환경 규제 강화로 자동차 시장에 전기차 등장

화석연료의 고갈과 지구온난화에 대응하기 위해 환경규제가 강화되었다. 전기차가 그런 규제를 벗어날 수 있는 친환경 자동차로 부각되면서, 세계 각국은 친환경 자동차 시장을 선점하려는 경쟁을 벌이고 있다. 전기차는 대기질 개선과 소음 완화 등 즉각적인 환경개선 효과가 높고, 장기적으로 기후대응 변화 및 에너지자립도 강화에도 기여할 수 있다.

전기차는 연료비용이 내연기관 차보다 저렴해 개인 구매자들이 운영비용을 절감할 수 있다. 100km 주행시 연료 절감액은 약 11,380원으로 주행거리가 길수록 절감액은 더 커진다. 탄소 배출량도 내연 기관차 대비 100km 주행시 약 3.2 KgCO² 정도 낮은 수준이다. 반면 전기차의 단점은 1회 충전으로 주행가능한 거리가 내연기관의 약 20% 수준으로 짧고, 차량 구매비용이 높다는 점이다. 그러나 전기차의 1회 충전 주행거리인 130km는 일상적인 통행의 약 97%가 왕복 80km 이내라는 점에서 하루 동안 운행하기에는 충분한 거리라 볼 수 있다.

잠재적인 시장 수요가 형성되면서 닛산, GM, BYD 등 완성차 업체들은 다양한 전기차를 선보이고 있다. 미국의 경우 2016년도에 순수 전기차 14개 종류가 출시될 예정이고, 우리나라는 약 7개가 시장에 출시될 예정이다. 전기차 분야의 뚜렷한 변화는 더 이상 자동차시장이 자동차 완성업체가 주도하는 시대가 아니라는 것이다. 아이폰을 만들었던 애플도 전기차 로드맵을 발표하면서 미래형 개인수송 부분의 선두 주자인 전기차를 자체 개발하겠다고 한다.

애플은 아이폰을 개발하면서 축적된 배터리와 센서, 하드웨어와 소프트웨어의 통합기술을 전기차에 적용한 ‘타이탄(Titan)' 프로젝트에 착수하여 2019년 출시를 목표로 자동차산업에 본격 진출할 기회를 만들고 있다. 이제 자동차와 정보기술(IT)의 경계는 없어지고 자동차는 움직이는 IT기기로 변신하고 있다.

안전규제, 편의성 강화에 대한 시장 요구로 자동차 시장에 자율주행차 등장

교통인명 사고를 줄이기 위한 목적으로 미국의 NCAP, 유로 NCAP 등 자동차 안전규제가 강화됨에 따라 자동차는 차량에 장착된 다양한 센서를 이용해 차량의 안전도를 높이는 방향으로 진화해왔다. 미국, 유럽, 일본 등의 자동차 완성업체는 첨단운전지원시스템(ADAS)를 개발해 차선이탈방지, 차간거리유지, 능동자세제어 등의 안전서비스 기능이 탑재된 자동차를 출시해왔다. 또한 자동차 운전에 대한 부담을 줄이고 운전의 편의성을 높이기 위한 다양한 인포테인먼트 기능이 신차에 적용되고 있다.

검색엔진을 개발하는 정도로 세상에 알려졌던 구글이 무인자동차를 개발하여 시연을 하면서 자동차 분야는 더 이상 자동차 완성업체의 영역에 머무르지 않고 IT 기술 업체가 연구개발에 참여하는 무한경쟁의 장으로 변모하였다. 구글이 도요타의 프리우스를 개조해 만든 무인자동차가 일반도로 주행 실험에 성공한 것은 자동차 분야에 지각변동을 일으켰다. 세계는 인간의 운전 조작 없이 목적지까지 자율 주행하는 차량에 열광하였다. 2012년 5월 무인 자동차(구글카)가 미국 네바다주에서 세계 최초로 자동차 운전면허를 취득하기에 이르렀다. 이제 자동차도 운전 면허를 발급받은 운전자가 된 것이다.

미국 도로교통안전국(NHTSA)은 자율주행차가 자동차 시장에 등장함에 따라 이러한 차가 보편화될 것에 대비해 자동차의 자동화 수준을 5단계로 정의했다. 운전자가 항상 차량을 직접 제어하고 책임을 지는 비자동화단계인 수준 0부터 특정 주행환경에서 자동차가 모든 안전기능을 제어하는 제한된 자율주행단계인 수준 3, 어느 환경에서든 자동차가 모든 안전기능을 제어하고 돌발상황에 직접 대응하는 완전 자율주행단계인 수준 4로 구분했다.

자율주행차는 수준 2까지는 시장에 도입되고 있으며, 수준 3은 2020년부터 상용화되고, 수준 4는 2030년부터 시장이 형성될 것으로 전망된다. 구글차는 아직 모든 도로환경에서 자율주행을 구현하지 못했다는 점에서 수준 3에 위치한다. 구글은 애플과 달리 차량을 자체적으로 생산할 계획이 없이 안드로이드 운영체제 기반으로 자율주행차를 일종의 모바일 기기로 만들 계획 인 것으로 보인다.

자율로 운전하는 전기차의 등장과 미래 변화 전망

자율주행 기술에 대한 사회적 기대와 요구가 점점 커짐에 따라 전기차를 생산하던 완성업체는 자연스럽게 자율주행 기능이 탑재된 전기차를 선보이고 있다. 실제로 테슬러는 레이더와 보행자를 인식할 수 있는 카메라, 360도 영역을 탐지하는 울트라 소닉 음파 탐지기, GPS와 실시간 교통정보 등 데이터 통합시스템 기능이 탑재된 전기차 'Model D'를 선보였다. 프랑스 기업인 EasyMile 또한 전기자율주행 차량인 'EZ10'을 선보였다. 앞으로 몇년 내에 자율주행 전기차가 시장에 등장할 것으로 기대된다.

전기차에 자율기능 기능이 탑재되면, 자동차 스스로 충전상태, 잔여 충전상태에서 주행할 수 있는 거리, 노선상의 충전위치 정보를 관련된 정보 등을 파악하고, 충전소에서 자동주차하고 충전하는 것이 가능해진다. 충전지역의 위치, 충전소 예약 기능과 같은 충전환경과 관련된 주요 시설물, 역, 공항, 터미널, 호텔 등의 정보를 제공받고 경로를 선택하는 비교적 복잡한 의사결정에는 인공지능(AI) 기능이 추가되어 스스로 도로교통 환경을 학습하고 예측하여 최적의 충전소를 선택할 수 있게 될 것이다. 자율주행이 가능한 전기차는 궁극적으로 전기차가 기능적으로 갖는 한계를 극복할 수 있도록 교통정보센터, 스마트그리드 등의 전력관리센터 등과 연계되어 전기소모를 최소화하고 안전이 확보된 경로를 AI를 통해 안내받을 수 있는 날이 곧 도래할 것으로 예상된다.

이를 위해서는 자율주행 전기차 네트워크 시스템이 필요하며, 전기차와 스마트그리드 시스템이 연결되어야 한다. 전기차는 이동 기지국이 되고, 각 지역에 설치된 기지국 혹은 중계국을 통해 통행정보가 전달된다. 자율주행 전기차에게는 충전정보 등 각종 편의정보를 제공하고, 스마트그리드 전력관리센터에는 도로 상의 주요 영역에서 주행중인 전기차의 전력사용 정보를 제공한다. 전기차로 인한 전력 사용량이 폭증하는 것을 예방하고 도시 내의 전력 공급을 원활하게 유지관리 하도록 관리한다. 차량별 통행정보는 전기차 서비스센터로 전달되어 통행 및 전기이용 통계가 집계되어 스마트그리드 센터로 전달된다. (<그림> 참조).

그림. 전기차 주행행태 기반 스마트그리드 연계 개념

또한 자율주행이 가능한 전기차의 등장으로 새로운 교통서비스가 창출될 것으로 예상된다. 자율주행 기술이 진화하면서 운전자가 없이 운행되는 택시, 승하차 하는 사람을 인식하여 무인으로 운행되는 버스, 공유차량이 스스로 본래의 주차장으로 운전해 가는 차량 공유 시스템, 자동 주차하면서 충전도 해주는 승용차가 현실에 등장할 것이다. 또한 전기차와 전기차가 군집주행하면서 에너지를 효율적으로 공유하는 것도 상상할 수 있겠다.

향후 도로•교통운영관리는 C-ITS의 능동적 교통관리시스템을 넘어 자율주행 전기차와 도로충전 인프라가 연동되어 구현되는 교통관리 자동화와 자율적 제어를 지향하며 나아가게 될 것이다.

김규옥

한국교통연구원 연구위원