2009년의 유럽 자동차 업체 주요 기술 동향

1. 서론
자동차 업계에 있어 지난 2009년은 대 변혁의 시작을 알리는 한 해였다고 생각된다. 영원한 강자라고 생각되던 GM이 무너졌으며, 자동차 업계뿐 아니라 산업 전반에 걸쳐 모범생으로 여겨지던 도요타 자동차 마저 대규모의 리콜 사태로 인해, 어렵게 등극한 업계 1위의 자리마저 지키기 어려운 위기에 빠지고 말았다.

글 / 조성태, 김경옥 (엔지비)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2010년 4월호

반면 2차대전 이후 미국에 추월당하고, 최근에는 렉서스, 인피니티 등을 앞세운 일본의 프리미엄 브랜드 앞에 고급차 시장에서 마저 고전을 하고 있던 유럽자동차 업계는 탄탄한 기술력과 전통을 바탕으로 다시 한번 도약을 준비하고 있는 상황이다. 비록 하이브리드를 위시한 친 환경차 부분에서는 도요타를 중심으로 한 일본 업계에 많이 뒤지고 있는 상황이나 차세대 자동차의 또 다른 한 축인 지능형 자동차 부분에서는 전통의 기계 기술력과 차량 전자기술을 바탕으로 여전히 선두 위치를 고수하고 있다.

따라서 본 고에서는 유럽 자동차 업체들의 전반적인 최신 기술 개발 동향을 개략적으로 정리하고자 하며, 그 첫 번째 순서로 지난 2009년 유럽 각 업체의 주요 기술개발 동향에 대해 환경기술, 파워트레인 기술, 차량 전자기술을 중심으로 설명하고자 한다.

2-1. 환경기술 동향
유럽 자동차 업체는 디젤 엔진을 포함한 파워트레인분야에 대한 앞선 기술력에 대한 자신감을 바탕으로 하이브리드 전기차 등 환경차의 개발 및 양산에 큰 관심을 보이지 않았다. 그러나 1997년 일본 도요타 자동차의 프리우스 출시 이후 지속적인 하이브리드 전기차 시장의 확대와 일본 업계의 시장 점유율 증대로 유럽 업계들도 점차 환경기술 분야에 대한 관심을 증가시키고 있다.

일본 업계들이 주로 가솔린 엔진을 기본으로 한 하이브리드 전기차를 개발해 왔다면, 유럽 업체들은 주로 디젤엔진을 기본으로 하고 있으며 비용 대 효과가 뛰어난 스탑 스타트(Stop-Start) 시스템의 개발에 주력하고 있다.

자동차 부품 업계의 선두 업체인 보쉬(Bosch)사는 가솔린/디젤엔진 용 부품 및 EMS 등의 개발 업체로 잘 알려져 있으나, 보쉬가 전기 자동차 부분에 있어서도 선두의 기술력을 보유하고 있음을 아는 사람은 많지 않다. 보쉬사는 2차 대전 시에 하이브리드 전차(TANK)용 모터 및 구동 시스템을 납품/양산한 이력이 있을 정도로 전통있는 기업이었으나 최근 덴소 등 일본 업체에 비해 환경차 부분에서 큰 실적을 보이지 못하였으나, 보쉬사는 하이브리드 전기차가 다수 업체에서 양산 또는 양산 준비중인 현실을 반영하여 하이브리드 구동계 사업부를 신설하고 년간 수백만 유로를 투자할 계획이다. 인원 또한 기존의 400명에서 600명으로 증원하였으며, PSA등 다수의 유럽 메이커와 공급 계약을 체결하였다. 특히, 보쉬사의 스탑-스타트 시스템은 판매 2년 만에 누적 판매대수 1백만개를 돌파하며, 향후 2012년에 유럽 판매 신차의 적용율 50%를 확보한 상황이다. 보쉬사는 또한 VW사와 공동으로 디젤 하이브리드 기술 개발에 착수하여, VW
Touareg / Porsche Cayenne에 패러랠 하이브리드 시스템을 개발 장착하기로 하였다.

M-Benz사는 미국의 GM 등과 공동 개발한 2모드 하이브리드 시스템을 장착한 ML-450 하이브리드 SUV를 발표하였으며, 다음과 같은 제원을 가진다. ML-450은 2009년 11월 북미에 시판되었으나, 일반 판매는 하고 있지 않으며, 36개월 약정 시 월 659달러, 60개월 약정 시 월 549달러의 리스 판매만 실시 하고 있다. 이는 표면적으로 배터리 수급 사정에 따른 제한이라고는 하나 한정적 시장으로 인한 수익성 확보의 어려움으로 보여진다.


2-2. 파워트레인 기술 동향
2009년의 유럽의 파워트레인 기술의 주요 방향은 스탑-스타트 시스템의 대중화, DCT(Dual Clutch Transmission) 등 발진 기구로 클러치를 채용한 변속기, 고효율 디젤 엔진 개발을 들 수 있다.

스탑-스타트 시스템은 ISG(Integrated Start Generator)라는 명칭으로도 많이 알려져 있으며, 정차시 차량의 엔진을 끄고 재 출발 시 자동으로 엔진을 다시 시동시켜 주는 시스템으로, 그 방식에 따라 벨트 구동식과 기어 구동식으로 나뉜다. 그 자체로서는 오래된 기술이나 재 시동 시의 진동 및 내구 문제로 유럽 외의 시장에서는 크게 각광받지 못하였으나, 최근 하이브리드 전기차의 유행으로 인해, 풀 타입(Full-Type) 하이브리드 전기차에 비해 적은 비용으로 큰 연비 향상을 볼 수 있는 대안으로 부상하고 있다. 스탑-스타트 시스템은 보통 차량의 스타터와 알터네이터 시스템을 대체하여 장착되게 된다. 부품업체로는 발레오(Valeo)사가 2세대 스탑-스타트 시스템의 개발에 착수했으며, 2010~2011년 사이에 PSA 차량에 백만대를 납품할 예정이다. 엔진 등의 변경
이 전혀 없이도 6% 정도의 연비가 개선된다고 알려져 있다. 보쉬사에서도 SES(Smart Electric Stop-Start System)이라는 상품명으로 스탑-스타트 시스템을 발매하고 있으며, BMW-1 시리즈에 채용되어 8%의 연비 개선 효과를 주장하고 있다.

M-Benz사는 2011년 내 자사의 전 라인업에 스탑-스타트 시스템을 채용할 예정이며, 이를 위해 자동변속기 차량에서 엔진 정지 시 유압 문제를 해결하기 위한 기술개발을 2011년까지 완료하겠다고 발표하였다. Audi사 또한 자사의 A3 1.4L 모델, A4, A5의 2L 모델의 수동변속기 채용 차량에 탑재하고 있으며, 우리나라의 기아 자동차도 유럽 수출 전용 CEED에 옵션으로 제공하고 있다.

토크 컨버터를 장착한 자동 변속기는 부드러운 변속 및 진동 저감효과로 인해 미국, 일본 및 국내 소비자들이 선호하는 옵션이나, 변속 지연과 낮은 효율로 인해 유럽시장에서는 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기에 비해 큰 인기를 얻지 못하였다. 유럽 업체들은 자동 변속기의 편이성과 수동 변속기의 효율을 갖춘 변속기의 개발에 많은 노력을 기울였으며, 그 결과로 개발된 것이 DCT이다. DCT는 발진 및 동력 단절 장치로 기존의 토크컨버터나 건식 단판 클러치 대신, 듀얼 클러치 기구를 채택한 것으로 하나의 클러치가 슬립하며 분리되면서 동시에 다른 하나의 클러치가 슬립하며 결합하는 방식으로 자동변속기 수준의 변속 질을 제공하고 있다. 또한 토크컨버터에서 발생하는 유동 손실이 없기 때문에 수동 변속기 수준의 연비를 누릴 수 있는 장점이 있다.

Renalt사는 Getrag사에서 개발한 건식 DCT를 자사의 Megane dCi 110 DPF 버전에 탑재하여 2010년 1사분기에 출시할 예정이며, 전동 액츄에이터 및 및 건식 클러치를 사용함으로써 기생마찰 문제를 해결하였다. Renault사에 의하면 자동변속기 대비 17%의 연비 향상효과가 있다고 한다.

Audi사도 S-Tronic이라는 상품명으로 A3에 7속 DCT를 옵션으로 제공하는 등, 유럽 시장에서는 자동 변속기를 대신하여 수동 변속기를 대체할 수 있는 주요 기술로 인식되고 있다.

2-3. 차량전자 기술 동향
차량 전자기술이라고 하면 흔히 일본 업체가 선도적인 위치를 차지하고 있다고 생각하기 쉽지만, 실질적으로 차량 전자화에 있어 선행 연구를 주도하고 있는 쪽은 유럽 업체들이다. 유럽 업체들은 지능형 자동차 또는 선진안전 차량(Advanced Safety Vehicle)이라 불리는 차량 안전 기술 및 HMI(Human-Machine Interface)기술에 많은 관심을 보여 왔으며, 이에 기반 기술이 되는 센서, 소프트웨어 아키텍쳐 분야에 지속적인 투자를 하고 있다.

Infineon사는 Bosch사 및 Continental사와의 협력을 통해 차량용 저가형 레이더 장치 및 시스템을 개발하는 프로젝트를 진행 중이며, 목표는 전 차량 세그먼트에 장착 가능한 레이더 시스템의 개발이다. 제작 단가를 낮추기 위해 현행 24GHz 대비 76~81GHz 대역으로 개발하고 있다. 각 사의 역할은 Infineon사는 77GHz SiGe(실리콘 게르마늄) 레이더 칩 개발, Bosch사는 레이더 칩을 이용한 77GHz 레이더 시스템의 개발, Contienetal사는단거리용 79GHz 레이더 시스템의 개발을 맡고 있으며, 향후 저가로 차량에 탑재하여 차간 거리 제어 등 차량의 주행 안정성을 향상 시키는 것이 목적이다.
Bosch사는 효과적인 ESP 제어를 위한 신형 SMI540 센서를 개발하였으며, 2010년 2분기에 대량 생산 예정이다. 이 센서는 차량 동역학 제어를 위한 MIMU(Micromechanical
Inertia measurement Unit)로 3D 센서를 적용하여 3개 차량 운동 축(전/후, 좌/우, 회전축)을 동시계측 가능하다. 본 센서를 활용하여 주행 중 가속/경사도의 측정이 가능하므로 향후 ESP(Electrical Safety Program) 분야를 포함한 차량 안전 제어 분야에 폭넓게 적용될 것 기대되고 있다.

전 세계적인 하이브리드 전기차 및 전기자동차 개발 분위기에 호응하여, 유럽 내 부품 업체들도 관련 부품의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. Continental사에서는 전기자동차용 PT을 완성차 업체에 공급하기 위하여 2011년을 목표로 대량 생산에 대응하기 위한 준비를 하고 있는데, 외부여자형 동기모터(Externally Excited Synchronous Machine)를 60kw/120kW로 2개 모델을 개발 중에 있으며, 이에 대응하는 2세대 인버터 시스템을 개발하였다. 본 인버터 시스템은 기존 대비 30% 정도 부피를 절감하였으며, DC/DC컨버터를 내장하여 생산 비용을 낮춘 것이 특징이다.

3. 결론
이상으로 지난 2009년의 유럽 자동차 업계의 기술 개발 동향에 대해서 간략히 알아보았다. 상술한 것처럼 유럽 자동차 업계는 전통의 기술력을 바탕으로 환경기술/파워트레인/차량전자기술 등에 걸쳐 활발한 기술 개발을 추진하고 있다. 향후 본 지면을 통해 다양한 분야의 유럽기술 개발 동향을 소개드릴 것을 약속드리며 이 글을 마치고자 한다.