◎ 도서소개

전세계적인 연비 규제와 CO₂ 배출 규제의 강화로 전기차(xEV) 시장이 급성장하고 있다.
이미 상용화 단계에 들어선 전기차(xEV)는 2038년에 세계 신차 판매 대수의 50% 비중을 차지하게 될 것이며, 이후 2050년의 비중은 약 90%에 이를 것으로 예측되고 있다.2019년(1~11월) 세계 전기차(BEV, PHEV) 판매 실적은 약 194만 대(전년 동기 대비 12.3% 성장)로, 신차 대비 점유율이 2.2%로 나타나고 있다.
전기차는 기술의 발전과 인프라의 보급에 따라 하이브리드 전기차(HEV) → 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV) → 순수 전기차(BEV)로 점차 발전하고 있다. 이에 각국 정부들도 이미 연차별 전기차(xEV) 보급 목표를 중장기적으로 수립하고 보조금 지급, 충전인프라 구축 등 다양한 활성화 정책을 적극적으로 펼치고 있기에 전기차(xEV) 시장은 빠르게 성장하고 있다.
EV는 차체 구조가 매우 간단하며, 사용되는 부품의 수가 크게 감소한다는 특징을 가지고 있다. 기존의 내연기관 자동차는 부품이 많아서 조립하기 어려우며, 부품을 제조하는 계열 회사 간의 조화가 매우 중요했다. 이것은 새롭게 사업을 시작하고자 하는 기업에 있어 매우 큰 장벽으로 작용하였다.
반면, 부품이 적은 EV(전기차)에 대해서는 진입 장벽이 낮기 때문에, 높은 기술력을 가진 기업이 사업을 시작하기에 상대적으로 용이하다고 평가되고 있다.
이러한 변화는 자동차 산업의 전반적인 구조 변화로도 이어지게 될 것이다. 위 설명처럼 차체 구조가 심플해짐으로써, 자동차를 완성하는 기업을 정점으로 두고 그 아래에 계열회사들로 이루어져 있던 기존 산업 구조의 중요성이 감소하여, 혁신적인 기술이나 제품을 가진 기업이 새롭게 형성되는 서플라이 체인에 참여하는 것이 가능해질 것으로 보인다.
한편, 국내 순수전기차(BEV) 누적 보급대수는 올해 10만대를 넘어설 것으로 예상되고 있으나, 부품기업의 낮은 기술 경쟁력과 관련 투자 저조로 시장 확대를 장담하기는 어려운 상황이다. 게다가 최근에는 한전이 충전요금 할인 중단 계획을 발표하면서 충전인프라 구축 사업도 축소될 위기에 봉착해 있다.
한편, 세계 수소연료전지차(FCEV) 보급 규모는 2025년 기준 약 130만 대, 수소 충전소도 총 2,000개소 이상의 규모까지 확대될 것으로 전망되고 있다. 국내 수소자동차 누적 보급대수는 3,436대(2019년 10월 기준) 규모이다.
수소연료전지차를 상용화되기엔 아직 수소탱크의 위험성, 미흡한 인프라 등의 선결과제가 많지만, 향후 친환경차 주도권 경쟁이 하이브리드→전기차→수소연료전지차 순으로 진행되어, 수소차가 친환경차의 최종 목적지라는 점에는 그다지 이견이 많지 않다.
연료전지는 승용차 이외에도 다양한 운송 분야에 적용되고 있다. 예를 들어, 중국은 2019년까지 이미 400대가 넘는 연료전지 버스를 보유하였으며, 또한, 독일에서는 800km 범위의 수소 열차 2대가 가동되고 있다.
이에, 수소차 주도권 경쟁에서 우위를 차지하기 위하여 글로벌 완성차 업체들은 이미 합종연횡에 나서고 있다. BMW는 도요타와 수소차 기술을 공동 개발하기로 했고, GM은 혼다와 수소전기차 엔지니어링 팀을 통합하였고, 독자적인 기술력으로 수소차를 완성한 현대기아차도 에어리퀴드(Air Liquide, 산업용 가스회사),  넬(Nel, 수소 충전 설비회사), 니콜라(Nikola, 수소전기트럭), 쉘(Shell, 에너지 및 석유), 도요타(Toyota)와 상용 수소전기차의 대용량 고압충전 표준 부품 개발을 위한 글로벌 컨소시엄 구성 및 양해각서(MoU)를 체결했다. 해당 컨소시엄은 상용 수소전기차의 확산 가속화와 대용량 수소충전 기술의 표준화를 위해 대응한다는 계획이다.
이에, 우리 정부는 이미 2019년 1월에 ‘수소 경제 활성화 로드맵’을 발표하고, 2022년까지 내수와 수출을 포함해 8만 1천여 대의 수소승용차, 2,000여대의 수소버스를 만들 계획이며, 전국에 310개의 수소충전소도 구축한다는 구체적인 목표를 추진중에 있다.
하지만, 수소 생산에 있어 생산비용이 높아 아직 시장 경쟁력을 갖추지 못한 문제점을 안고 있으며, 수소차 사업의 가장 중요한 인프라인 수소충전소는 국내에 연구용을 포함하여 총 31개(2019년 10월 기준)에 불과하고, 수소충전소 확충 문제는 비용과 부지 문제 등으로 인하여 차질을 겪고 있는 실정이다.
이에, IRS글로벌은 전기차(xEV), 수소연료전지차(FCEV), 플러그인 하이브리드(PHEV) 관련 산업에 관심이 있는 기관ㆍ업체의 실무담당자들에게 연구개발, 사업전략 수립의 기초자료를 제공하기 위하여 본서를 기획하였다.
모쪼록 조금이나마 도움이 되기를 기대해본다.

◎ 목차

Ⅰ. 국내외 환경ㆍ연비규제와 친환경자동차 시장동향

1. 국내외 기후변화와 연비규제 동향
  1-1. 기후변화와 국내외 대응 동향
    1) 기후변화와 지구온난화
    2) 글로벌 이상기후 현황
      (1) 지구 온실가스 농도 증가
      (2) 평균 기온 상승 지속
      (3) 기상재해로 사회ㆍ경제적 피해액 증가
    3) 주요국별 기후변화 대응 동향
      (1) 보편적 신기후ㆍ대응체계(파리협정) 출범
      (2) 주요국의 기후변화 대응 동향
    4) 온실가스, 기후변화 국내 대응 동향
      (1) 국내 온실가스 배출 현황
      (2) 국내 기후변화 대응 경과
      (3) 주요 성과
  1-2. 글로벌 연비 규제 및 개선 동향
    1) 주요국 연비와 CO₂배출 규제
      (1) EU
      (2) 미국
      (3) 중국
      (4) 일본
    2) 국내 연비 기준 및 정책 동향
      (1) 주요 연비ㆍ배출가스 정책
      (2) 자동차 평균에너지소비효율기준 및 온실가스 배출허용기준
    3) OEM별 연비 개선 현황

2. 글로벌 친환경차 차종별 시장 규모와 동향
  2-1. 경량급 자동차
    1) 보급대수
      (1) 자동차
      (2) 경상용차
      (3) 수소연료전지차
    2) 판매 및 시장 점유율
      (1) 자동차
      (2) 경상용차
    3) 충전 인프라
      (1) 개인 충전기
      (2) 공공 충전기
  2-2. 도시 교통용 소형 전기차
    1) 보급ㆍ판매대수
      (1) 이ㆍ삼륜차
      (2) 저속 전기차
    2) 충전 인프라
  2-3. 버스
    1) 보급ㆍ판매대수
    2) 주요 전기버스 조달 체계
      (1) 중국의 선전과 다른 도시
      (2) Schipol 공항과 네덜란드 도시들
      (3) 중남미 - 산티아고와 칠레 도시들
      (4) 인도 도시
    3) 충전 인프라
  2-4. 트럭
    1) 보급ㆍ판매대수
    2) 충전 인프라

Ⅱ. 국내외 전기차(xEV) 기술개발 현황과 향후 전망

1. 전기차(xEV) 개발 동향과 시장 전망
  1-1. 주요 전기차(xEV)별 기술 개요
    1) 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)
      (1) 개념 및 구조
      (2) 분류
      (3) 구동 원리
      (4) 특징
    2) 순수전기차(BEV) 기술 개요
      (1) 기술 개요
      (2) 순수전기차(BEV) 개발 이력
  1-2. 전기차(BEVㆍPHEV) 주요국별 시장 규모 및 판매 동향
    1) 글로벌 시장 규모 및 전망
      (1) 전기차(xEV) 시장 확대
      (2) 지역별 전기차(xEV) 시장 전망
    2) 연도별ㆍ모델별 판매 동향
      (1) 2017년
      (2) 2018년
      (3) 2019년
    3) 주요국별 판매 동향
      (1) 중국
      (2) 유럽
      (3) 미국
      (4) 네덜란드
      (5) 독일
      (6) 프랑스
      (7) 노르웨이
      (8) 일본
      (9) 인도
    4) 국내 전기차(xEV) 시장동향과 전망
      (1) 시장 규모와 전망
      (2) 업체별ㆍ모델별 판매 동향
      (3) 지자체별 전기차 보급 및 보조금 동향
      (4) 중소기업 전기차 출시 동향
  1-3. 초소형 전기차 개발 및 시장 동향
    1) 국내외 분류 및 안전 기준
    2) 국내외 시장 동향과 전망
    3) 국내외 개발 및 추진 동향
    4) 주요 초소형 전기차 제품 분석
      (1) Twizy
      (2) D2 EV
      (3) i-Road
      (4) COMS
      (5) Hiriko
      (6) Armadillo-T
      (7) Morgan EV3
      (8) Microlino
      (9) EG6330K
      (10) CEVO-C
      (11) DANIGO
  1-4. 전기스쿠터 분야 개발동향과 시장전망
    1) 전기스쿠터 개황
      (1) 전기스쿠터 개념
      (2) 기준
    2) 글로벌 전기바이크 시장 동향과 전망
      (1) 시장 규모와 전망
      (2) 주요 이슈
      (3) 향후 전망
    3) 주요국별 시장동향과 최근 이슈
      (1) 중국
      (2) 대만
      (3) 인도
      (4) 미국
    4) 국내 개발 동향과 시장(보급) 전망
      (1) 국내 시장 규모와 동향
      (2) 향후 보급 계획
      (3) 주요 업체별 동향
      (4) 충전인프라(배터리공유스테이션) 추진 동향
  1-5. 전기버스 시장 동향과 전망
    1) 주요국별 시장 동향과 전망
      (1) 세계 시장 동향과 전망
      (2) 중국 시장 동향
      (3) 미국 시장 동향
    2) 국내 시장 동향
      (1) 보급 동향
      (2) 2020년 전기버스 보조금 현황
      (3) 전기버스 구매가이드
      (4) 보조금 지급 대상인 전기버스
    3) 주요국별 전기버스 관련 지원 현황
      (1) 중국
      (2) 유럽
      (3) 미국

2. 주요국별 전기차(xEV) 관련 정책 추진 동향
  2-1. 중국
    1) 차량에 관한 지원 정책
    2) 산업 육성 정책
  2-2. 유럽연합(EU)
    1) 차량에 관한 지원 정책
    2) 산업 육성 정책
  2-3. 인도
    1) 차량에 관한 지원 정책
  2-4. 미국
    1) 차량에 관한 지원 정책
    2) 산업 육성 정책
  2-5. 캐나다
  2-6. 일본
    1) 차량에 관한 지원 정책
    2) 산업 육성 정책
  2-7. 영국
    1) 자동차 배기가스 규제
    2) 가솔린, 디젤 차량 판매 금지
    3) 전기차 육성 정책
  2-8. 프랑스
    1) 주요 규제
    2) 자동차산업 육성 종합 정책
    3) 자동차 산업 5개년(2018-2022년) 전략 계획서 발표
  2-9. 노르웨이
  2-10. 독일
    1) 전기자동차법의 주요 내용
  2-11. 네덜란드 동향
  2-12. 중남미 지역
  2-13. 한국
    1) 미래 신성장산업 전기자동차 산업 발전방향
    2) 전기차 구매 보조금

3. 수소연료전지차(FCEV) 개발 동향과 시장 전망
  3-1. 수소연료전지차(FCEV) 기술 개요
    1) 개념
    2) 분류
    3) 주요 특징
      (1) 장점
      (2) 단점
    4) 구조
      (1) 스택(Stack)
      (2) 운전장치
      (3) 전장장치
      (4) 수소저장장치
    5) 구동원리
    6) 안전성
      (1) 안전관리가 확보된 분야
      (2) 안전성
  3-2. 주요국별 수소연료전지차(FCEV) 관련 정책 추진 동향
    1) 중국
      (1) 연료전지 정책 추진 동향
      (2) 수소연료전지차(FCEV) 시장
      (3) 수소 공급 인프라의 보급
      (4) 승용차 시장으로 확대
      (5) 해외 기업과의 협업 및 기대
    2) 일본
      (1) 그간의 정책 추진 동향
      (2) 수소ㆍ연료전지 전략 로드맵(3차)
    3) 미국
      (1) 수소차 관련 정책 및 시장 동향
      (2) 수소에너지 관련 정책 및 시장 동향
    4) 유럽
      (1) EU 정책 추진 동향
      (2) 수소버스 도입 프로그램
      (3) 주요국별 정책 및 시장 동향
    5) 한국
      (1) 그간의 정책 추진 동향
      (2) 수소경제 활성화 로드맵
      (3) 수소버스 도입 및 지원
      (4) 2020년 수소차 지원 정책
  3-3. 수소연료전지차(FCEV)의 시장전망과 개발동향
    1) 국내외 수소연료전지차(FCEV) 시장 동향과 전망
      (1) 세계 수소연료전지차(FCEV) 시장 동향과 전망
      (2) 수소차와 전기차 비교
      (3) 국내 수소연료전지차(FCEV) 보급 동향과 목표
    2) 국내외 수소연료전지차(FCEV) 개발 동향
      (1) TUCSON ix Fuel Cell (현대차)
      (2) NEXO (현대차)
      (3) MIRAI (토요타)
      (4) Clarity (혼다)
      (5) h-tron quattro concept (아우디)
      (6) TOYOTA Fine Comfort Ride (토요타)
    3) 국내외 수소충전소 구축 동향
      (1) 수소충전소 개요
      (2) 글로벌 수소충전소 동향
      (3) 국내 수소충전소 현황 및 계획

Ⅲ. 이차전지ㆍ연료전지 국내외 기술개발 현황과 향후 전망

1. EV용 이차전지 시장 및 주요 소재 수요 전망
  1-1. EV용 전지 개요와 표준화
    1) 리튬 이차전지 기술 개요
      (1) 개념
      (2) 원리 및 구조
      (3) 생산 공정
      (4) 장애 요소
    2) EV용 전지에 관한 주요 국제 표준(IEC 62660)
      (1) 개요
      (2) LIB 안전요건
  1-2. 국내외 시장 동향과 전망
    1) 시장규모 및 업체 점유율
      (1) 시장규모
      (2) 업체 점유율
      (3) 한ㆍ중ㆍ일 주도 현황
      (4) 유럽 시장 확대 전망
      (5) 주요 업체별 대응 동향
    2) 4대 소재별 국내외 제조업체의 시장점유율과 서플라이체인
      (1) 양극활물질
      (2) 음극활물질
      (3) 분리막
      (4) 전해질
    3) 전기차 배터리 밸류체인
    4) 전기차 활성화를 위한 향후 과제
      (1) 부족한 천연자원 환경에서 배터리 생산
      (2) 전지의 재활용 및 재사용
      (3) CO2 배출량 : BEV와 ICEV
  1-3. 주요 EV용 이차전지 연구개발 현황
    1) 리튬이온전지
      (1) 최근 연구개발 동향
      (2) 주목할만한 동향
      (3) 향후 과제
    2) 전고체전지
      (1) 최근 연구개발 동향
      (2) 주목할만한 동향
      (3) 향후 과제
    3) 리튬 공기전지
  1-4. EV용 금속 소재별 수요와 공급 동향
    1) 니켈 수요 및 공급 동향
    2) 코발트 수요 및 공급 동향
      (1) 전지 개발
      (2) 콩고민주공화국(DR 콩고)
      (3) 기타 수급
    3) 리튬 수요 및 공급 동향
      (1) 공급과 수요 추이
      (2) 주요 업체(SQM) 동향
    4) 흑연 수요 및 공급 동향
    5) 실리콘 생산량 동향

2. 연료전지 주요국별 개발동향과 시장전망
  2-1. 연료전지 개요
    1) 연료전지 개념과 원리
      (1) 개념과 개발 이력
      (2) 연료전지 작동원리
    2) 연료전지 시스템 구조
      (1) 개질기(Reformer)
      (2) 스택(Stack)
      (3) 전력변환기(Inverter)
      (4) 주변보조기기(BOP, Balance of Plant)
    3) 연료전지 장단점 및 이차전지와의 차이점
      (1) 연료전지의 장ㆍ단점
      (2) 발전용 연료전지의 장ㆍ단점
      (3) 수소연료전지차로서의 장ㆍ단점
      (4) 이차전지와의 차이점
    4) 연료전지의 분류
      (1) 인산형 연료전지(PAFC)
      (2) 용융탄산염 연료전지(MCFC)
      (3) 고체산화물 연료전지(SOFC)
      (4) 고체고분자 연료전지(PEFC)
  2-2. 국내외 연료전지 시장 동향과 전망
    1) 세계 연료전지 시장 동향과 전망
      (1) 세계 연료전지 시장 동향과 전망
      (2) 용도별 시장 규모 전망
      (3) 지역별 시장규모 전망
      (4) 종류별 시장 전망
    2) 주요국별 수소ㆍ연료전지 활용 동향
      (1) 독일
      (2) 미국
      (3) 중국
    3) 국내 연료전지 시장 동향과 전망
  2-3. 주요국별 연료전지 촉매 연구개발 현황
    1) 주요국별 최근 동향
    2) 주요 분야별 개발동향
      (1) 코어 셸 촉매
      (2) 합금촉매
      (3) 카본계 촉매
      (4) 금속산 질화물
    3) 핵심 기술 과제
    4) 주요국별 기초연구/응용연구 현황 비교
      (1) 일본
      (2) 미국
      (3) 유럽
      (4) 중국
      (5) 한국

Ⅳ. 국내외 EV용 충전인프라 기술개발 현황과 향후 전망

1. 전기차용 충전인프라 기술 개요
  1-1. 구성
    1) 전력공급설비
    2) 충전기
    3) 인터페이스
    4) 충전정보시스템
  1-2. 전력공급설비
    1) 전력공급 방식에 따른 분류
    2) 인입구 배선
    3) 분전반
      (1) 누전차단기
      (2) 배선용차단기
4) 전기계기
  1-3. 충전기 분류
    1) 충전 속도
    2) 설치 유형
    3) 충전 방식
    4) 전기차 차종별 충전방식
  1-4. 충전정보시스템
  1-5. 충전요금

2. 주요국별 전기차용 충전인프라 정책 추진 동향과 시장 전망
  2-1. 국내외 전기차용 충전인프라 시장 동향과 전망
    1) 글로벌 충전인프라 시장 규모 및 전망
      (1) 세계 충전인프라 구축 현황
      (2) 지역별 구축 전망
      (3) 급속충전기ㆍ완속충전기(개인용)의 보급 현황
      (4) 무선충전시스템의 보급 현황
      (5) 배터리 교환 시스템의 보급 현황
    2) 국내 충전인프라 구축 동향 및 계획
      (1) 구축 동향
      (2) 2020년 구축 계획
      (3) 최근 충전요금 동향
    3) 국내 충전인프라 관련 최근 이슈
      (1) 충전서비스 사업자 개방형으로 전환
      (2) 충전 공동이용(로밍) 서비스
      (3) 블록체인 전기차 충전소
      (4) 충전 로봇
      (5) 셀프 충전
  2-2. 주요국별 충전인프라 보급 현황과 정책 추진 동향
    1) 중국
    2) 유럽연합(EU)
    3) 인도
    4) 일본
    5) 미국
    6) 영국
      (1) 전기차 충전시설 인프라 구축 보조금(OLEV grant)
      (2) 전기차 충전기 설치 현황
    7) 독일
    8) 프랑스
    9) 노르웨이

3. 충전인프라 관련 표준화 동향
  3-1. 글로벌 표준화 동향
    1) EV 충전기 표준
      (1) 하드웨어
      (2) 커뮤니케이션 프로토콜
    2) 주요국별 충전 방식
    3) 표준화 경쟁 구도
    4) 일본 차데모와 중국 급속충전규격 공동 개발 합의
  3-2. 일본 표준화 추진 동향
    1) 전반적인 동향
    2) DC 충전 시스템(컨덕티브)
  3-3. 국내 표준화 동향
    1) 충전방식 일원화
    2) 전기자동차 충전기 관련 표준
      (1) 완속충전기
      (2) 급속충전기
      (3) 단말 장치(공용충전기의 경우에 한함)