현대자동차

연구개발본부

1. 자동차 산업의 중요성

2. 미래자동차 제품혁신을 위한 노력

3. 맺음말

자동차산업의 중요성1

자동차 산업 - 산업중의 산업

Peter Drucker현대경영학을 창시하고체계적으로 수립한 경영학자

2만여 개의 부품을 하나로 조립하는기계 산업의 결정판으로, 자동차 산업은 전 방위 연계효과가 매우 큰 산업이다.

1 I 20

자동차 산업과 국민 경제

자동차산업은 대표적인 국가 기간산업이자 수출산업으로 우리 경제의 지속적인 성장 견인

직접고용 31 만명 (전체 제조업의 11.4 %), 간접포함 177 만명으로 전체 고용의 7.3 % 차지

자동차산업의 경제 비중자동차산업의 경제 비중 고용 창출고용 창출

구분 IT/전자 자동차

고용유발계수(생산 10억원당)

6.5 명 7.7 명

Ü 10 억원의 자동차가 팔릴 경우, 제조는 물론

판매, 서비스 등의 모든 관련 분야에서 고용 7.7 명 발생

- 고용 유발계수

자동차 산업175 조원

제조업1,508 조원

- 제조업

전체 생산 출하액의

11.6 %

- 제조업 부가가치의

11.1 %자동차 산업

53 조원

제조업 481 조원

- 전체 수출의

13 %자동차 산업722 억 달러(부품 포함)

전체 수출 5,596 억 달러

* 한국자동차산업협회 2012

* 한국무역협회 2013

직접 고용31 만명

전체 제조업 269 만명

- 직접 고용,

제조업의

11.4 %

직/간접 고용177 만명

국내 총 고용 2,424 만명

- 직/간접 고용,

국내 총 고용 인구의

7.3 %

2 I 20

현대·기아자동차의 글로벌 네트워크 (R&D 및 생산)

6 개국 13 개소 R&D 센터 및 10 개국 34 개소 생산공장 운영 중

3 I 20

중국기술연구소 일본기술연구소

국내 기술연구소 캘리포니아기술연구소

디트로이트기술연구소인도기술연구소유럽기술연구소

유럽 디자인센터 (현대)

유럽 디자인 센터 (기아)

남양

의왕

마북

40 %국내

8 %미국

4 %러시아

6 %체코

4 %터키

14 %인도

21 %중국

194 만 37 만20 만30 만 20 만 68 만 100 만

21 %중국

62 만

53 %국내

157 만

10 %슬로바키아

30 만

12 %미국

36 만글로벌 공장별 연간 완성차 생산능력

4 %브라질

18 만

현대·기아자동차 기업성과

2014 년 판매량 801 만대로 세계 5 위 (2010 년 5 위 진입)

4 I 20

글로벌 판매 (2014)

국내14.4%

(115만대)

해외85.6%(685만대)

(10여 년간 약 329 % 성장)

(단위 : 만대)

자료 : Global Insight, 각 사 발표자료

미래자동차

제품혁신을 위한 노력2

2025 자동차 산업의 변화

• 탄소배출 감소 요구증대로 친환경/경량소재,리싸이클 기술 보급 확대

환경 에너지 정보통신

• 에너지 효율성 증대를위해 에너지 저장/변환기술 부상

• 네트워크 기술 진화,디지털 기기 확산으로언제 어디서나손쉬운 정보접근 가능

인지과학

• 인간-기기 간상호작용 확대로직관성과 안정성 강화

자동제어/로봇

• 기계학습, 인공지능발전으로인간과 기기와의연동 가속화

2025 년 미래 자동차 기술 키워드

1 친환경차·고연비 2 스마트카 (자율주행·커넥티비티)

·연비/배기가스 규제 대응

- 친환경차 확산 및 기술 경쟁 심화

- 초경량 신소재 등 연비향상 기술 확산

·자율주행차 궁극의 안전기술로 인식, 상용화 확대

· 클라우드 기반 맞춤형 컨텐츠 및 웨어러블 등을 통한

원격제어 본격화

5 I 20

기술 환경 변화

1. 친환경차·고연비

2. 스마트카

미래자동차 제품혁신을 위한 노력

1. 친환경차·고연비 – 배경 및 규제 강화

온실가스 배출이 지속되면서 지구 온난화 가속 및 한파·가뭄 등 이상기후 급증

아마존 열대우림의 삼림 벌채아마존 열대우림의 삼림 벌채

되돌릴 수 없는 남극 빙하의 붕괴되돌릴 수 없는 남극 빙하의 붕괴

- 1988 년 이후 760,000 km2 손실

- 130,000 ∼ 200,000 km2 손실

- 해빙 속도 지속 증가

* Source : Research of Paulista State University in Brazil

* Source : IPCC, NASA etc.

6 I 20

* ICEV = 3 ∼ 4 tons of CO2/year

환경규제 강화 (각국의 CO2 규제 로드맵)환경규제 강화 (각국의 CO2 규제 로드맵)

37.8 mpg

46.6 130 g/km

95

17 km/ℓ

24.3

1. 친환경차·고연비 – 친환경차 시장전망7 I 20

1.6 2.1

5.11.92.6

1.21.40.27.9

2013 2015 2020 2025

자료 : His, 후지경제

2.2 %

3.0 %

7.6 %

15.2 %친환경차 판매비중

8.6

3.6

3.7

1.3

17.2 백만 대

HEV

PHEV

EV

FCEV

친환경차 시장은 ’13 년 190 만대 (2.2 %)

→ ’25 년 1,720 만대 (15.2 %) 규모로 급속 성장 예상

1. 친환경차·고연비 – 친환경차 기술발전 방향

현재는 내연기관의 효율화 및 연비개선 기술이 주목 받고 있으나,

HEV·PHEV·EV 단계를 거쳐 궁극의 친환경차인 FCEV로 발전

8 I 20

내연기관 효율개선내연기관 효율개선 하이브리드화하이브리드화 EV 출력 확대EV 출력 확대 연료전지화연료전지화

ICE

HEV

PHEV

FCEV

EV

다운사이징다운사이징

변속기 다단화변속기 다단화

차체경량화차체경량화

48 V 시스템48 V 시스템

고출력 배터리고출력 배터리

전기모터전기모터

파워 콘트롤러 시스템파워 콘트롤러 시스템

회생제동 시스템회생제동 시스템

고용량 배터리고용량 배터리

배터리 관리 시스템배터리 관리 시스템

전력반도체전력반도체

전기 급속충전 기술전기 급속충전 기술

연료전지 스택연료전지 스택

수소 탱크수소 탱크

BOP (APS, FPS, TMS)BOP (APS, FPS, TMS)

수소 인프라수소 인프라

1886 ∼ 1997 ∼ 2010 ∼ 2030 ∼

동력원 별주요 기술

1. 친환경차·고연비 – 친환경차 개발 이력 및 계획

현대·기아차는 2020 년까지 22 개 친환경차 모델 개발 예정

1

’15Sonata/K5

PHEV

2

3

양산

선행개발

차세대 친환경차

HEV

12PHEV

6EV

2FCEV

2

9 I 20

HEV ∼ FCEV까지 공통적으로 들어가는 핵심부품은 배터리·모터·인버터 임

동력 전동화의 핵심기술은 ‘고에너지 배터리’와 이를 제어하는 전력반도체에 있음

1. 친환경차·고연비 – HEV 10 I 20

친환경차 핵심부품친환경차 핵심부품

파우치

+/- 터미널

음극활물질 분리막

양극활물질

주요 부품 기술주요 부품 기술

50 100160

200 km300 km

500 km

납산 Ni-MH 리튬이온

차세대리튬이온

전고체 리튬공기

400

에너지밀도 (Wh/kg) 주행거리

- 전기차 주행거리 확대 목적 (300 km 이상)

- Li-ion 전지 전극 소재 개발 위주

- Beyond Li-ion 전지 개발 (Li-S, Li-Air, 전고체 전지 등)

● 배터리

● SiC / GaN 전력반도체 (WGB)

- 연비 5 ~ 10 %, 부품소형화 40 % ↓

Si

SiC

전기모터전기모터인버터인버터

배터리배터리

수소와 산소가 반응, 발생하는 전기에너지로 구동하는 궁극의 친환경차로 상용화 초기단계 진입

단기적으로 높은 부품가격과 수소 생산 및 구축 인프라가 장애 요인

1. 친환경차·고연비 – FCEV11 I 20

FCEV 핵심부품FCEV 핵심부품

연료전지연료전지

배터리배터리

전기모터전기모터

수소탱크수소탱크

상용화 이슈상용화 이슈

● 높은 가격

- 1 억원대의 초기 구입가격

→ 규모의 경제 확보 및

고가인 백금 대체물질 개발 필요 (백금 80 % 절감)

● 수소 충전 인프라 확대 필요

- 충전 인프라 미미(주유소 12,330 개 / 충전소 18 개, ’15 년)

- 충전소 건설 비용저감 방안 마련 필요(주유소 3 억원 / 수소충전소 30 억원)

·’13 년, 업계 유일 양산체계 구축

·’14 년, 국내 지자체 대상 판매 개시

미국 소비자 대상 리스 판매

·’20 년, 대중화 목표

현대차, FCEV 최초 양산현대차, FCEV 최초 양산

a 분리판

b 촉매층 (백금)

c 가스확산층

d 전해질막

a b c d

스택(셀 300 ∼ 400 개로 구성)

셀 구성

1. 친환경차·고연비 – 경량 소재12 I 20

연비규제 강화와 차량 중량 증가에 대응하기 위한 경량소재 적용 적극 추진

3.8 % 향상

8 % 향상

5 % 단축

* 경량화 10 % 달성 시 효과(승용 5 인승 1,500 kg 기준)

* TOYOTA TECHNICAL REVIEW

6 % 향상

1.7 배 향상

CO 4.5 %,

HC 2.5 %, NOx 8.8 % 감축

조향성능

샤시 내구수명

배기가스

연비

가속성능

제동거리

경량금속

CFRP 저가화

다종재질 기반경량화

신개념고분자 소재

• 재료해석 기반 신합금 개발

• 고강도·고강성 ·저가화

• 금속-고분자 하이브리드 접합

• 접합부 특성 평가 및 수명 예측

• 연속섬유 3차원 브레이딩 기술

• 자기보강 고분자 복합재

• 열가소성 기반 고속 성형공정

• 저가 프리커서 (PAN → Cellulose)

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-

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1. 친환경차·고연비 – 창의적 신소재/시스템13 I 20

첨단 나노기술 기반의 에너지 효율화 및 친환경 신소재 기술 빠르게 발전할 전망

에너지 효율향상 소재에너지 효율향상 소재

- 엔진 냉각손실 저감

Ÿ 다성분계 나노복합 코팅

Ÿ 저열용량 에어로겔 단열막

“소재의 나노급 구조 제어를 통한저가화 및 고기능화”

Ÿ 열 제어 소재- 친환경차 배터리팩 냉시동·방열 개선

- 고출력 엔진 마찰 저감

에너지 하베스팅에너지 하베스팅 친환경 바이오 소재친환경 바이오 소재

단열막 적용모식도

“태양광 및 차량 내 폐열의에너지 재활용”

Ÿ 반투명 태양전지 (現 솔라 패널)

- 페로브스카이트

(루프, 차체 등)

Ÿ 열전발전 소재 및 시스템

- 연비 10 % 향상 (1 kW 발전 시)

- 엔진 힛프로텍트 커버, 배기파이프 등

비정질 실리콘

“비식량 식물 자원 활용,산업용 소재 제조 및 부품화”

Ÿ 해양자원 활용 (홍조류),

바이오 슈가 제조

- 바이오 나일론 (엔지니어링 플라스틱)

- 폴리유산 복합재 (차량 내장재)

Ÿ 엔지니어링 바이오 소재 및복합재 제조

꼬시래기

바이오 플라스틱적용 범위촉매

고온용 고효율 열전발전

중온용저효율 열전발전

저온용 유기 열전발전

미래자동차 제품혁신을 위한 노력

1. 친환경차·고연비

2. 스마트카

2. 스마트카 – 자율주행 – 기술 동향

안전 및 운전 편의성을 동시에 추구하는 지능화된 안전기술 발전 가속화

14 I 20

Automated Manipulation

AdvancedDriver Assistant System

Autonomous Vehicle

Rain Sensing Wiper (’96)

Power Window (’40)

A/T (’40)

Automatic Headlamp (’60)

Ç ACC (’92/’99)

LDWS (’92) È

Ç AutomaticParking (’03)

BSD (’07) È

부분 자율주행 자동차(’14)

완전 자율주행 자동차 (?)

과거

현재

미래

2. 스마트카 – 자율주행 – 기술 동향 (現 ADAS 양산기술)

제한적이지만 자율주행을 위한 종횡 방향 인지·제어 기술은 안정성 검증을 통해 상용화 진행중임

15 I 20

운전자 지정 속도에 따라전방 차량과의 거리 유지 주행

Adaptive Cruise Control

충돌 위험 시 비상제동을 통해충돌 회피 및 완화

Autonomous Emergency Braking

맞은편 혹은 선행차량의 광원을 인식,자동으로 점등/소등 수행

High Beam Assist

교통 표지판 인식- 속도제한, 방향전환, 추월 등

Traffic Sign Recognition

흰선·중앙선 등을 센서로 인식,차선을 유지하거나 경고 수행

Lane Keeping Assist System

초음파 센서를 이용, 주차공간을 탐색하여 주차지원 수행

Automatic Parking

사이드 미러의 사각지대에 있는 차량또는 접근하는 차량 감지

Lane Change Assist

주차 공간에서 후진할 때주변에 접근하는 차량 및 이동 물체 감지

Rear Cross Traffic Alert

종방향 ADAS 횡방향 ADAS

2. 스마트카 – 자율주행 – 선행개발 현황

자동차 OEM은 실도로 주행을 통해 자율주행기술의 선행개발 검증 중이며

요소기술 개발을 통한 상품성 강화 추구

16 I 20

“가장 인텔리전트한 차를 목표로”

- ’13 년 일반/고속 도로 100km 자율주행 : 양산센서 활용

“자율주행과 운전의 즐거움 결합”

- ’14 년 서킷 240 km/h 자율주행 (L2) : 양산 + 연구 센서 활용

“자율주행기술개발이 현재 최우선”

- ’12 년 고속도로 자율주행 (L2) : 양산 + 연구 센서 활용 (GPS 미활용)

“지능형 고안전차를 목표로”

- ’13 년 고속도로 자율주행 (L2) : 양산 센서 활용 (카메라, 레이다)

▶ ’13 년 L2 수준 TJA/HDA 양산

▷ ’19 년 고속도로 부분 자율주행

▶ ’16 년 L2 수준 TJA 양산

▷ ’17 년 고속도로 부분 자율주행

▶ ’13 년 L2 수준 TJA 양산

▷ ’16 년 고속도로 부분 자율주행

▷ ’18 년 고속도로 차선변경 포함

▶ ’15 년 에쿠스 HDA 양산

▷ ’18 년 Smart TJA

기술개발 방향/현황 상품화

2. 스마트카 – 자율주행 – 로드맵

자율주행 시스템은 저속 정체구간 → 고속도로 → 완전자율주행으로 단계적 상용화 진행

17 I 20

전자제어 ECUAuto TM, ESC, MDPS (1980 ∼ 2000)

차간거리 유지, 자동 제동ADAS 개별 센서

고속도로 및 저속 구간 자율주행ADAS 기능 통합 제어

한정된 구간 자율주행정보융합 (위치기반 + 통신 + 신규센서)

1980 1990 2010 2020 2030

수동 조작액추에이터

전자제어액추에이터

기능별자동화

Readyto Use부분적

자율주행

Readyto Use

구간자율주행자율주차

Readyto Use완전

자율주행

2015

Perfect Safety

“높은 가격, 돌발 상황 대응, 관련 제도 정비 등상용화를 위한 선결과제 지속적 연구 필요”

시장규모 전망 (연간 판매량)

23

1,180

’25 ’35‘2020 년 상용화 이후 빠르게 성장’

CAGR48.3 %

단위 : 만대

(IHS 조사)

2. 스마트카 – 커넥티비티 18 I 20

『CarPlay』, 『Android Auto』 포함차량 내 모바일 IT 기기와의 동기화 니즈 증가

무선 인터넷망을 통해 클라우드 컴퓨팅 기술 활용, 맞춤형 컨텐츠 제공 및 개인화/지능화 서비스 제공

모바일 IT기기와의 seamless 연결 기술모바일 IT기기와의 seamless 연결 기술 카 클라우드카 클라우드

클라우드컴퓨팅

OTA<Over the Air>

모바일 앱

“스마트폰 주요 기능을차량 디스플레이를 통해 사용” ·데이터 실시간 저장/분석

·대규모 서버 인프라

·데이터 처리 플랫폼

·자동차 SW

무선 업그레이드

임베디트 AVN

전화 내비 음악 문자

BYOD

Android Auto

Wearable

CarPlay

·전기차 원격관리시스템(배터리/차량 정보)

2. 스마트카 – 기술발전 로드맵 (커넥티비티·편의장치)

소비자 감성을 이해하는 편의기술 (안전성, 직관성, 간결성) 확대

운전자 모니터링 을 통한 부가 서비스와 생체인식 기술을 통한 강화된 보안 기능 제공

19 I 20

2020

2015

2010

내비게이션

편의장치

전자시스템의 차량 도입 확대전자시스템의 차량 도입 확대 방송 및 통신과의 융합 확대방송 및 통신과의 융합 확대 클라우드 시대클라우드 시대

커넥티비티

우적감지 와이퍼

3D 가상맵 내비

증강현실 내비

위성맵 내비

스마트폰 연동

클라우드 서비스i-Pod, MP3 연동

2D 내비

V2V / V2I

Ubiquitous(Always Connected)

3Dfull HD디스플레이

생체 인식 및운전자 모니토링

음성 인식

현대·기아자동차의 꿈

Emission, % 사고율, 즐거움

안전에 기반한 친환경과 즐거움까지 !

20 I 20