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3D프린팅, 방산에 주요 기술로 등장

- 미 국방성, 3D프린팅 기술 도입 적극적- 필수 부품들 3D프린팅을 통해 수급3D프린팅 기술이 미국의 주요 방산 기술로 떠오르고 있다. 적층 제조(Additive Manufacturing)로도 불리는 이 기술은 과거 프로토타입 제품을 만드는 수준에서 이제는 군사 막사까지 건설할 수 있을 정도로 발전했다.미 국방성, 3D프린팅 도입 적극적3D프린팅은 신속하고 정확한 기술력과 저렴한 가격으로 다양한 모형의 제품 제조가 가능하다. 전통적 제조공법으로 만들어진 부품과 비교해도 손색이 없다. 재료와 부품을 동시에 만들 수 있어 생산도 신속하다. 기존에는 만들 수 없던 기하학적 모양의 부품도 만들 수 있으며, 필요에 따라서는 기존 부품에서 다른 모양을 덧입힐 수도 있다.이러한 3D프린팅의 많은 이점 때문에 미국 바이든 정부도 제조산업 내 3D프린팅의 활용 방안을 강구하고 있다. 바이든 대통령의 2021년 미국 공급망에 대한 행정명령에 따라 미 국방성은 지난 2월 국방 공급망에 대한 공급망 평가 결과 보고서를 발표했는데, 3D프린팅을 미군의 임무 수행에 필요한 핵심 산업으로 강조했다.이미 미국 국방성은 공급망 평가 결과 발표에 앞서 작년 1월과 6월 제조 프로세스에 대한 국가 표준을 설정하기 위해 미국 최초의 적층 제조 전략을 발표한 바 있다. 작년 1월에는 5가지의 적층 제조 전략(Department of Defense Additive Manufacturing Strategy)을 발표했으며, 6월에는 3D프린팅 정책과 관련해 국방부의 역할과 책임에 관한 내용의 보고서(USE OF ADDITIVE MANUFACTURING IN THE DOD)를 발표했다. 적층 제조기술의 뚜렷한 제조 프로세스를 미국 국방성이 확보하고 군대와 군 기관의 현대화를 모색하는 것이 주요 목적이다. 미국 국방성은 궁극적으로는 비교적 쉽게 무엇이든 만들어 낼 수 있는 3D프린팅 산업을 국가적으로 보호하고 발전시키고자 한다.현재 미국 국방성은 민·군 기술협력을 통해 적층 제조 활용 계획과 세부적인 기술 지침을 개발하고 있다. 적층 제조기술을 지속적이고 광범위하게 사용하기 위해서는 업계의 지식, 도구, 민간 부문 경험이 필요하다. 이에, 미 국방성은 산업의 요구사항 및 기업의 의견을 적극적으로 수용하고 있다. 미 항공우주국(NASA), 에너지부(DOE), 연방항공청(FAA), 상무부(DOC) 등 정부 기관과의 협력 방안도 모색한다.미군 3D프린팅 도입 현황Forbes에 따르면, 미군은 최근 공급망 교란 사태의 대응책으로 필수 부품들을 3D프린팅을 통해 조달하는 것으로 알려졌다. 기존 제조사들의 부품 출고 지연, 원자재의 항만 적체, 반도체 칩 부족 등이 미군에도 큰 영향을 미쳤다. 안전한 공급망을 운영하는 것은 군사 작전에서 중요하기 때문이다.미군의 3D프린팅 활용 역사는 공급망 교란 발생 전부터 도입됐다. 미국 국방성은 지난해 모든 군 부서에서 3D프린팅 관련 자금을 지원했으며, 기술 및 응용 프로그램 사용법을 교육하는 등의 적층 제조 전략을 수립했다. 현재 군인들의 각종 장비를 포함해 항공기 엔진, 탱크, 잠수함 등의 부품을 3D프린팅을 통해 공수하고 있다. 대표적인 예로 2020년 미 육군은 캔자스 위치타 주립 대학과 협력해 블랙호크 헬리콥터의 부품을 3D 프린터로 수급할 수 있게 됐다. 지난해 8월에는 Icon사와 텍사스 군부가 협력해 군사 훈련 막사를 건축했다.2021년에는 군용 지상 차량 부품을 제조하기 위한 세계 최대 금속 프린터를 주문했다. 조인트리스 헐(Jointless Hull)로 불리는 해당 프로젝트는 3D 프린터 제작에만 14개월이 소요될 것으로 예상된다. 방위 산업에서 미국의 경쟁력을 향상시키기 위해 설립된 비영리 단체인 ASTRO America를 비롯, Ingersoll Machine Tool, Siemens, MELD Manufacturing 등 민간기업과 협력한다. 미국 해군은 2020년 군수 물품 조달 비용 중 약 2억5,000만 달러를 감축하는 것을 목표로 7개 연구개발(R&D) 프로그램을 가동했으며, 3D프린팅을 활용한 주요 부품 제조기술 확보에 주력할 것으로 전망된다. 또한 증가하는 잠수함 부품 수요를 기존 공급업체로부터 충분히 조달할 수 없게 되자 24시간 금속 부품을 인쇄할 수 있는 3D프린팅 회사와 파트너십을 맺어 공급을 늘릴 계획을 최근 발표했다. 그 외에도 이미 미국 해군연구소(U.S. Naval Research Laboratory)를 통해 작년 3D 프린터로 군함용 안테나를 생산한 바 있다. 임무 수행 중 안테나가 고장이 나면 부품 제조에만 몇 주가 소요되는데 이러한 3D프린팅 기술을 통해 소요 시간을 단축했다. 이 밖에도 3D프린팅을 통해 잠수함 선체를 제작하고 있다.미국 해병대도 차량 금속 핸들을 제거할 수 있는 장치 개발에 3D프린팅을 활용했다. 차량 금속 핸들 제거 장치 개발은 간단해 보이지만 일반적으로 스티어링 휠을 교체하기 위해 차량 사용이 25일 정도 불가한데, 이 때문에 3D프린팅으로 개발한 장치를 활용하면 실시간으로 수리가 가능한 것으로 알려졌다. 최근에는 다연장 로켓 발사기를 은폐할 수 있는 규모의 콘크리트 벙커를 3D 프린터로 36시간 만에 만들 수 있는 기술을 확보한 것으로 알려졌다.한편, 미국 보훈처는 3D프린팅 전염병 PPE, 맞춤형 보철물, 치과 도구 등을 생산하고 있다.시사점제4차 산업혁명의 물결로 스마트기술들이 산업 곳곳에 등장하면서 스마트 건설, 부품 제조 분야에도 스마트한 제조공법 도입에 관심이 높으며, 이미 미국을 포함한 유럽 등 선진국 건설 현장에선 3D프린팅 기술로 지은 주택들이 등장하고 있다. 3D 프린터가 제조산업을 변화시킬 제조공법으로 주목받게 되면서 미국은 국가적으로 3D프린팅 기술 지침을 만들고 국방부를 중심으로 산업 주요 플레이어들과 적극적인 협력관계를 구축해 나가고 있다.미국 현지 컨설턴트 담당자는 KOTRA 시카고무역관과의 인터뷰에서 “미국 육군이 호주 3D 프린터 제조기업 WarpSPEED의 3D 프린터를 구매하는 등 기술력을 인정받은 3D 프린터 도입에 적극적이다”라고 현지 상황을 전했다.자료: Whitehouse, U.S. Deparment of Defense, CRS , thomasnet, Robotics and autmation, 3D printing Industry, Nationalinterst, Defensenews,Forecast3d, VAH, Icon, 3D Navtives, Forbes, Federalnewsnetwork, Additive Manufacturing Supply Chaingamechanger, KOTRA 시카고무역관 자료 종합

편집부 2022-06-08

2022 한-캐 수소 에너지 포럼으로 알아본 캐나다 수소 산업 발전 현황

- 서부 캐나다, 풍부한 수소 에너지 자원 및 생산 기술로 글로벌 수소 중심지 등극- 수소 허브 중심으로 수소연료전지 활용 탄소 감축 프로젝트 진행- 캐나다 정부, 수소 관련 활발한 투자·지원 추진세계가 수소 경제 전환에 속도를 내고 있다. 각국에서 수소 생태계 구축을 향한 움직임이 가속화되면서 수소 시장 선점과 협력의 필요성이 커지고 있다. 이 가운데 수소 선도국인 한국과 캐나다 또한 골든타임을 놓치지 않기 위해 발 빠른 대처가 필요한 시점이다.2022 한-캐 수소 에너지 포럼 개요2022년 4월 12일, KOTRA 밴쿠버무역관과 밴쿠버 총영사관이 주최하는 한-캐 수소 에너지 포럼이 온라인으로 개최됐다. 올해로 2회차를 맞이하는 이번 행사는 양국의 수소 기술 발전 동향 및 에너지 정책을 공유하고 나아가 한-캐 수소 산업의 협력 기회를 모색하는 자리가 됐다. 캐나다 측에서는 앨버타주 정부, BC주 정부, 에드먼튼 글로벌(Edmonton Global), 앨버타 산업중심지 협회(Alberta’s Industrial Heartland Association), HTEC, Loop Energy에서 연사로 참여했으며, 한국 측에서는 H2Korea, 한국가스공사, 울산경제자유구역(UFEZ), K-CCUS, NGVI, 현대 로템이 참여했다. 서부 캐나다, 글로벌 수소 중심지로 떠올라① 항구도시 밴쿠버가 위치한 BC주의 수소 산업 현황BC주는 2021년 7월 캐나다 주 내 최초로 저탄소 수소 생산, 활용, 수출을 가속화하는 ‘수소 전략’을 발표했다. 이를 통해 63개의 단·중장기 과제를 채택해 실행 중이다. 주요 과제로는 그린, 블루 수소 생산에 집중할 예정이며, 수소 관련 규제 수립, 수소 허브 구축, 수소연료전지 차량 도입 등을 시행할 계획이다. 수소 허브는 ① Metro Vancouver, ② South Interior, ③ Prince George, ④ Vancouver Island 등 4곳에 설립돼 수소 수요와 공급을 균형화할 예정이다. BC주는 캐나다에서도 특히 연료 전지 및 수소 기술의 선두주자로서 활발한 사업을 추진하고 있다. 현재 40여 개의 프로젝트가 제안돼 진행 중이며, 약 48억 캐나다 달러 규모의 투자를 유치한 상황이다. 또한 70여 개의 수소 관련 기업이 포진해 있으며, 이는 캐나다 전체의 51% 비중이다. 주요 프로젝트로는 트럭 제조업체 Daimler Truck AG와 Volvo Group의 합작투자 회사 cellcentric의 수소연료전지 차량 사업이 있다. 이들은 BC주 내 대형 트럭을 포함한 다양한 차량에 수소연료전지를 도입해 탄소중립 대중교통을 상용화할 계획이다. 아울러 BC주의 지리적 위치는 캐나다에서 아시아 지역과 가장 인접한 곳이며, 이에 따라 대형 선박으로 대규모 수출이 가능하다는 강점을 갖고 있다. 특히 메트로 밴쿠버 수소 허브는 BC주 수소 수출의 출발점이 될 것이며, 이를 통해 2050년까지 한국, 일본, 중국 등 수소 수요가 높은 국가들에 수출 기회가 증가할 것으로 기대된다.② 서부의 또 하나의 수소 경제 선도자 앨버타주의 수소 생산 현황서부 캐나다의 앨버타주는 캐나다 최대 수소 생산지역으로, 50년간의 수소 관련 경험과 기술을 축적하며 글로벌 수소 허브로 떠오르고 있다. 특히 Alberta’s Industrial Heartland(앨버타주 산업중심지)에는 캐나다 최대 규모의 수소 생산 인프라가 구축돼 있으며 석유화학, 가스 부문에서 450억 캐나다 달러 이상의 투자가 활발히 이뤄지고 있다. 또한 40여 개의 글로벌 대표 에너지 기업들이 입주해 있으며, 아시아 시장과의 인접성을 강점으로 갖고 있다.또한 앨버타주 지방자치단체와 기업들이 협력하는 앨버타 산업중심지협회(AIHA, Alberta’s Industrial Heartland Association)는 전 세계 대규모 수소 저장 및 활용 프로젝트의 10% 이상을 차지하는 등 수소 사업을 적극적으로 추진하고 있다. 현재 2개의 대형 탄소 포집 프로젝트를 진행 중에 있으며, 이를 통해 연간 100만 톤의 이산화탄소 저장 및 포집을 목표로 하고 있다.이 밖에도 최근 Mitsubushi(MC)와 Shell Canada가 앨버타 산업중심지 내 저탄소 수소 생산 관련 MOU를 맺었으며, 화학기업 Dow는 알버타 산업중심지에 세계 첫 넷제로 탄소 배출 에틸렌 크래커를 구축할 계획이라고 밝힌 바 있다.앨버타주의 주도인 에드먼튼은 특히 수소 산업에 있어 유리한 지역으로 꼽힌다. 에드먼튼은 전통적으로 캐나다의 주요 석유 도시인 바 에너지 부문의 전문 인력과 인프라가 많이 확보돼 있다. 이에 따라 세계적인 CCUS 기술을 보유하고 있으며, 최적화된 수소 정책 프레임워크를 구축하고 있다. 또한 전 세계에서 가장 큰 청정 수소 생산시설이 에드먼튼에 있으며, 이를 통해 캐나다는 수소 가격이 가장 낮은 국가 중 하나로 등극할 수 있게 됐다. 실제로 앨버타주에서는 도매 디젤 가격의 반값으로 수소를 생산할 수 있다. 아울러 에드먼튼 수소 허브(Edmonton Regional Hydrogen Hub)에서는 에드먼튼 내 운송 및 유통 인프라를 통해 장거리 트럭 산업에 수소를 활용할 수 있는 방안을 강구하고 있기도 하다.더불어 Air Products의 넷제로 수소 시설, Imperial Oil의 저탄소 수소, ATCO 및 Suncor의 청정 수소 생산 등 다양한 에너지 기업들로부터 300억 캐나다 달러 규모의 신규 수소 프로젝트들이 진행되고 있다. 한편 최근 앨버타주 정부에서는 CCUS(Carbon Capture, Usage and Storage) 허브를 에드먼튼에 구축하겠다고 밝혔다. 이를 통해 이산화탄소 감축 관련 약 6개의 프로젝트가 시행될 것으로 예상된다.아울러 높아지는 수소 수요에 따라 에드먼튼 수소 허브는 향후 수소 경제를 위한 다양한 인프라를 구축할 예정이다. 2025년과 2032년으로 단·장기 목표를 세워 수소연료전지 및 이중 연료 기술 도입 트럭, 수소 충전소, 수소 파이프라인 등을 확충해나갈 계획이다. 특히 열·발전 부문에서는 장기적으로 2050년까지 수소 수요가 대폭 증가할 것으로 전망된다.③ 캐나다의 수소 관련 정부 지원 및 정책캐나다 연방정부와 주정부, 지자체들은 수소 산업 관련해 적극적인 투자와 지원을 아끼지 않고 있다. 연방정부는 전략 혁신지원금(Strategic Innovation Fund), 수소 연구 관련 세금 크레딧, 클린 연료 지원금(Clean Fuels Fund) 등 다양한 프로그램을 통해 관련 기업 및 연구기관들에 경제적 지원을 제공하고 있다. BC주 정부는 2022년 3월 31일 ‘BC 수소사무소(BC Hydrogen Office)’ 설립을 공표했다. 해당 사무소는 BC주 내 수소 관련 모든 프로젝트를 관리 및 진행할 수 있는 ‘수소 원스톱 쇼핑 플랫폼’ 역할을 수행할 예정이다. 이를 통해 수소 활용 영역 확장, 투자 유치, 프로젝트 진행 과정 및 규제 간소화 등을 목표로 하고 있다. 앨버타주 정부에서는 Alberta Petrochemical Incentive를 통해 자본 비용의 12%까지 지원해 주는 프로그램을 시행하고 있으며, Emissions Reduction Alberta 프로그램을 통해 탄소 배출 관련 사업에 대한 펀딩을 제공하고 있다. 앨버타 지자체의 경우 Heartland Incentive Program으로 재산세 감면 및 인프라 지원을 통해 프로젝트 비용의 1~2.5%를 지원해주고 있다. 시사점이처럼 본 웨비나에서는 캐나다의 청정 수소 생산 역량, 수소 전지 기술력 등 수소 산업 발전 현황을 확인해 볼 수 있었으며, 향후 수소 경제국으로서의 무궁무진한 기회를 엿볼 수 있었다. 이와 함께 또 하나의 수소 선도국인 한국의 기술 현황 또한 소개됐다. 한국의 CCUS 기술 개발 및 상용화를 위한 민관협력 기관 K-CCUS 추진단은 탄소 포집, 해양 저장기술 등 수소 관련 기술 개발 계획을 발표했으며, 울산 경제자유구역청에서는 울산 지역 내 수소 모빌리티 사업 현황을 공유했다. 한국가스공사는 기존 천연가스 인프라를 활용한 수소 생산 계획을 밝혔으며, 현대로템 측은 수소연료전지 트램 사업과 북미 시장진출 현황에 대해 공유했다.아울러 한국과 캐나다의 협력 프로젝트 또한 공유됐다. 밴쿠버에 본사를 둔 수소연료전지 및 모듈 제조사 Loop Energy와 한국의 NGVI는 ‘e플로우 플랫폼’ 공급 계약 MOU를 체결해 수소 버스 프로토타입 프로젝트를 수행 중에 있다. 이들은 서울버스와의 협력을 통해 올해 6월 울산에서 실증 시험을 시행할 예정이며, 대량 양산은 2023년 하반기에 가능할 것으로 기대하고 있다.한편, 웨비나에 참석한 H2Korea의 문재도 회장은 전 세계가 에너지 전환 정책을 취하고 있는 가운데 각국의 기술과 주력 부문이 차이가 있어 상호 협력 시스템이 필요하다는 점을 강조했다. 본격적으로 수소 경제 시대가 열리는 현시점, 수소 선도국 한국과 캐나다가 향후 활발한 파트너십을 통해 함께 탄소중립의 글로벌 리더가 되기를 기대한다.자료: 포럼 발표 내용, Trade & Invest BC, 그 외 KOTRA 밴쿠버무역관 자료 종합

편집부 2022-06-08

독일, 자동차 업계 소재 혁신은 벌써 이만큼

- 다양한 산업 연계 속 친환경, 경량화 및 혁신 신소재 개발 줄이어- 높은 강성 및 경량화 신소재로 차후 금속 부품 대체 전망, 지속 가능한 경량화 신소재에 대한 관심도 부상- 국내 기업, 대체 소재 개발을 위시한 자동차 소재 혁신으로 신규 밸류체인 진입이 중요한 시점독일 자동차 업계, 전기차 대량 생산을 위한 확고한 행보숄츠 총리는 지난해 12월 초 신정부 출범 첫 성명에서 2030년까지 총 1,500만 대 전기자동차 보급을 목표로 한다고 밝혔다. 독일 정부의 전기자동차 정책 기조와 더불어 산업계도 일찌감치 확신에 찬 행보를 보이고 있다. 많은 완성차기업이 이미 오래전부터 E-모빌리티를 지향하고 있고 내연기관차에 대한 단계적 퇴출은 이미 정해진 시나리오로 알려져 있다.지난 2월 8일 독일 자동차 전문 매거진 Automobilwoche가 개최한 웨비나에 연사로 초대된 전 아우디(Audi) 기술부 이사 메르텐스(Peter Mertens)에 따르면, “자동차 기업이 E-모빌리티에 대해 초점을 두는 것은 절대적으로 올바른 길”이라고 생각하며, “특히 유럽에서는 내연기관의 퇴출이 예상보다 훨씬 빠르게 다가오고 있다”고 전하고, 또 “연료 전지가 장기적으로 여전히 큰 미래가 있다고 확신한다”고 밝혔다. 메르텐스는 “이는 특히 원래 큰 배터리가 장착되어야 하는 대형 럭셔리 SUV에서 레인지 익스텐더(Range-Extender: 순수 전기자동차에, 주로 내연기관과 발전기가 기계적으로 결합된 발전설비를 추가로 장착한 형식)와 결합해 추천할 만하며, 이는 매우 현실적인 안이라고 생각한다”고 말했다. 메르텐스와 더불어 연사로 참석한 포르쉐(Porsche) 개발부 이사, 자동차 부품 제조기업 엘링클링어(ElringKlinger) CEO 등도 향후 모빌리티 시장의 판도는 시장 내 ‘고객의 선택’이라는 데 공감하면서도 승용차 부문에서 전기차가 갖는 지배적인 역할을 강조하고, 이 외에도 수소(특히 상용차용), E-Fuel(합성연료) 등도 각 적용 분야에서 대안이 될 수 있을 것으로 내다보고 다른 나라 역시 유럽의 행보를 따를 것으로 예견했다.뉴모빌리티(New Mobility), 혁신 소재 개발이 뒷받침해야!이처럼 업계 내 전기차 및 배터리 기술 개발에 대한 역량이 집중되고 있는 것에 못지않게 차량용 소재 경량화 및 혁신 소재 기술 개발도 눈에 띄게 진전하고 있다. 신소재에 대한 기대감도 있지만, 무엇보다 무게 감소가 E-모빌리티에서 아주 중요한 역할을 하기 때문이다.이미 지난 2019년 12월 포드(Ford)가 맥도날드(McDonald’s)와 협업 하에 원두를 로스팅하고 남은 커피 폐기물로 헤드라이트 하우징을 제조한다고 밝히며, 획기적인 신소재*로 주목을 끈 데 이어, 랑세스(Lanxess), 바스프(BASF) 및 크라이부르크(Kraiburg) TPE 등과 같은 독일의 선도 화학기업도 다양한 솔루션 찾기에 열심이다.* 포드는 이 소재를 사용해 이전보다 최대 무게가 20% 덜 나가는 자동차부품 생산과 함께 부품 제조에 사용되는 에너지도 1/4 감축하고자 한다. 재활용 소재를 활용한 신소재를 비롯해 알루미늄 폼과 미세한 유리구슬로 최적화된 플라스틱 등의 혁신 소재로 경량 구조를 구현하는 움직임도 눈에 띈다. 더 나아가 훨씬 기술적으로 진보한 카본도 2024년 상용화될 것으로 기대되고 있다. 이 기업들은 소재 개발로 차체의 무게 감소에 기여할 수 있는 기회로 볼 뿐만 아니라, 신소재 기술 개발을 통해 지속가능성을 제고하고자 하며, 이를 위해 고객과의 협업에도 적극적인 행보를 보이고 있다.랑세스(Lanxess), 폐유리를 활용한 엔지니어링 플라스틱 신소재로 주목특수 화학물질 제조기업인 랑세스는 배터리 시스템, 전기 구동 트레인 및 충전 인프라와 관련된 구성 요소가 신소재인 듀레탄(Durethan®) 및 포칸(Pocan®)*으로 만들어지고 있다고 전한다.* 랑세스에 따르면, 듀레탄(Durethan)은 폐유리를 재활용한 유리섬유 강화 폴리아미드6 소재로 특히 뛰어난 강도와 강성이 특징으로 자동차 산업에서 활용도가 높으며, 친환경 공정으로 탄소발자국 감축 효과가 있다고 한다. 포칸(Pocan)은 우수한 난연성과 내화학성을 지녀 배터리 매니지먼트 콘트롤러 제조에 사용된다고 한다. 랑세스는 바이오 또는 재생 원료를 기반으로 최소 50%의 재활용 플라스틱(Rezyklat) 또는 플라스틱으로 구성되거나 기존의 ‘스콥블루(Scopeblue)’ 브랜드 제품보다 CO2 배출량이 적어도 50% 이상 낮은 제품을 결합하였다. 이를 통해 탄생한 제품이 듀레탄 브랜드 폴리아미드(PA) 6 화합물로 중량 기준 유리섬유 함량이 60%이며, 유동성이 뛰어나다고 한다. 이 재료는 무엇보다도 자동차 프론트 모듈, 브레이크 페달 및 오일 팬은 물론 전기차용 경량 배터리 트레이 등에도 사용되고 있다. 이 제품의 제조 과정에서는 원재료의 92%가 지속 가능한 대안으로 대체되나 기존에 제조된 제품과 동일한 물성과 품질을 갖는다고 한다. 이는 특히 글로벌 지속가능성 및 탄소 인증제도인 ISCC+(International Sustainability and Carbon Certification)**을 획득했다. 여기서 지속 가능하게 생산되는 시클로헥산(Cyclohexane)은 폴리아미드 생산에 사용되는데, 이를 위해 랑세스는 석유 회사인 BP와 공급 계약을 체결했다.** 이는 EU의 재생에너지 지침에 부합하는 글로벌 지속 가능 친환경 소재 인증제도로, 원료에서부터 생산과정, 최종제품까지 친환경성을 점검해 부여된다. 재생 유리섬유를 보강재로 적용한 PA6 플라스틱 듀레탄 에코(Durethan Eco) 제품 출시에 이어 재활용 유리섬유로 강화된 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 엔지니어링 플라스틱 ‘포칸 에코(Pocan Eco)’를 선보이는 등 친환경 소재에 수요에 발맞춰 친환경 플라스틱 제품군을 확장해 나가고 있다.하벨 메탈폼(Havel metal foam), 혁신 소재 개발로 경량화 선도알루미늄 소재로 만든 부품은 기존 철강 소재 대비 50%나 무게를 경감할 수 있고 일례로 알루미늄 폼은 이미 20여 년 전 카르만(Karmann)이 개발해 선보인 바 있다. 재료 전문가들은 훨씬 더 가벼운 부품 소재 개발에 대한 많은 아이디어를 갖고 있으나 시리즈 생산으로 가는 길은 멀다는 게 업계 내 지론이었다. 몇 년 전까지만 해도 알루미늄 폼은 아우디 Q7 트렁크 그물망과 페라리 스파이더 430의 충돌 흡수 장치와 같이 아주 예외적인 경우에만 사용되었으며, 여기에는 금속 폼 보강 요소가 사이드 스커트에 설치되기도 했다.독일 브란덴부르크(Brandenburg)주에 자리 잡은 하벨 메탈폼(Havel metal foam)의 대표이사 슐러(Friedrich Schuller)는 “금속 폼은 매우 가벼울 뿐만 아니라 매우 안정적이기 때문에 사고 시 배터리를 보호하고 온도 조절을 개선해 배터리 수명을 연장한다”라고 말한다. 이 회사는 프라운호퍼 공작기계 및 성형기술 연구소(IWU)와 제조 공정을 함께 개발하였다. 연구소 경량구조개발 담당자인 Mr. T는 “폼은 국소 보강재로서 잠재력이 있다”고 말하고, “현재 자동차에서 알루미늄 폼의 적용이 가격 문제로 둔화되고 있으나 대규모 생산을 통해 낮출 수 있다”고 내다보고 있다. 예를 들면, 알루미늄 폼은 추가 금속 시트 또는 플라스틱 인서트가 설치되는 곳뿐만 아니라 충돌에 대비해 보강이 필요한 모든 곳에서 가능성을 제공한다는 것이다. 다른 밀도와 강도가 다른 지점에서 생성되는 방식으로 구성 요소를 제조할 수 있기 때문이라고 한다. 이 소재를 배터리 하우징으로 사용하는 경우 열저장 재료를 생산 중에 직접 투입하거나 열 관리 라인을 알루미늄 폼에 통합할 수 있다는 이점도 갖고 있다고 한다. 미세하게 작은 유리구슬로 플라스틱 최적화독일 바이에른(Bayern)주 소재 크라이부르크(Kraiburg) TPE는 새로운 경량 폴리머로 이미 첫 시리즈 응용기술 개발에 성공했다. 경량 TPE(Thermo Plastic Elastomer: 열가소성 엘라스토머)는 3M이 이러한 응용 분야를 위해 특별히 제조하는 일반 열가소성 엘라스토머(외력의 영향을 많이 받는 고분자 화합물)에 현미경으로 작은 유리구슬을 내장해 만든다. 크라이부르크에 따르면, “이를 통해 깃털처럼 가볍고 얇은 벽이나 우수한 표면과 밀도가 0.7~0.9g/㎤인 기계적으로 탄력적인 성형 부품을 생산하는 데 사용할 수 있다”고 한다. 경량 TPE는 이미 루프 레일, 바닥 매트 및 내부의 소음 차단 요소에 사용되고 있다. 또한 해당 업체의 관계자에 따르면 이 소재는 우수한 밀봉 특성을 가지는 데 관련 응용 분야에서 중량을 50% 줄일 수 있으며, 이미 다수의 자동차 제조기업에서 활용되고 있다고 한다.바스프(BASF), E-모빌리티용 플라스틱 개발 독일 화학분야 대기업 BASF는 E-모빌리티에 역량을 집중하고 있다. 바스프의 플라스틱은 무엇보다도 난연성, 전기 절연성, 열 전도성 및 냉각수 호환 재료가 필요한 배터리 부문에서 주로 사용되고 있다. 또한 충전 인프라와 관련해 바스프는 까다로운 조건을 견디는 동시에 색상, 표면 마감 및 자외선에 대한 안정성과 내구성을 제공하기 위해 고온에서 우수한 기계적 성능과 높은 치수 안정성(dimensional stability; 온도·습도 변화에 대하여 재료의 치수, 형상이 안정하며 변화하지 않는 성질)을 가져야 한다고 했다. 동사의 플라스틱은 전기 모터 및 플러그 연결용 드라이브 트레인 및 케이블 관리 분야에서 사용되며, 차량의 열 관리 및 소음 진동 성능을 개선하기 위해 사용되고 있다.특히 동사의 마케팅·물류·기능성 소재 분야 프린츠(Michael Prinz) 이사에 따르면, 이 회사는 고객과 긴밀한 공동 제작 파트너십을 체결하고 있으며, 디자인과 시공 지원, 재료 선택에 대한 컨설팅, 시뮬레이션 및 테스트 지원, 시리즈 개발에 있어 고객과의 협력을 통해 추진하고 있으며, 자동차 가치사슬에 대한 깊은 이해를 갖고 임하고 있다고 한다.알루미늄 경량화 소재에 이어 탄소 소재 2024년 상용화 예상여전히 탄소 및 알루미늄에 대한 응용 분야에서는 추가 개발이 이뤄지고 있고, 이는 경량화와 관련해 이 소재가 여전히 잠재력이 있다는 것을 시사한다. 특히 자동차 산업계는 모빌리티의 미래를 구축해 나가기 위해 지속적으로 경량, 고강도 및 지속 가능하게 생산되는 알루미늄에 의존하고 있는데, 알루미늄의 추가 적용 가능성이 부각되고 있다. 2021년 프랑스에 본사를 두고 있고, 독일 내 자회사이자 생산 공장을 운영 중인 알루미늄 전문기업 콘스텔리움(Constellium)과 세계 최대의 알루미늄 재활용 기업인 美 노벨리스(Novelis)가 발족한 비영리기관 알루모빌리티(Alumobility)의 연구 결과, 알루미늄을 사용하면 차체 생산 시 무게를 줄일 수 있다고 한다.Alumobility는 차세대 알루미늄 도어와 전체가 알루미늄으로 만들어진 구조적 B-필러(pillar) 관련 기술을 이미 개발했으며, 연구에서 나온 설계 솔루션을 통해 알루미늄은 제조업체에 비교적 저렴한 비용으로 대량 차량용 다른 재료와 효과적으로 경쟁할 수 있다고 확신한다고 밝히고 있다. 이 기관의 부회장이자 콘스텔리움 소속 부이사인 클라크(Jack Clark)는 “Alumobility의 기술 작업은 특히 전기 자동차에서 가볍고 지속 가능한 알루미늄의 역할을 강화할 것이며, 동시에 알루미늄의 재활용을 늘리고 제품 총 수명 주기의 탄소 배출량을 줄일 것”이라고 강조했다.경량화 분야 선도기업인 Audi는 e-Tron에 알루미늄을 투입해 이미 차체 제조에서 높은 무게 경감 효과를 보고 있다. 다른 여러 종류의 강철로 만들어진 기존의 차체 무게가 193.8kg인 반면, 전체 구성 요소가 알루미늄인 경우 113.2kg으로 42%의 무게 경감 효과가 있다고 한다. 도어와 강철 플랫폼을 포함한 전체 차체 구조로 계산하면, 무게가 481kg에서 399kg으로 감소한다. 이로 인해 알루미늄 소재로 구성된 차체는 역 80%에 이르는 일반 강철로 제조된 e-Tron 본체보다 약 1/6 가볍다고 한다.이외에도 독일 자동차 매거진 Automobilwoche은 최근 美 사우스 앨라배마 대학교가 고성능 나노 탄소섬유 복합 소재 ZT-CFRP 개발사례를 들며, 학계에서 충격 손상에 취약하고 전기 및 열 전도성이 좋지 않은 탄소 소재의 약점을 개선해 나가고자 하는 노력이 진행되고 있다고 전한다.Automobilwoche의 전문가 플뤠렉케(Klaus-Dieter Flörecke)는 자동차의 경량화 구조는 여전히 높은 잠재력을 갖고 있으며, 이는 현재 탄소 소재와 알루미늄 분야의 다양한 혁신으로 드러나고 있다고 밝히고 있다. 플뤠렉케는 매니지먼트 및 IT 컨설팅 기업 MHP*의 R&D 혁신 부서의 수석 컨설턴트 키름제(Sebastian Kirmse)와의 인터뷰를 통해 “나노 입자가 풍부하고 탄소섬유강화 플라스틱 복합재는 2024년 시장에 출시될 것”이라고 한다.* MHP는 산학 협업 하에 재료 제조 공정을 개발하고 상용화 파트너 역할을 하고 있다.탄소 나노섬유와 탄소섬유의 결합은 기계적, 전기적, 열적 에너지를 전도하는 복합재의 기능을 향상시키며 무게 이점도 있는 것으로 알려져 있다. 키름제는 “우리는 실험실 테스트에서 기존 탄소재료에 비해 최대 30%의 무게 절감을 달성했다”고 전하고, 엔진룸의 높은 내열성 때문에 이와 같이 기능이 향상된 탄소의 적용 분야로 적합할 것으로 보고 있다고 한다. 아울러 전기자동차에서도 높은 활용도를 예상하며, 이는 “상대적으로 무거운 배터리 때문에 무게를 다른 영역에서 줄여야 한다는 것을 의미한다”고 전하고, “새로운 경량화 소재가 필요할 것”으로 내다보고 있다. 다만, 비용 문제가 여전히 난제로 지적되고 있다.독일항공우주센터(DLR), 경량 구조로 차량 효율성 제고 기술 개발독일항공우주센터(DLR)의 차량 콘셉트 연구소(DLR Institute for Vehicle Concepts)는 2022년 2월 16일과 17일 개최된 학술회의 ‘MaterialPlus Auto 2022’에서 미래의 여행용 리무진을 선보였다. IUV(Interurban Vehicle)로 불리는 이 차량은 무게가 250kg에 불과한 탄소섬유 강화 플라스틱으로 만들어진 차체를 갖고 있으며, 미래 장거리용 차량으로 개발 중이다.이 차량은 적층제조방법을 사용해 공간과 무게를 절약하는 방식으로 구성 요소를 차량 구조에 직접 통합한 것으로, 기능적으로 통합된 경량 구조는 차량의 무게를 줄여 효율성을 높였다. 충돌 안전성을 높이고, 지속 가능성과 경량 구조와 편안함을 결합한 디자인으로 고도의 경량 구조를 갖춘 연료 전지 플러그인 하이브리드인 IUV는 최대 충전거리가 1,000km로 장거리 달성이 가능하다.DLR 연구원들은 고성능 열저장 시스템으로 이 전기차를 위한 고효율 난방 기술을 제시하였는데, 기능 원리는 포켓 손난로(pocket warmer)의 원리와 유사하다. 금속 합금이 저장 매체 역할을 하고 이 시스템은 차량 배터리와 독립적으로 작동하기 때문에 높은 난방 출력으로 인해 더 이상 겨울철 주행 거리가 줄어들지 않는다고 한다. 이 기술은 또한 매우 작고 가벼운 난방 시스템을 가능하게 하기 때문에 이러한 저장 시스템은 지역 대중교통에서 사용하기에 특히 적합하다고 한다. 독일항공우주센터(DLR)의 차량 콘셉트 연구소 소장인 지프케스(Tjark Siefkes) 교수는 “경량 구조는 차량의 효율성을 더욱 높일 수 있다고 강조하고 핵심 질문 중 하나는 미래의 자동차를 무엇으로 만들까? 또는 새로운 재료를 어떻게 처리할 수 있나?”라고 전하며, 미래 차량 소재의 다양성을 언급하였다.지속 가능 경량화 신소재 연구개발도 활발지난 2021년 12월 독일 뷔르츠부르크(Würzburg)에서는 경량화 회의가 열렸다. 미래 자동차에서 철강 생산의 지속가능성 개선 및 철강의 역할에 대한 논의 외에도 섬유 복합재의 재활용 문제도 다뤄졌다. 프라운호퍼 IGCV(주조, 복합재료 및 가공 기술) 연구소의 마니스(Frank Manis)는 자동차 산업에서 재활용 탄소섬유의 사용에 대한 다양한 프로젝트의 연구 결과를 발표하면서 재료가 환경에 미치는 영향을 최대한 낮추는 또 다른 방법은 이미 사용한 재료를 재사용하는 것이라고 강조하며, 섬유 복합재의 재활용을 하나의 대안으로 제시했다.그중 하나로 재활용 탄소섬유로 만든 부직포가 언급됐는데, 프라운호퍼는 이를 위해 프로젝트 그룹은 U-프로파일과 도어 모듈을 사용하여 시뮬레이션을 시연했다. 마니스에 따르면, 무엇보다도 이러한 작업을 통해 재료 리스트가 축적되었는데, 재활용 탄소섬유로 만든 220개의 부직포 및 접착테이프가 현재 문서화돼 있으며, 2022년부터 라이선스 모델에 대해 데이터베이스에 접근이 가능하다고 한다. 개발자는 이 데이터를 사용하여 보다 빨리 재료를 선택하고 첫 번째 프로토타입을 설계할 수 있다고 한다. 이를 통해 볼 때, 현재 경량화 기술 연구개발에서는 지속 가능성을 고려한 연구도 활발히 진행되고 있으며, 또 다른 새로운 혁신 섬유의 노하우가 축적되고 있다고 볼 수 있다.시사점경량화 구조가 신규 차량 설계의 일부로 자리 잡아 나가고 있다. 엔지니어링 플라스틱은 E-모빌리티, 뉴모빌리티의 경량화에 효과적으로 대개 내연기관차보다 훨씬 많은 무게가 나가는 전기차나 수소연료전지차 보급과 함께 개발에 탄력을 받고 있으며, 대용량 배터리 무게를 감축하게 되면 주행 거리가 확장되는 효과가 있어 간과할 수 없는 부품 기술이다. 이는 높은 강성과 가벼운 무게를 동시에 만족시키는 신소재로 급부상하고 있으며, 차후 기존의 금속 부품을 대체할 것으로 예상되고 있다. 특히 재활용 소재 비율을 높인 지속가능성 소재 개발은 지속적으로 확대될 것으로 전망되며, 폐자재를 활용해 에너지를 절감하면서 CO2 배출량 감축에 유리한 일거양득의 공법 활용 역시 지속적으로 주목을 받게 될 것으로 기대된다.즉 새로운 소재의 경량화 효과 외에도 재활용 등을 통한 탄소 배출량 감축 및 지속 가능한 신소재 개발을 위한 소재의 경제성도 함께 고려해야 할 부분으로 지적되고 있다. 특히 현재 장기화되고 있는 러-우크라이나 사태로 인한 부품공급의 지연이 생산의 하방 요인으로 작용하고 있는 시점에서, 대체 부품 개발을 위해 아직 극복해야 할 장애물은 존재하나 업계 전문가들은 지속 가능한 경량 구조가 매우 중요해질 것이라고 확신하고 있고, 기후 보호와 자원 효율성 개선을 위한 노력은 이러한 발전을 더욱 촉진할 것으로 예상된다.더불어 이러한 신소재는 시장 내 지속가능성 트렌드에 부응하며, 자동차 제조기업에서도 새로운 판매 기회로 작용하고 있다. 업계와 소비자의 지속 가능한 제품에 대한 수요 역시 꾸준히 증가하고 있기 때문이다. 국내 기업 역시 소재 개발 및 상용화를 통해 새로이 구축되는 밸류체인에 진입 기회를 노려볼 수 있는 중요한 시점으로 이는 향후 전기차 수요 증가에 따른 편승효과가 가장 기대되는 분야 중 하나라 할 수 있다. 이는 더 나아가 소재의 지속가능성 확대와 함께 현재 중요한 화두가 되고 있는 ESG* 경영 기조에 발맞춰 나가는 선도 기업의 행보이기도 할 것이다.* 기업의 비재무적 요소인 환경(Environment)·사회(Social)·지배구조(Governance)를 뜻하는 말로 장기적 관점에서 이러한 기업 가치와 지속가능성을 중시하는 기업의 경영 원칙을 의미하며, 글로벌 자금시장 내 신 투자기준으로 자리 잡고 있다. 현재 경량화 기술 개발이 기후 친화적 혁신이라 할 수 있는 ‘혁신 소재와 지속 능성’의 두 마리의 토끼를 잡을 수 있기를 기대해 본다.자료: Automobilwoche, Automobilwoche 개최 웨비나 참석, Handelsblatt, 각 기업 홈페이지, electrive.net, industrie.de, leichtbauwelt.de, 관계자 인터뷰,automobil-industrie.vogel.de및 KOTRA 프랑크푸르트무역관 자료 종합

편집부 2022-06-08

국제사회의 플라스틱 규제 현황과 시사점

편집부 2022-06-05

중기중앙회-중진공 「中企 탄소중립‧ESG 지원」 MOU 체결

- 업종별 컨설팅 및 우수사례 발굴·확산에 상호협력 중소기업중앙회(회장 김기문)는 5월 11일(수) 여의도 중기중앙회에서 중소벤처기업진흥공단(이사장 김학도)과 「중소기업 탄소중립·ESG 경영 지원 MOU」를 체결했다고 밝혔다. 양 기관은 향후 중기중앙회와 업종별 협동조합으로부터 추천받은 중소기업과 협동조합 공동시설에 대해 중진공에서 탄소중립·ESG 경영 수준 진단을 하는 한편, 이후에도 지속적으로 시설 도입 등 정책사업과 연계한 지원을 강화하기로 했다.이날 업무협약 식에 참석한 중기중앙회 ‘중소기업 탄소중립·ESG 위원회’*(위원장 신용문)는 탄소중립 ESG 경영 동참을 선언하며, 기업의 지속 가능한 발전을 위해 노력할 것을 다짐했다.* 中企 탄소중립·ESG 위원회: 온실가스 다 배출 업종과 대기업 협력사·수출기업 등 탄소중립과 ESG에 우선적으로 영향을 받는 업종별 협동조합·단체로 구성 이어진 ‘중소기업 탄소중립·ESG 위원회’에서는 탄소중립과 ESG 관련 현장 애로 논의가 이뤄졌고, 업계에서는 △ 업종별 ESG 교육 확대 △ 탄소중립 달성을 위한 유기성 폐자원 활용방안 개선 등을 건의했다. 김기문 중기중앙회장은 “탄소중립과 ESG라는 피할 수 없는 흐름에 중소기업들이 적극 동참할 수 있도록 탄소 저감 시설 도입 등 실질적인 지원이 확대돼야 한다”고 강조했다. 신용문 중소기업 탄소중립·ESG 위원장은 “중소기업 현장에서는 탄소중립과 ESG 경영을 어디서부터 시작해야 할지 혼란을 겪고 있는 것이 사실”이라며, “업종별 협동조합이 가교역할을 수행해 중소기업이 탄소중립과 ESG라는 새로운 물결에 잘 대응할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

편집부 2022-05-30

‘자율주행로봇’ 시장, 민간이 열고 정부가 밀어준다

- ‘자율주행로봇 민간 협의체’ 발대식 개최 국내 자율주행로봇 산업 활성화를 위해 관련 업계와 협회가 중심이 되어 민간 주도의 ‘자율주행로봇 얼라이언스’가 출범했다.산업통상자원부(장관 이창양)는 5월 18일 ‘자율주행로봇 얼라이언스’ 발대식에 참석하여 참여기업과의 간담회를 개최하고 자율주행로봇 시장을 본격적으로 열어가기 위한 민관 협업방안을 논의하였다. < 자율주행로봇 얼라이언스 발대식 및 간담회 개요 > ▪ 일시/장소: ’22.5.18.(수) 10:00~13:00 / 인터컨티넨탈 서울 코엑스(비바체홀)▪ 참석자: 산업부 제조산업정책관, 한국로봇산업진흥원장, 한국로봇산업협회 부회장, 얼라이언스 참여기업(18개 사) 대표 등 40여 명▪ 내용: 얼라이언스 운영계획, 자율주행로봇 동향 및 이슈, 참여기업 간담회 자율주행로봇의 세계 시장은 작년에 16.1억 달러를 기록하였고, 향후 2030년까지 221.5억 달러로 연평균 34.3% 수준의 가파른 성장이 기대되고 있다. (리서치앤마켓, ’22.4월 발표) 국내에서도 실내 자율주행로봇인 식당 서빙 로봇이 이미 대중화 단계이고, 실외 자율주행로봇인 배송, 순찰 로봇 등도 기술이 확보되어 있는 단계다. 다만, 실외의 경우 현행법*상 보도 통행이 제한되어 규제샌드박스 실증 특례, 규제 특구 등에 한하여 운영되고 있다.* 자동차관리법, 도로교통법, 공원녹지법, 보행안전법 등 정부는 지난 ’20년 10월, ‘로봇산업 선제적 규제혁신 로드맵’에 자율주행로봇 사업화 지원을 위한 규제개선 사항을 포함한 바 있으며, 자율주행로봇 보도 통행 허용기준, 안전 인증체계, 규제 특례 조항 등을 반영하기 위한 지능형 로봇법 개정도 준비 중이다. 자율주행로봇 얼라이언스는 민간이 자발적으로 뜻을 모아 자율주행로봇 사업화 지원을 목적으로 결성된 것으로, △ 실외 자율주행로봇 운용 가이드 라인 마련, △ 공동비즈니스 창출, △ 수요처 발굴을 통해 자율주행로봇 사업화를 실현해 나갈 계획이다. 얼라이언스는 실내·외 자율주행로봇 기업 18개 사가 참여하고, 실내주행, 실외주행, 기술협력, 사업협력 등 4개 분과로 운영되며, 한국로봇산업협회가 간사를 맡고 있다.박재영 제조산업정책관은 축사를 통해 “다가올 미래에 로봇과 함께 살아가는 사회, ‘위드로봇’ 시대를 이끌 첨병은 자율주행로봇”이라고 하면서, “앞으로 자율주행로봇 얼라이언스가 민간 차원에서 업계의 어려움을 파악하여 국내 자율주행로봇 시장의 성장을 견인하는 장이 되기를 바란다”고 하고, 정부도 적극 지원할 것이라고 밝혔다. < 얼라이언스 참여기업 >LG전자, KT, 만도, 우아한형제들, 현대로보틱스, 유진로봇, 로보티즈, 시스콘, 클로봇, 트위니, 언맨드솔루션, 원익로보틱스, 도구공간, 힐스엔지니어링, 뉴빌리티, 티라로보틱스, 포테닛, 마로로보테크 (이상 18개 사)

편집부 2022-05-19

미국 전기차 육성정책 및 자동차 빅3의 전기 자동차 전략 (2)

- 빅3 모두 한국 배터리 회사들과 합작회사를 세우며 전기차 투자 진행 중- 관련 한국 기업들은 전기차 개발 단계부터 제조업체들과 적극적인 교류 권장GM은 LG에너지솔루션과 Ultium Cells를, Stellantis는 LG에너지솔루션과 Samsung SDI와 합작회사 설립을 준비하고 있고, Ford는 SK이노베이션과 BlueOval SK를 설립하여 전기차 배터리 개발과 대량 생산에 속도를 높이고 있다. 이들의 전기 자동차 투자 현황 및 목표에 대해 알아보자.GM, 전기차 투자전략 및 목표GM은 2025년까지 전기차와 자율주행차에 350억 달러($35 billion) 투자를 발표했으며, 전기차 100만 대 이상의 공장 생산능력을 갖출 계획이다. 또한, 모든 가격대를 공략해 30종류 이상의 전기차를 출시할 예정이다. 2월 8일, GM이 자동차 공급업자들에게 보낸 새로운 세부 사항들은 2022년에 전기 트럭과 캐딜락 스포츠 유틸리티 차량의 생산을 올해 계획 생산량인 7,000대에서 6배 이상인 4만6천 대로 늘릴 계획을 나타내며 전기자동차 생산 확대에 적극적인 모습을 보여주고 있다. 지금까지 공개된 대표적인 전기차 모델로는 Hummer EV, Silverado EV, Bolt EUV 등이 있다.이 외에도 GM은 전기차 보급을 위해 다양한 투자를 진행하고 있다. 7억5천 달러($750 million) 규모의 전기차 고속 충전소에 대한 투자를 진행하고 있고, 배터리 재활용 전문업체 Li-Cycle과 협력하여 배터리 셀 제조에 발생하는 부산물(material scrap)의 최대 100% 재활용을 목표로 하고 있다. 또한, 배터리와 전기차의 안정적인 공급망 확충을 위해 Mp Materials, VAC, POSCO, GE Renewable Energy, Wolfspeed, Controlled Thermal Resources 등 다양한 배터리 부품업체들과 전략적인 관계를 맺고 있다.GM, 배터리 및 전기차 생산 투자GM은 전기차의 생산 규모를 빠르게 늘리기 위해 신규 배터리 공장 건설을 위한 투자와 기존 자동차 제조 공장에 대한 재정비 투자를 진행하고 있다.2019년 12월, GM은 LG에너지솔루션과 합작회사인 Ultium Cells LLC를 설립하여 배터리 셀을 개발하고 대량 생산함으로써 전기자동차의 생산단가를 크게 낮추려는 계획을 세우고 있다. 차세대 Ultium 팩은 현재 사용되는 배터리보다 2배의 에너지 밀도와 60% 낮아진 생산단가가 예상된다.2020년 1월, 전기차 전용 생산 공장을 위해 미시간주 Factory ZERO(전 Detroit-Hamtramck)에 22억 달러($2.2 billion)의 투자를 결정하였고, 2022년 1월 전기 트럭 생산 확대를 위해 미시간주 4개의 제조시설에 40억 달러($4 billion)의 투자 결정하였다. 단일규모로 GM 역사상 가장 큰 투자이며, Orion Assembly를 전기차 공장으로 전환하여 Cheverolet Silverado EV와 GMC Sierra EV를 생산할 계획이다. Ford, 전기차 투자전략 및 목표Ford는 자동차 전동화 시장을 주도하기 위한 계획으로 2018년부터 투자 규모를 꾸준히 늘려오고 있고, 최근 3월 2일에 2026년까지 총 500억 달러($50 billion) 이상의 투자를 계획하고 있다고 밝혔다(2018년 초기 투자 계획은 110억 달러였음). 포드는 2030년까지 전 세계 자동차 판매의 40~50%가 전기차가 될 것으로 예상하며, 2023년까지 연간 60만 대의 전기차 생산을 목표로 하고 있다. 최근에는 전기차 사업부(Ford Model E)와 내연기관차 사업부(Ford Blue)를 나누어 각 사업부를 독립적으로 운영할 계획을 발표하였다.또한, Ford는 다양한 자동차 제조업체들과도 협력하고 있다. 전기차 스타트업 리비안(Rivian)에 5억 달러를 투자했으며, 폭스바겐의 모듈러 일렉트릭 드라이브(Modular Electric Drive) 아키텍처를 사용해 2023년부터 유럽 시장을 겨냥한 전기차를 출시할 예정이다. 한편, 지금까지 공개된 대표적인 전기차 모델로는 F-150 Lightning(픽업트럭), Mustang Mach-E (SUV), E-Transit(상용 밴) 등이 있다.Ford, 배터리 및 전기차 생산 투자포드는 미국 자동차 제조사 중 최대 규모의 전기차 투자를 계획하고 있다. 포드는 70억 달러($7.0 billion)를 출자하고 SK이노베이션은 44억($4.4 billion) 출자하여 합작회사인 BlueOval SK를 만들어 Tennessee 주와 Kentucky 주에 총 114억 달러($11.4 billion)를 투자하고 1만 1,000개의 일자리를 창출할 계획이다. Tennessee 주에 생길 BlueOval City는 F-150 Lightening의 생산 확대를 위한 수직 통합 생태계를 형성하여 BlueOval SK 배터리 공장, 핵심 공급업체, 재활용 등이 포함될 예정이다. Kentucky 주의 BlueOval SK Battery Park는 배터리 조립 공장으로 Ford의 북미 공장에 차세대 전기차와 링컨 차량의 배터리를 공급할 예정이다. 또한, 미시간 남동부에 Ford Ion Park 글로벌 배터리 센터를 설립하였고, 최신 장비를 사용하여 Ford가 새로운 재료로 획기적인 배터리 셀 설계를 신속하게 확장할 수 있는 새로운 제조 기술을 시험할 예정이다.이 외에도, 최근 전기 자동차용 전고체 배터리의 업계 선두 생산업체인 솔리드 파워(Solid Power)에 대한 투자를 늘렸다. 전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리 제조 인프라를 사용할 수 있고, 더 효율적이며 더욱 높은 안전성으로 큰 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.Stellantis 전기차 투자전략 및 목표Stellantis는 FCA와 PSA의 합병이 완료된 후 전기차 투자에 더욱 적극적인 움직임을 보이는 중이다. 2021년 7월에 열린 Stellatis EV Day 2025년까지 360억 유로(€36 billion) 이상의 전기차 투자 계획을 발표하였다. 2025년까지 14개 브랜드에서 판매되는 모든 신차는 친환경 차(전기차 및 하이브리드차)로 출시할 계획이며, 2030년까지 북미 전체 매출액의 40%가 친환경 차가 되는 것을 목표로 하고 있다. 전기자동차의 침투율을 높이기 위해 가장 중요한 목표로 주행 범위와 급속충전을 들며 500~800km/300~500마일의 주행 범위와 분당 32km/20마일의 동급 최고의 고속 충전 기능을 갖춘 다양한 크기(소형~대형)의 전기차 개발을 목표로 하고 있다. 다양한 자동차에 적용 가능한 소형(500 kilometers/300 miles 주행거리), 중형(700 kilometers/440 miles), 대형 및 프레임(800 kilometers/500 miles) 플랫폼을 개발하여 연간 200만 대의 생산능력을 갖출 예정이다.지금까지 공개된 대표적인 전기차 모델로는 Wrangler 4XE, Grand Cherokee 4xe PHEV 등이 있다.Stellantis, 배터리 및 전기차 생산 투자2021년 10월, Stellantis는 북미에 LG에너지솔루션과 삼성SDI와 각각 전기차 배터리를 개발 및 생산할 합작투자 설립을 발표하였다. 아직 자세한 사항은 공개하지 않았지만, LG에너지솔루션과의 합작회사 2024년 1분기에 생산을 목표로 하며, 연간 40GWh의 생산량을 목표로 한다. 삼성SDI와의 합작회사는 2025년에 배터리 생산을 목표로 하고 있다.시사점한국의 자동차 제조업체들은 북미 시장을 공략하기 위해 후발주자로서의 위험 부담을 감수하고 미국의 연비규제를 충족시키기 위한 모델들의 개발 및 출시가 필수적이다. 자동차 제조업체 G사의 관계자 J 씨는 KOTRA 디트로이트무역관과의 인터뷰에서 “전기차 관련 회사들은 자동차 제조업체들의 전기차 개발 단계부터 적극적으로 협업하며 관계를 맺으면 큰 도움이 될 것이다”라고 전했다. 자동차 부품회사들은 모든 전기차에 공통으로 적용되는 배터리와 모터 같은 핵심 부품의 성능향상에 투자를 아끼지 않고 원천기술 선점에 힘쓴다면 큰 기회가 있을 것이다.자료: GM 웹사이트, Ford 웹사이트, Stellantis 웹사이트, AutomotiveNews, The Detroit News, KOTRA 디트로이트무역관 자료 종합자료제공: KOTRA

편집부 2022-05-17

미국 전기차 육성정책 및 자동차 빅3의 전기 자동차 전략 (1)

- 정부의 환경규제와 다양한 산업 육성 정책으로 전기차 개발 가속화- 빅3 모두 한국 배터리 회사들과 합작회사를 세우며 전기차 투자 진행 중대기오염에 대한 사회적 인식이 증가하고 국가 차원에서 대기오염을 줄이기 위한 규제가 엄격해지고 있다. 미국 환경보호청(EPA)에 따르면, 교통수단으로 인한 온실가스(GHG) 배출량이 미국 전체 온실가스 배출량의 약 29%를 차지해 미국 온실가스 배출량의 1등 공신이 되고 있으며 이 중 약 58%가 승용차로부터 나온다. 특히, 1990년과 2019년 사이에 교통 부문의 온실가스 배출량은 다른 분야보다 절대적으로 더 많이 증가했다. 이에 따라 미국 자동차 업체들은 전기차 상용화를 위한 투자를 가속화하고 있다. 특히 전기차 대중화를 위해서 차량 충전 인프라 시설과 배터리의 효율 및 가격은 가장 중요한 요소로 뽑힌다. 미국의 전기자동차 산업 육성 정부 정책과 미국 자동차 제조업체 Big3(GM, Ford, Stellantis)의 전기 자동차 투자 현황 및 목표에 대해 2편에 거쳐 집중적으로 탐구해보고자 한다.미국 전기차 산업 육성 정부 정책미국 바이든 대통령은 2021년 8월 전기차 비중 확대를 위해 2030년까지 미국에서 새로 판매되는 승용차의 50%를 친환경 차(전기차 & 하이브리드차)가 차지하도록 행정명령을 발표하였다.이로부터 3개월 뒤인 11월에는 연방정부 차원의 1조 달러 규모의 초당적 인프라 법안을 발표하였다. 대표적으로 △ 환경기준 강화 △ 전기차 보조금 확대 △ 전기차 충전소 확대 등 전기차 대중화를 위한 지원을 확대할 것으로 밝혔다.내연기관 차 연비 표준 강화 정책: 미국 환경보호청(EPA)은 트럼프 행정부 시절 신규 판매 차량에 대한 평균 연비 목표를 2026년까지 32mpg(mile per gallon)로 설정하였으나, 바이든 행정부 시절로 들어서며 이를 40mpg로 대폭 상향하였다. 2020년 전기차 생산량은 미국 전체 자동차 생산량의 2~3%만을 차지하였지만, 미국 환경보호청은 상향된 평균 연비 목표 때문에 이는 17%까지 상승할 것으로 전망하고 있다.전기차 보조금 확대: 바이든 대통령의 Build Back Better 법안의 최신 버전에서는 현재 최대 7,500달러의 전기차 세금 공제 혜택을 12,500달러로 늘리도록 제안하였다. 이는 80,000달러 이하의 전기 자동차에 적용되며, 전미자동차노조(UAW, United Auto Workers) 회원에 의해 생산되어야 한다. 참고로, 업체당 20만 대까지만 적용되어 이미 20만 대 이상의 전기차를 생산하는 GM과 테슬라는 공제 혜택이 없다.전기차 충전소 확대: 바이든 행정부는 전기차 충전소 구축에 75억 달러를 투자하여 2030년까지 50만 개 이상의 전기차 충전소를 미국 전역에 설치할 계획이다. 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)는 2021년 11월 기준 미국 전역에 약 4만9,000여 개의 전기차 충전소와 약 12만 대의 충전기가 설치된 것으로 집계한다. 특히 전기차 충전소는 캘리포니아주에 치중되어있으며, 설치된 충전소 수는 14,360개로 전체에 30%에 달한다.* 전기차 관련 법과 성과보수는 주별로 다르고, 지속해서 업데이트되고 있다. 미국 진출을 준비하고 있는 전기차 관련 업체들은 미국 에너지부가 제공하는 웹사이트에서 자세한 사항을 참조하면 도움이 될 것이다.빠르게 변화하고 있는 미국 전기차 시장미국을 자동차 회사를 대표하는 빅3(GM, Ford, Stellantis)는 엄격해지는 환경규제와 시장성 개선으로 인한 잠재적 경쟁 우위를 선점하기 위해 전기차 투자에 규모와 속도를 높이고 있다. 지금까지 미국에서 출시된 대부분의 전기차는 캘리포니아 대기 자원 위원회(California Air Resources Board)의 탄소중립 규정 준수 차량으로, 소형 및 준중형차만 출시되었다. 대표적으로 Chevrolet Spark EV, Fiat 500e. Ford Focus Electric이 있는데, 캘리포니아주를 중심으로 팔았고 대량 생산용이 아니었다. 하지만 최근의 빅3 전기차 개발 계획은 다양한 전기차 모델을 출시하며 대량 생산과 전국적 판매를 목표로 하고 있다. 이들은 미국에서 인기가 있는 SUV 및 트럭을 중심으로 새로운 전기차 모델들을 출시하여 순이익률을 높이려는 전략을 채택하고 있다. 미국 자동차 시장에서 SUV 및 트럭의 점유율은 2011년 약 50% 정도였지만, 2020년에는 73%로 증가하였다.실제로 미국 내 소비자들에게 전기차에 관한 관심도 높아지고 있다. 2021년 미국 내 전기차 판매량은 1,471,826대로 2020년에 비해 약 86.2% 급증하였다. 이 중 주요 기업별 전기차 점유율은 다음과 같다. - 테슬라: 23.9%, 포드: 8.0%, 현대·기아: 7.5%, GM: 1.7%, 스텔란티스: 2.7%.자동차 시장 전문 조사기관 Kelly Blue Book에 따르면, 전통적으로 전기차는 내연기관차와 비교하면 훨씬 비쌌지만, 2014년부터 2018년까지 그 격차가 현저히 줄어들었다. 그러나 2018년 10월 이후 SUV와 트럭 같은 큰 전기차와 프리미엄 전기차의 등장으로 전기차의 평균 거래가격이 상승하고 가격 변동성이 높아졌다. 그 이후, 전기차의 평균 거래 가격은 계속해서 하락하는 추세에 있다. 하지만 많은 전문가들은 최근 원자재 가격 상승과 차량용 반도체 공급의 문제로 중단기적으로는 전기차 가격이 내연기관차의 가격만큼 낮아지기 어려울 것이라고 예상한다.지난 2년간 미국 자동차 빅3는 주요 배터리 제조사들과 합작법인(JV)을 설립해 미국에 다수의 배터리 공장 건설을 준비하고 있다. GM은 LG에너지솔루션과 Ultium Cells를, Stellantis는 LG에너지솔루션과 Samsung SDI와 합작회사 설립을 준비하고 있고, Ford는 SK이노베이션과 BlueOval SK를 설립하여 전기차 배터리 개발과 대량 생산에 속도를 높이고 있다. 자동차 제조업체 F사의 배터리 분야 관계자 B 씨는 KOTRA 디트로이트무역관과의 인터뷰에서 “실제로 전기차와 배터리 개발을 위해 많은 투자와 인사이동이 진행되고 있다. 효율적인 배터리 개발을 위해서는 배터리 소재뿐만 아니라 배터리를 관리하는 소프트웨어(BMI)도 중요하다”라고 전했다.시사점미국 자동차 회사들은 점점 엄격해지는 환경규제와 정부의 정책지원으로 전기차 상용화에 힘쓰고 있다. 실제로 미국 전기차 판매량은 지난 5년간 꾸준히 오르는 모습을 보여주며 2021년에는 약 86% 급증하였다. 미국 자동차 Big3는 배터리 회사들과의 합작회사를 통해 전기차 생산단가를 낮추어 전기차 보급률을 높이기 위해 적극적인 투자를 진행 중이다. 이는 한국의 배터리 제조업체뿐만 아니라 배터리 소재 업체에도 좋은 기회가 될 것이다.자료: EPA, Marklines, 미국 에너지부(U.S. Department of Energy), Kelly Blue Book, AutomotiveNews, The Detroit News, KOTRA 디트로이트무역관 자료 종합

편집부 2022-05-17