지 저장 솔루션으로의 고려에서는 제외된다.
울트라커패시터는 가속 시 배터리 액세스 빈도를 줄여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다. 또 높은 에너지 저장 능력을 요구하지 않는 마일드 하이브리드 애플리케이션에서 배터리를 대신해 사용될 것이다.
리튬 전지의 가격과 크기가 줄면, HEV 메이커들은 배터리 용량을 높여 플러그인 없이 배터리 파워만으로 주행할 수 있는 거리를 늘릴 것이다. 이같은 전개는 빠르게 일어나지는 않겠지만, 결국 PHEV 시장을 잠식할 것이다. 리튬 배터리의 기술적 향상과 비용 감소는 HEV에도 장점이 될 것이며, 니켈수소(NiMH) 배터리를 대체하기 시작했다.

중국, 일본 등 아시아 주도

4. 2020년의 PHEV는 2010년의 플러그인과 다르다
PHEV는 배터리만으로 대다수의 운전자들이 요구하는 하루 주행거리를 달성할 수 있도록 디자인될 수 있다. 차주들은 대략 한 해에 1만 3,000마일을 주행하는데, 자동차 메이커들은 첫 PHEV 제작에서 배터리만을 이용해 30마일을 주행할 수 있도록 디자인하고 있다. 미국의 통근자들의 80%는 하루 33마일 이내에서 차를 모는데, 대표적인 PHEV GM의 시보레 볼트는 이를 만족한다.
그러나, P.R은 OEM들이 매우 광범위한 사람들을 만족시킬 PHEV를 제작해야 한다는 데 반대한다. 이 차를 고려하는 사람들은 차량 구매자들의 매우 낮은 비율에 불과하며 최초의 PHEV는 리튬이온 배터리로 인해 1만 달러에서 그 이상의 프리미엄이 붙고 있다. P.R의 최근 소비자 조사에 따르면, 단지 17%의 응답자만이 PHEV를 위해 20% 이상의 프리미엄을 지불할 의향이 있다. 
만일, 비용문제로 처음 데뷔하는 PHEV가 시장에서 실패한다면 OEM들은 보다 저렴한 배터리 팩의 차체가 작고, 짧아진 전기구동 주행거리를 제공하는 차량 디자인으로 선회할 것이다. 
PHEV는 기존 차량의 급유 빈도를 현저히 줄일 수 있고 현 HEV와 가격경쟁을 할 수 있도록 디자인 돼야 한다. P.R의 연구에 따르면, 전기 드라이브 시스템으로 10마일 또는 20마일을 주행하는 PHEV는 60%의 통근자 의견을 만족할 수 있고, 이들이 일일 주행에서 주유소에 가는 수고를 덜게 할 것이다. ‘개선된 크기’의 배터리 팩은 보다 좁은 공간을 요구하게 돼 차량 디자인 엔지니어들에게 유연성을 가져다 줄 것이다. 또 PEV는 어떤 엔진도 필요 없기 때문에 디자인 단계에서 더 많은 유연성을 제공할 것이다. 소비자들의 PHEV(팩의 크기에 기초해) 구입에 대한 크레딧이 바닥나면, PHEV에 큰 배터리 팩을 얹을 기회는 줄어들 것이다.

AEM_Automotive Electronics Magazine