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캘리포니아 무공해법 강화, 미국시장만의 일일까?

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2015-06-07 22:50:34

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대부분의 자동차회사들은 차세대 자동차의 로드맵을 제시한다. 지금의 내연기관에서 하이브리드를 거쳐 배터리 전기차, 혹은 수소 시대로 간다는 것이다. 이런 로드맵이 등장한 지 20여년이 지났지만 하이브리드 전기차 등 전동화 차량의 비율은 예상보다는 높아지지 않고 있다. 그럼에도 각종 세미나나 워크샵에서는 여전히 같은 그림으로 같은 전망을 내놓고 있다. 이런 가운데 캘리포니아주의 ZEV(Zero Emission Vehicle)법에 대응하기 위한 업계의 대응 또한 다양하게 나타나고 있다. 대표적인 것이 배터리 전기차와 플러그인 하이브리드 전기차, 그리고 연료전지 전기차다.

 

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현 상황에서 연료전지차를 시판하고 있는 것은 현대자동차와 토요타자동차 등 두 개 메이커다. 현대자동차는 2014년 4월 17일 투싼을 베이스로 한 FCEV를 출시했고 토요타자동차는 2014년 12월 15일 일본에 미라이라는 연료전지 전용 전기차를 출시했다.

 

수년 전 대부분의 메이커들이 2015년 출시를 선언한 바 있다. 하지만 메르세데스 벤츠는 2017년으로 미뤄졌고 아우디의 루퍼트 슈타들러는 연료전지차 시판이 아직은 시기상조라고 밝혔다. 연료전지 전기차 기술 부문에서 가장 앞선 것으로 평가되고 있는 일본 메이커 중 혼다도 연료전지 전기차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있지만 아직 시판에 대한 시기는 밝히지 않고 있다. 파워트레인 부문에서 항상 앞선 행보를 보여 온 BMW는 수소 엔진차의 개발을 진행해왔고 최근 연료전지전기차의 개발에도 뛰어 들었다. 그 내용을 올 7월 공개할 예정이다.

 

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2009년 미국 메이커들이 다시 수면 위로 끌어 올린 배터리 전기차의 발전 속도가 지지부진하면서 최근 전동화에 대한 새로운 움직임이 감지되고 있다. 우선은 대 배기량 엔진 탑재차가 많은 독일과 GM등은 당장에 효과를 볼 수 있는 플러그인 하이브리드 전기차에 집중하고 있다. BMW와 아우디, 메르세데스 벤츠는 모든 라인업에 FCEV 버전을 추가한다는 계획을 발표했다.

 

이는 배터리 전기차의 한계로 인한 것으로 분석된다. 배터리 전기차는 1992년 캘리포니아주의 완전무공해법(ZEV) 발표로 부상했었다. 이후 수면 아래로 가라 앉았으나 2009년 디트로이트 메이커들의 구호로 다시 수면 위로 떠 올랐다. 그에 일조한 것은 투자자 워렌 버핏이 띄운 비야디(BYD)와 벤처 기업가 엘론 머스크가 이끌고 있는 테슬라다.

 

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버핏이 이끄는 버크셔 해서웨이는 지난 2008년 9월 2억3000만달러를 투자해 BYD 지분 10%를 매입했다. 그로 인해 세간의 이목을 집중시키며 당시 홍콩증권거래소에서 8.4홍콩달러에 그쳤던 BYD 주가는 이보다 10배 이상인 최대 85홍콩달러까지 치솟기도 했으나, 2011년 주가는 30.5홍콩달러로 약 65% 하락했다. 그리고 2014년 말에는 25.05홍콩달러(미화 3.23달러)로 하락세를 이어가고 있다. 당시 장중 한때 18.94홍콩달러까지 주가가 내려앉기도 했었다.

 

비야디와 달리 테슬라는 나름대로의 기술력을 바탕으로 세력을 키워가고 있는 것으로 비쳐지고 있다. 가장 가능성이 높은 배터리 전기차 시장인 중국 진출을 위해서도 다양한 노력을 기울이고 있다. 하지만 중국 책임자들이 자주 바뀌는 등 여의치 않은 행보를 보이고 있다.

 

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테슬라는 한 때 다임러AG와 토요타가 자본 및 기술제휴를 하면서 주가가 치솟기도 했다. 그런데 2014년 봄 다임러에 이어 토요타도 테슬라의 지분 일부를 매각했다. 토요타가 테슬라의 지분을 사들였을 때는 지난 2010년이었다. 당시 테슬라의 주가는 17달러에 불과했었다. 하지만 주가가 234달러에 달한 2014년 봄 다임러와 토요타가 지분을 매각했다.

 

다임러와 토요타는 기존의 파트너십은 그대로 유지한다고 밝혔다. 테슬라는 토요타의 RAV4 EV에 파워트레인을 공급했었고 계약은 2014년 말로 끝났다. RAV4 EV의 누적 판매는 2,000여대에 불과하다. 테슬라의 CEO 엘론 머스크는 토요타와 계약을 연장할 것이라는 계획을 밝히기도 했으나 진행되지 않고 있다.

 

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그 때문에 토요타와 테슬라간의 협렵 관계가 삐걱거리고 있다는 얘기가 나왔었다. 2010년 토요타는 테슬라 지분 5천만 달러를 매입하고 캘리포니아 공장을 테슬라에게 겨우 4,200만 달러에 팔았다. 그 때 RAV4의 전기차 버전에 대해서도 협력도 합의했다. 그것이 잘 되면 렉서스 RX의 전기차 버전까지 확대하기로 했었다.

 

그런데 2012년 RAV4 전기차 버전은 가솔린 버전의 두 배에 달하는 5만 달러에 시판된 이후 2014년 7월까지 1,902대가 판매되는데 그쳤다. 그들의 의도대로 되지 않은 것은 아니다, 당초 3년 동안 2,600대 판매 목표를 설정했기 때문이다.

 

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테슬라는 중국 판매가 본격화 되면 실적이 크게 좋아질 것으로 기대하고 있다. 장기적으로 중국이 테슬라의 가장 큰 시장이 될 것이라는 생각에서다. 중국은 지금 이산화탄소 등 지구환경보다는 미세먼지 등 지역환경의 해결이 급선무다. 중국 정부는 그 해결을 위한 가장 빠른 방법이 신에너지차(배터리 전기차와 플러그인 하이브리드카)라고 생각하고 있다.

 

그러나 이 모든 것이 배터리 전기차에 대한 기술적인 한계가 극복이 되어야 한다. 현 상황에서 배터리 전기차의 기술적인 한계는 배터리 용량으로 알려져 있지만 그보다 더 중요한 것은 열관리 부분이다. 여기에 전기를 생산하는 과정에서의 배출가스 문제는 근본적인 접근도 필요하다. 그럼에도 불구하고 테슬라가 투자를 늘리고 있는 것은 중국시장에 대한 가능성 때문으로 분석된다.

 

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메이저 업체인 토요타가 하이브리드 기술을 공개하지 않는 것과 벤처기업 수준인 테슬라가 전기차에 관한 지적 재산권을 개방한다고 하는 것은 그 의미가 분명 다르다. 토요타의 하이브리드 기술은 직병렬 혼합식으로 특허로 묶여 있다. 라이센스로 제공했던 포드를 제외하면 다른 업체는 당장에는 접근이 불가능하다. 하지만 배터리 전기차 기술에서는 테슬라가 토요타의 하이브리드 기술만큼 독보적이지 않다.

 

그런 와중에 토요타는 최근 연료전지차에 더 많은 투자를 하겠다고 발표했다. 재미있는 것은 테슬라의 앨런 머스크는 연료전지전치가 “멍청한 전지”라고 말하며 그 기술을 조롱했다는 점이다. 근본적으로 사고방식이 다른 회사의 협력이 진행되고 있는 것이다. RAV4를 전기차로 개조하는 과정에서 두 회사는 기술적인 문제로 인해 엔지니어들 사이에 갈등이 있었다. 2년이라는 짧은 시간 안에 개조할 수 있는 것이 전기차라는 것을 보여 주기는 했지만 서로의 의견 차이는 좁히지 못했다.

 

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하지만 그런 갈등이 표면화되지는 않았다. 토요타가 5천만 달러에 매입했던 테슬라 지분이 지금은 7억 달러로 늘어 있다. 생산시설이 없던 테슬라에게는 토요타의 공장을 헐값에 매입한 것으로 인해 적지 않은 혜택을 보았다.

 

참고로 2013년 글로벌 배터리 전기차의 판매대수는 북미가 4만 8,200대로 가장 많았고 유럽은 2만 5,600대, 아시아는 2만 3,000대 가량이 팔렸다. 차종별로는 닛산 리프가 4만 5,000대, 미쓰비시 아이미브가 6,000여대, 테슬라 모델 S가 2만 2,000대, 르노 ZOE가 7,000여대, 기타 1만 5,000여대였다. 

 

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그렇다면 자동차회사들은 왜 연료전지차에 공을 들이고 있을까? 우선은 규제에 대응하기 위함이다. 지금까지 캘리포니아주에서 연간 6만대 이상 판매하는 업체에게만 해당되고 있는 ZEV크레딧이 2만대 이상으로 강화되어 2018년부터 적용된다.

 

2018년형 모델부터는 TZEV(HEV) 2.5%, ZEV(BEV, PHEV) 2.0%를 의무적으로 판매해야 한다. 그를 위해 2018년형 모델부터는 지난 3년간 평균 판매량의 2%의 |ZEV를 판매해야 한다. 캘리포니아주는 ZEV의 판매대수를 2020년 100만대, 2015년 150만대까지 늘린다는 목표를 설정하고 있다. ZEV 규제는 현재 캘리포니아 주에서만 시행되고 있으나 향후 뉴욕, 오리건, 버몬트, 코네티컷 등 10여개 주로 확산될 전망이어서 미국 전역에 영향을 미칠 것으로 전문가들은 보고 있다.

 

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해마다 일정량의 친환경차를 판매하도록 하고 이를 달성하지 못하면 벌금을 물도록 하는 것이 포인트다. 친환경차마다 가중치(크레딧)를 부여해 총 의무 판매량을 정한다. 벌금은 1크레딧당 5000달러(약 517만원)나 된다. 이 크레딧은 구입할 수 있다. ZEV차가 없는 메이커는 전기차 메이커에게 크레딧을 살 수 있다는 얘기이다.

 

이런 크레딧 부과로 인해 2013년 1사분기의 경우 테슬라는 ZEV크레딧으로 약 6,800만 달러의 이익을 올렸었다. 그런데 배터리 전기차가 한계가 있다고 본 자동차회사들이 연료전지 전기차로 ZEV크레딧법에 대응하고자 하는 전략을 취하게 되면 테슬라는 그 이익을 얻을 수 없게 된다. 다시 말해 테슬라를 이끌고 있는 엘론 머스크에게 연료전지전기차는 결코 달갑지 않은 존재라는 얘기이다. 엘론 머스크가 연료전지 전기차를 '멍청한 전지'라고 한 배경이이다.

 

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참고로 유럽의 CO2법규는 2012년 1월 1일 이후 등록 물량에 대해 제작사별로 전체 물량으로 Specific CO2 타깃을 설정한다. 그리고 CO2배출량 50g/km 미만인 친환경차에 대해 수퍼 크레딧(Super Credit)을 부여 한다. 해마다 강화되고 있지만 예를 들어 2014년 CO2 배출량 계산시 50g/km 미만인 차량 한 대를 3.5대로 계산해 준다. 2020년 이후에는 이 기준이 다시 상향 조정된다.

 

어쨌거나 배출가스 제로 운동에 가장 적극적인 캘리포니아주는 2050년까지 주행하는 자동차의 80% 이상을 완전 무공해차로 한다는 전략이다. 이 전략이 그대로 시행된다면 자동차회사들은 2040년에는 시판차의 거의 모두를 ZEV로 해야 한다는 얘기가 된다. 이 때문에 캘리포니아주에서는 우선 2018년 이후 ZEV법을 더욱 강화하겠다는 안을 내놓고 있다.

 

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그 개정안은 몇 가지가 있는데 그 중 하나가 배터리 전기차보다 연료전지 전기차에 더 많은 인센티브를 준다는 것이다. 더불어 캘리포니아주의 ZEV법을 따르는 다른 주의 ZEV 판매대수를 캘리포니아의 ZEV에 가산해 줄 수 있게 하는 안도 있다. 또한 2018년 이후에는 주행거리 100마일(160km)이하의 배터리 전기차에는 이 조항이 적용되지 않는다고 하는 안도 있다.

 

또 하나 중요한 변경안은 현재 규제에는 플러그인 하이브리드는 ZEV로 인정되고 있지만 2018년부터 대상에서 제외된다는 것이다. 이는 PHEV에 공을 들이고 있는 유럽 메이커들에게는 좋지 않은 것이다. ZEV법에 대응하기 위해 PHEV를 적극적으로 개발해 오고 있는 상황에서 이런 안이 실행된다면 타격이 있을 수밖에 없다.

 

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그대로 시행될지는 미지수이지만 나비간트 리서치는 2024년이 되면 북미의 전기차 및 플러그-인 하이브리드의 판매가 110만대를 넘을 것으로 전망했다. 이는 작년 대비 10배 가까이 증가하는 것이다. 2014년 북미의 전기차 및 플러그-인 하이브리드 판매는 13만대를 조금 넘었다.  나비간트는 보수적으로 잡아도 북미의 PHEV 판매가 86만대, 최대치로는 120만대 이상을 예상했다. 이는 올해부터 2024년까지 연 평균 14.7~18.6%씩 상승하는 것이다.

 

지금까지 그래왔듯이 규제 기준이 제시되지만 그것이 언제나 원래대로 시행되지는 않았었다. 

 

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이처럼 다양한 안들이 고려되고 있는 상황 때문에 PHEV에 많은 비중을 두고 있는 폭스바겐 아우디 등 독일 메이커들은 모듈 생산 방식의 연료전지차를 개발한다고 발표하는 등 대응마련에 부심하고 있다. 최근에 현대·기아차 그룹이 이런 전동화 행보에 박차를 가하고 있는 것도 같은 이유다. 현대기아차그룹은 2000년에 싼타페 BEV를 하와이에서 시범 운행한 적이 있다. 2010년에는 블로운 BEV를 시범적으로 만든 적이 있고 2011년에는 기아 레이 BEV를 출시했다. 글로벌 시장용으로는 2014년 기아 쏘울 BEV가 미국에서 판매를 시작했고 2016년에는 친환경 전용 모델이 등장한다. 현대 투싼 수소연료전지차도 리스로 판매되고 있다.

 

다만 미국 전용에 58개밖에 없는 충전 인프라 미비가 보급에 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 캘리포니아 주가 지난해 11월, 2024년까지 100개의 충전소를 추가 건설하겠다고 밝혔으나 10년 후의 목표치고는 너무 더디다.

 

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이런 분위기를 바꾸고자 토요타가 수소 연료전지전기자동차의 보급 확대를 위해 보유하고 있는 관련 특허 5,680건을 모두 무상 제공한다고 발표했다. 수소충전소를 포함한 세계적인 보급에는 한 회사의 노력만으로는 한계가 있다는 판단 아래 경쟁 회사들의 참여를 촉구하기 위한 결단으로 보인다. 토요타가 무상제공에 나선 것은 참여 메이커를 늘림으로써 수소충전소의정비를 촉구하기 위한 것이 가장 큰 이유다. 도로 위에 FCEV 가늘게 되면 에너지 회사도 수소충전소를 정비하기 쉬워져 토요타도 FCEV의 판매를 늘릴 수 있는 환경이 조성될 수 있다는 복안이다.

 

물론 연료전지전기차의 실용화를 위해서는 아직 여러가지 걸림돌이 존재한다. 우선은 연료전지 전기차용 스택의 가격이 아직은 비싸다는 점과 수소를 어떻게 생산하느냐가 대표적이다. 재생 가능한 1차 에너지를 사용해 발전해 전기분해에 의해 수소를 생산하는 것이 가능하면 이산화탄소는 거의 발생하지 않는다. 하지만 그것을 실용화하기까지 우선 LPG 등 화석연료에서 유래하는 1차 에너지로부터 개질해 수소를 생산하게 되면 이산화탄소가 발생할 수밖에 없다.

 

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또한 수송을 위해 영하 253도까지 냉각 액화하게 되면 여기에서도 이산화탄소를 배출한다. 화석연료를 바탕으로 수소를 생산하고 그것을 사용하는 것이 말처럼 쉬운 일이 아니라는 얘기이다.

 

이는 원자력으로 생산하는 전력이 무공해가 아니라는 논리가 적용되는 배터리 전기차도 마찬가지이다. 수소는 다양한 1차 에너지에서 만들 수 있기 때문에 그 풋 프린트(탄소발자국)를 확실히 정리할 필요가 있다. 앞으로 수소충전소와 전기 충전소를 설치하려면 그에 따른 탄소발자국을 명기해야 할 것으로 전망되고 있는 이유다.

 

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이런 해결이 쉽지 않은 많은 문제에도 불구하고 자동차회사들이 연료전지 전기차에 대한 개발에 박차를 가하고 있는 것은 캘리포니아주를 필두로 부과되는 벌금 때문이다. 예를 들어 캘리포니아에서 연간 10만대의 자동차를 판매하는 회사는 2018년 2,250만 달러의 벌금을 내야 한다. 규제가 강화되는 2021년에는 6,000만 달러를 내야 한다. 당연히 다른 주에 적용이 확대되면 벌금액은 감당할 수 없을 정도로 커질 수도 있다.

 

미국시장에 국한된 일일 수도 있지만 캘리포니아주의 완전 무공해법이 전동화의 흐름에 새로운 전기를 마련할 수 있을지, 아니면 자동차회사들이 기술적인 한계를 내 세워 또 다시 뒤로 미뤄질지 궁금해 진다.

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