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[오토저널] 자동차 파워트레인 전망과 현대케피코 전략

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2019-10-31 17:13:41

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2015년 폭스바겐의 배출가스 조작사건 이후 자동차의 친환경성은 범국가적 관심사가 되고 있다. 각국은 배출가스 규제를 강화하고, 내연기관은 배척대상이 되기 시작하였다. 독일은 구형디젤차의 운행을 제한하고, 2030년에는 내연기관 차량판매금지를 검토 중이며, 영국, 프랑스 등 유럽 주요국가들도 시기만 다를 뿐 동등의 규제책을 선언하였다. 가까운 중국도 판매금지 시기를 검토 중이며, 전기차(하이브리드 포함)의 의무비율을 연도별로 확대해 나갈 계획이다.

 

그러나 전기차의 약진에도 불구하고 순수 배터리 전기차의 판매대수는 2017년에 전체 판매대수의 1.5%, 2018년에도 2.0% 수준을 넘지 않을 것으로 전망되고 있다. 글로벌 마켓 조사기관인 IHS(2017년)에 따르면, 2030년까지도 하이브리드를 포함한 내연기관 탑재차량은 전체 판매대수의 95% 수준일 것으로 예상하고 있다. 이는 배터리 가격 및 희토류 수급불안, 충전인프라 확보 등 순수 전기차의 시장 성장에 불안요소를 무시할 수 없기 때문이라 할 수 있다.

 

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주요 자동차 제조사들은 비용대비 효과 높은 하이브리드가 단기적으로 가장 현실적 대안으로 판단하고 있으며, 내연기관의 열효율 개선을 위한 연구개발을 추진하고 있다. 닛산의 엔진실린더 가변압축기술, 도요타의 앳킨슨 사이클, 마쯔다의 압축착화 기술 등이 그러하다. 또한 전력소모가 많은 벨트구동형 부품의 전동화가 추진중이며 전동식 냉각펌프 및 오일펌프가 그러한 예다.

 

●내연기관의 고효율화 기술 개발
이러한 자동차 파워트레인 전망에 맞춰 현대케피코는 지속적 성장과 도약을 위해 연구개발에 심혈을 기울이고 있다. 앞서 현대케피코는 외국기술에 의존해온 엔진 정밀 제어의 핵심제품인 인젝터, 고압펌프, 전자식 쓰로틀밸브, 고압센서를 독자개발에 성공하여 2015년부터 양산하고 있으며 이에 멈추지 않고 기술 고도화를 추진하고 있다.

 

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엔진의 고압화는 분사 연료의 미립화 및 난류운동에너지를 증가시키고 연료-공기 혼합기 형성을 촉진시켜 엔진 연소 효율을 높여주며, 배기가스와 PN 저감에도 효과적이다. 이와 연계하여 초고압 환경에서 정밀 제어가 가능한 제어 부품을 선행적으로 개발하고 있다. 또한 더욱 빠르고 복합적인 통신이 요구되는 차량 환경에서 정확한 온도와 압력, 위치와 회전 수를 측정하는 다수의 센서를 개발중이며, 아직 외국 기술에 의존하고 있는 배기가스 측정 센서(산소센서)를 저전력 및 소형경량화를 목표로 독자 개발 추진하고 있다.

 

이외에도 흡입 공기 효율 개선을 위해 인터쿨러 일체형 흡기매니폴드와, 경량화 및 소형화를 목표로 플라스틱형 전자식 쓰로틀밸브를 선행 개발 중에 있다.


차량 전동화 기술 개발
강화되는 연비 및 배기가스 규제 대응을 위해서는 엔진 정지상태에서의 차량운행, 정밀제어가 필수적이며, 이로 인해 자동차 부품의 전동화/전장화가 급속히 진행되고 있다. 이는 엔진 제어 로직의 복잡성을 야기하므로, 각 전동 부품은 지능형으로 스스로 판단하고 구동되어야 한다. 현대케피코는 이러한 시장 요구를 인지하고 다수의 제어기 일체형 전동 부품과 이를 포함한 패키지 시스템의 개발을 추진하고 있다.

 

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현대자동차에서 세계최초로 개발한 CVVD시스템의 (Continuous Variable Valve Duration) 엔진 흡배기밸브 컨트롤 샤프트의 정밀 제어를 위한 스마트 구동기를 개발 중에 있으며, 향후 밸브트레인 내 일체화한 소형경량화 시스템으로 고도화할 계획이다. 또한 아이들 스탑, 코스팅 등에 의한 엔진 정지 상태에 변속기 유압 공급 보조를 위한 전동식 오일 펌프를 개발중이며, 주 공급 펌프를 연이어 개발할 계획이다. 그리고, 엔진 정지 상태에서의 냉각수 순환, 하이브리드 및 순수 배터리 전기차의 배터리 냉각을 위한 전동식 워터 펌프를 개발 중이며 향후 열관리 시스템으로 개발하여 시장에 출시할 예정이다.

 

이외에도 배기가스 재순환(EGR)밸브 및 이를 포함한 패키지 개발, 낮은 공기 흡입 압력이나 엔진 정지 상태에서의 연료탱크 증발연료 순환을 위한 퍼지 시스템을 개발 예정이다.


비자동차 분야를 위한 기술 개발
급변하는 자동차 파워트레인 시장에서의 리스크 해소와 기술 및 원가 경쟁력 확보를 위해 현대케피코는 비자동차 분야 진출을 고려하고 있으며, 승용차 분야에서 확보한 원천기술 기반으로 이륜차용 핵심 부품 개발을 추진하고 있다.

 

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이륜차 시장은 글로벌 약 5천만대 수준의 시장규모를 가지고 있다. 인도/중국 등 아시아 지역의 배기가스 규제 강화로 인해 전자식 엔진 제어 시스템이 급격히 확대 적용될 전망이며, 파워트레인의 전동화 또한 뒤따라올 것으로 보인다. 이와 연계하여 현대케피코는 글로벌 이륜차 시장 진출을 위해 정밀 연료 분사 및 흡배기 모니터링을 포함한 전자식 엔진제어 시스템과 전동 이륜차용 배터리 매니지먼트 제어기, 모터 구동 제어기, DC-DC 컨버터 제어기, 충전 제어기의 독자개발을 추진하고 있으며 구동 모터 및 배터리를 통합한 통합 시스템 패키지 개발을 통해 시장 접근성을 확보할 예정이다.

 

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파워트레인 시장에는 이른바 춘추전국시대가 도래하였으며 당분간 지속될 것으로 보인다. 순수 배터리 전기차는 도심운행 중심으로 확대되고 배기가스 규제 대응에 현실적 대안인 하이브리드차와 이에 병행해 순수 내연기관의 열효율 개선을 위한 기술 개발 또한 지속될 것이다. 수소 연료 전지차 시장의 발전도 무시할 수 없다. 이러한 미래의 불확실성은 기술 개발에 있어 많은 변동성을 유발할 것이며. 편중된 기술 개발보다는 큰 흐름을 보는 것이 필요하다. 현대케피코는 보유한 원천기술을 바탕으로 내연기관의 효율화 기술을 고도화할 예정이다. 또한 차량의 전동화 뿐만 아니라 이륜차 등 이른바 “전동화 블루오션”이 있을 것으로 보고, 이에 대한 기술 개발에 집중할 것이다. 새로운 변화에 대응하여 원천기술을 확대 및 배양하고 나아가 국가 기술경쟁력 확보에까지 기여해 나갈 것이다.

 

글 / 박정국 (현대캐피코)

출처 / 오토저널 2018년 11월호 (http://www.ksae.org)  

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