Vol. 5 Issue 1 January 2015
CONTENTS
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에너지에 고기능성을 접목한 미래형 기술
스마트 윈도우
스마트 윈도우(Smart Window)란 외부에서 유입되는 태양광 의 투과율을 자유롭게 조절하여 에너지 손실을 줄임과 동시에 에 너지 효율을 향상시켜 사용자에게는 쾌적한 환경을 제공하여 감 성과 기능성을 동시에 만족시키는 윈도우를 말한다. 스마트 윈도우는 처음에는 화학증착법이나 스퍼터링법으로 특 정 물질을 유리에 혼입하여 일정 파장의 태양광을 차폐 또는 투과 시키는 수동형 방법이었다. 그러나 최근엔 액정 등을 이용하여 인 위적으로 가시광 전파장의 투과율을 조절할 수 있는 능동형 윈도 우가 선을 보이고 있다. 이는 간단한 on/off 스위치 조작으로 순간 적으로 상태를 전환할 수 있다. 외부 온도가 높아지면 자동적으로 윈도우의 색이 어두워져 외부의 열이 건물 내부로 투과되는 것을 막아주고, 외부 온도가 떨어지면 즉각 투명하게 바뀌면서 외부의 열이 건물 내부로 흘러들어가게 해 온도 조절이 가능하다. 즉, 외부 기온에 따라 태양열 흡수율을 스스로 조절함으로써 계절에 맞추 어 에너지를 절약하게 된다. 스마트 윈도우는 자외선 차단특성, 가시광선 조절기능 및 적외 선 반사 특성을 이용하여 자동차, 버스, 항공기, 기차 등 수송 분 야뿐만 아니라, 최근엔 주택·인테리어 등 건축 분야, 디스플레이· 반도체 등 정보표시 분야 등에 다양하게 응용되고 있다. 에너지 절감 및 고기능성 부여를 위한 미래형 기술로서 스마트 윈도우는 미국, 유럽, 일본 등의 선진국에서 지속적으로 용도를 개발하고 있고 일부 분야에서는 실제로 상품화되고 있어 향후 급 속한 시장 확대가 예상되고 있다.산업정보분석실 김경호 (Tel: 02-3299-6010 e-mail: kimkho@kisti.re.kr)
스마트 윈도우
고기능·고감성
차세대 윈도우 성장 기대
첨단 그린도시
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자료: SWITCH Materials Inc. 스마트 윈도우의 예
스마트 윈도우란 태양광의 투과율을 이용해 에너지
효율을 향상시키는 미래형 기술로서 수송 및 건축
낙관적인 미래 시장에 따른 기술개발 현황
스마트 윈도우 기술은 수동형 스마트 윈도우(Passive Smart Window)와 능동형 스마트 윈도우(Active Smart Window)로 나눌 수 있다. 수동형 스마트 윈도우는 전기적 또는 전자적 시스 템이 삽입되어 있지 않고, 윈도우를 구성하는 하나 이상의 구성 요소들이 수동적이지만 스마트한 기능(UV 차단, 태양광으로부 터 열/IR 흡수)을 수행한다. 일반적으로 이 기술은 15년 이상 사 용되어 오고 있으며, 이미 기술이 성숙해 있어 많은 부분에서 시 장이 형성되어 있다. 수동형 스마트 윈도우의 한 가지 큰 단점은 필요 시 간단한 스위치 전환에 의해 기능적 이점(에너지 절약 효 과 등)을 제공하지 못한다는 것이다. 이에 반해 능동형 스마트 윈 도우 기술은 신속한 응답 시간을 나타내며, 이용자들에게 에너지 보존/절약, 프라이버시 보호, 편리성 등 많은 이점을 제공하고 있 어, 시장 전망은 매우 낙관적이다. 능동형 스마트 윈도우는 기본 적으로 전기변색(Electrochromic)을 이용하는 기술로 전류와 같 은 외부 자극(스위치 on/off)에 응답하여 필요 시 햇빛을 차단 또 는 투과한다. 전기변색 스마트 윈도우 기술에는 고분자 분산형 액정 기술(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC), 분극 입 자 배향형 소자 기술(Suspeneded Particle Device, SPD), 진공 스퍼터 코팅 전기변색 기술(Vacuum Sputter Coated Electro-chromic Technology) 등 몇 가지 유형이 있다. 전기변색 기술 외
에도 광변색 유리(Photochromic Glass) 및 열변색 유리(Ther-mochromic Glass)가 있다. 각각 장단점을 가지고 있으나, PDLC 기술이 현재 스마트 윈도우 시장에서 강력한 승자로 부상하고 있다. 미국, 일본, 유럽 등의 선진국에서는 스마트 윈도우가 차세대 의 고기능성, 고부가가치의 제품으로 각광을 받게 되면서 에너지 절약형 인텔리전트 빌딩 및 각종 운송수단용 창호, 대형표시소자 등에 사용하기 위해 스마트 재료를 이용한 제품개발의 연구가 활 발하다. 액정물질을 이용한 실내 칸막이와 전기변색 유리를 사용 한 자동차용 미러 등의 분야에서 제품이 개발되고 있다. 국내에 서는 여러 가지 스마트 재료 중 액정을 사용한 필름에 대한 기초 연구가 KAIST, 화학연구소를 비롯한 관련 연구기관에서 수행된 것으로 알려져 있다. 주) ◎: 우수, ○: 양호, ◐: 보통, △: 미약 자료: 설비저널 vol. 31, no. 8 (2002) Vo l.5 Is su e 1 스 마 트 윈 도 우
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구분 분극입자소자(SPD) 고분자분산 액정(PDLC) (Electrochromic)전기변색 유리 (Photochromic)광변색 유리 (Thermochromic)열변색 유리
원리 분극입자배향(광산란) 분극분자배향(광산란) 전하이동(광흡수) 광여기 상전이
주요 소재 분극입자 Nematic 액정 WO3/EL/
PB유기물 AgCl, 유기물 Mo doped VOx
구동전압(V) AC 30~100V AC 30~100V DC 1.5V 광(UV) 열 30~40℃
응답속도
(30×30cm) 100msec 10msec ~1min ~5min ~3min
태양광 평균 투과율(%) 5~70 70~80 5~80 60~80 10~30 광차단성 ◎ △ ◎ ◐ ◐ 시계 ◎ △ △ 차단성 최대 크기 (m×m) 1×2 1×2 0.3×0.6 0.5×1 0.3×0.3 제조비용 ◐ △ ◎ ◎ 용도 제한성 ◎ ◐ △ △
개발회사 HGI, RFI Saint GobainNSG, Saint GobainPB Asahi, Schott Window Hoya
스마트 윈도우 기술은 수동형과 능동형으로 구분되며
차세대 고기능성, 고부가가치 제품으로 각광받아,
관련 제품 개발연구가 활발하다.
이제 막 형성된 국내 시장과 향후 전망
오랜 기간 틈새시장에 불과하던 스마트 윈도우 시장은 에너지 보존, 그린 빌딩, 고연비 자동차, 소비자의 새로움과 편리함에 대 한 욕망 및 고품질 제품을 선호하는 신흥국(인도, 중국, 브라질 등)의 중산층 인구 출현에 의해 계속 확대되고 있다. 스마트 윈도 우 기술은 이미 건축(주거용 및 상업용 빌딩) 및 수송(자동차, 비행 기, 선박 등) 부문에서 큰 시장을 갖고 있다. 스마트 윈도우 시장은 재료/코팅 공급업자에서 유리 제조업자, 스마트 윈도우 제조업자, 그리고 최종 사용자(건축업자, 빌딩·주택 소유주, 수송수단(차량) 소유자)에 이르기까지 누구에게나 성장 기 회를 제공하고 있다. 이 중 유리 제조업자가 스마트 윈도우 성장의 최대 수혜자가 될 것으로 보인다. 스마트 윈도우 기술의 주된 구성 요소는 스마트 필 름 또는 스마트 글라스이다. 따라서 스마트 윈도우 시장에서 유리 공급업자는 가치사슬 내에서 그리고 최종 시장에서 상당한 영향력 을 갖게 된다. 2012년 전체 스마트 윈도우 세계 시장은 420억 달러, 이 중 윈 도우 필름 시장은 10억 달러(2.38%), 윈도우 글라스 시장은 408 억 달러(97.62%)를 나타냈으며, 2019년엔 전체 스마트 윈도우 시 장은 870억 달러, 이 중 윈도우 필름 시장은 23억 달러(2.64%), 윈 도우 글라스 시장은 849억 달러(97.36%)에 이를 것으로 전망된 다. 2012~2019년 사이의 전체 스마트 윈도우 시장의 연평균 성장 률은 11%로 예측된다. 윈도우 필름 시장의 구성을 보면, 2012년 수동형 6.4억 달러(61.6%), 능동형 4억 달러(38.4%), 2019년 수 동형 11억 달러(46.9%), 능동형 12억 달러(53.1%)로 전망되어, 미 래에는 능동형 필름의 수요(CAGR 17.33%)가 수동형 수요(CAGR 7.72%)를 훨씬 앞지를 것으로 보인다. 건축 시장에서 능동형 스마트 윈도우 기술은 PDLC 기반 윈도우 와 함께 최근 출현했다. PDLC는 능동형 스마트 윈도우 건축 시장에 서 선두이긴 하지만, 그 사용은 빌딩 내부의 프라이버시용으로 제한 되고 있다. 수송 부문(특히, 자동차 눈부심 방지 미러)과 건축 부문 시장은 전기변색 스마트 글라스에 의해 지배될 것으로 전망된다. 전 체 능동형 스마트 윈도우 기술 시장은 2012년 9.1억 달러에서 2019 년 42억 달러로 성장할 것으로 예측된다. Vo l.5 Is su e 1 스 마 트 윈 도 우05
• DuPont Teijin Films
(Film substrates)
• Toray(Film substrates)
• SKC(Film substrates)
• Dai Nippon Ink
• Landec Intelligent Materials
• Material Sciences Corp
• Momentive(Silicone)
• Dow(Silicone)
• Solutia Perfomance Films(ITO)
• Bayer MaterialScience 화학품 소재 공급업체 • Saint-Gobain • Pilkington/NSG Group • Cardinal • Guardian • Asahi Glass • AFG Industries • PPG Industries • Schott Glass • Soladigm • Sage Electronics
• Architectural Glass Projects
Gentex Smart Glass 공급업체 • Switch Materials • Ravenbrick • Polytronix • Pleotint • US E-Chromics
• Beijing All Brilliant
• Sun-TEC
• Chromogenics
• DaiNippon Chemicals
• Hitach Chemicals
• 3M
• Solutia Performance Films
국내의 스마트 윈도우 시장은 이제 막 형성되기 시작하였으며, 정확히 시장규모를 추정하기 어려운 실정이나 최근 기술의 발달 과 더불어 그 응용 분야의 확대에 따라 수천억 원에 달할 것으로 전망하고 있다. 현재는 주거용·인테리어용으로 한정되어 사용되 고 있으나 향후 용도 확대에 따라 그 파급효과는 상당히 클 것으 로 예상된다.
지속적 연구의 필요성과 성장 가능성
그린 빌딩과 에너지 절감 운동은 시장에서 스마트 윈도우에 대 한 인지도를 높이고 있다. 최근 스마트 윈도우는 가시광선의 투 과율 조절뿐 아니라 자외선 차단 및 적외선 반사 기능을 동시에 구비한 것이 개발되고 있어, 기존 액정 제품의 대체와 함께 커튼 이 필요 없는 건축용 창호 등 새로운 수요를 창출하고 있다. 이는 실내의 조명부하와 냉·난방 부하를 줄일 수 있는 이점이 있다. 현재까지 개발된 스마트 윈도우는 광 투과율의 연속적 변화, 색상 문제, 가격 문제, 그리고 내구성 문제 등으로 인해 사용에 많은 제한을 받고 있는 실정이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다. 이 새로운 차세대 윈도우는 빌딩의 실내온도 제어 시스템의 구 성 요소로 진화함에 따라 HVAC(냉난방공조) 제품, 블라인드, 커 튼, 차양(shade) 제조업 및 조명 시스템 제조업 등 많은 산업에 직접적인 영향을 줄 것으로 기대된다.스마트 윈도우는 가시광선 투과율 조절 및 자외선,
적외선 반사기능을 구비하여 새로운 수요를
창출하고 있지만 광투과율, 내구성 등 해결해야
할 과제가 남아 있다.
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(단위 : 백만 달러) 구분 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 CAGR(%) PDLC Film Architectural 134 147 183 182 208 217 251 280 11.1 SPD Film Transportation 128 164 210 270 347 401 514 660 26.4 SPD Film Architectural 128 143 161 181 203 174 196 220 8.0Electrochromic Glass Transportation 503 646 830 962 1,338 1,861 1,912 2,455 25.4
Electrochromic Glass Architectural 9 11 20 42 78 168 256 548 79.9
Electrochromic Film Transportation 0 0 10 10 13 17 18 23 18.1
Electrochromic Film Architectural 8 10 11 13 17 22 25 32 21.9
합계 910 1,121 1,425 1,660 2,204 2,860 3,172 4,218 24.5
자료: Nanomarkets (March 2012), Smart Windows Markets(2012)
GaN 웨이퍼
시장성장과 더불어 수입대체를 위한
대책 시급
신소재, 나노융합
산업정보분석실 김기일 (Tel: 02-3299-6033 e-mail: kimkiil@kisti.re.kr)
새로운 광전재료로 주목받는 GaN
GaN 반도체는 Si, GaAs 반도체에 이어 발광효율이 높고, 사용 수명이 긴 특징 때문에 청색, 백색 발광다이오드나 광디스크, 청 자색 LD(Laser Diode) 등을 제조하는 소자소재로 또는 고출력 LED 제조용 기판 및 기판소재 등으로 널리 사용되고 있다. GaN은 상온에서 3.4eV의 밴드갭 에너지를 가지는 직접 전이 형 화합물 반도체로서 청색영역에서 발광하는 새로운 광전재료 로 가장 주목받고 있다. 청색 발광소자는 이미 개발된 적색, 녹색 LED와 함께 3원색의 고광도 LED 개발의 핵심소재로 중요시되 고 있다. 특히, 사파이어 c면과 GaN 사이에 AlN 완충막을 도입하 여 그 위에 GaN 적층막을 성장시킴으로써 결정성과 광전특성을 향상시킨다. GaN 적층막을 성장시키는 방법으로는 1969년 처음 으로 기상성장법에 의한 GaN 단결정 성장이 시도된 이래 1980 년대에 폴란드의 Porowski 그룹에서 High Temperature High Solution법으로 Bulk GaN 단결정 성장이 이루어졌으나 크기가 수 mm밖에 되지 않아서 상업화에 이르지 못하였다. 1980년대 말 일본의 Akasaki 그룹에서 MOCVD법으로 AlN 버퍼층을 사용 하여 결정품질이 우수한 GaN을 얻은 이후 1990년대 후반에 일 본 NEC사에서 HVPE법으로 크기가 2″인 GaN 웨이퍼를 제조하 여 상업화의 길을 열었다.
될 전망이다. LED용 GaN 기판은 2014년 기준 40백만 달러에서 매년 37.7%씩 성장하여 2019년에는 144백만 달러 규모로 가 장 큰 시장으로 형성될 것으로 예상된다. 반면 LD용은 2014년 55백만 달러에서 점차적으로 매년 -17.9%의 감소율을 보이면서 2019년에는 24백만 달러 규모로 시장규모가 축소될 전망이다. 2014년 기준 LED용은 전체 시장의 42.1%이고, 2019년도에 는 파워 전력과 LD용이 각각 GaN 기판 시장의 4.5%, 14.1%, LED용 GaN 기판이 81.4%로 전체 시장의 대부분을 차지할 것 으로 예상된다. 또한, GaN 기판의 국내 시장은, 2014년 105억 원에서 연평균 17.5% 성장하여 2021년 329억 원 규모에 이를 것으로 추정된다.
해외 및 국내의 기술개발 현황과 기술력 진보의 필요성
2000년대 와서 일본의 Sumitomo, Matsushita, Hitachi, 미국 의 Cree, 프랑스의 Lumilog, 한국의 삼성 등에서 2″ GaN 기판
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(단위 : 백만 달러, 억 원) 구분 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR(%) 세계 시장 95 95 94 115 145 177 238 299 16.8 국내 시장 105 105 103 127 160 200 262 329 17.5 주) 1달러 = 1,100원자료: Bulk & Free-Standing GaN, YOLE Development(2013) KISTI 재작성
GaN 기판의 세계 시장은 2014년 기준 연평균
16.8%씩 성장하며 2021년도에는 약 299백만 달러
규모로 확대될 전망이다.
GaN기판의 세계 및 국내 시장 전망 구분 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 ▒ 파워전력용 0 0 0 0 2 3 8 18 25 ▒ LED용 26 40 48 57 81 115 144 96 262 ▒ LD용 53 55 47 37 32 27 25 24 12 합계 79 95 95 94 115 145 177 238 299 주) 2021년 시장규모는 2016~2020년 CAGR 26.1% 적용개발을 시도하였으나 양산으로 연결되지 못했고 다만 일본의 Sumitomo사가 GaN 기판을 일부 생산·시판하였다. 현재는 일본 의 Sumitomo, Mitsubishi, Hitachi 등의 업체 주도로 HVPE 방 법으로 주로 2″와 일부 4″ GaN 단결정을 성장시키고 자발분리방 법 등으로 기판을 분리한 후 시장에 공급하고 있다. 2020년에는 현재 양산되고 있는 2″ GaN 기판이 사라지고 도입기인 4″ 기판이 주를 이룰 것으로 예상된다. 국내에서 HVPE법에 의한 GaN 성장기술은 1990년대 중 반 한밭대학교에서 시작하여 2002년 삼성종합기술원에서 관 련기술을 개발, 삼성코닝(주)에 기술이전하고 추가 개발을 진행 한 사례가 있으며 2004년에는 LG실트론, 삼성전기, 유니모 포트 론, 산플러스 등에서 관련 연구개발을 착수하였으나 지금은 중단 된 상태이다. 현재까지 HVPE법을 이용하여 GaN 기판제조를 추진한 업체 는 삼성코닝(주), LG실트론, 루미지엔텍, 루미스탈 등이며 대학 으로는 한양대, 경희대, 성균관대, 한국해양대 등이 있다. 한편 2000년대 초에는 LG화학에서 NH4Cl 계열의 광화제를 사용하 여 Ammono-thermal 법으로 GaN 단결정을 성장시키는 기초연 구가 수행되었으나 현재는 중단된 상태이다. HVPE법으로 GaN 단결정을 성장시키는 기술은 고가의 장비 사용으로 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리기 때문에 제조공정 등의 개선을 통한 조기 제품개발에 집중되어 있는 산업계의 연구 특성상 미래 경쟁력 확보를 위한 기술적 진보가 부족한 실정이다. 최근 국내에서는 대기업 중심의 기술개발에서 벗어나 루미지 엔텍(주)과 (주)루미스탈이 독자적인 개발인력과 장비를 갖추고 직경 2″ GaN 기판 양산화를 추진 중에 있다. 그리고 수요처로는, 레이저다이오드(LD), 발광다이오드(LED), 파워전력 반도체 관 련 반도체 업체들이 해당된다.
반도체 소재 산업에 대한 정부의 전략적 육성
2014년 2월 산업통상자원부는 기업과 정부가 자금을 투자하 고 대학·연구소가 연구의 주체로 참여하는 ‘미래 반도체 소자개 발’ 사업에 2013년 대비 60% 증가한 총 80억 원의 투자와 대기 업 위주에서 테스, 오로스테크놀로지, 넥스틴 등과 같은 국내 반 도체 장비·소재 중소기업 등으로 참여 대상도 확대하기로 결정하 였다. 2013년도에 착수한 이 사업의 1단계는 산업부, 삼성전자와 SK 하이닉스를 비롯해 미국계 반도체 장비 제조사인 어플라이드머 티리얼즈(AMAT)코리아와 램리서치코리아, 네덜란드계 장비사 인 ASML코리아, 일본계 장비사인 도쿄일렉트론(TEL)코리아 등 6개 반도체 관련 기업이 2013년부터 2017년까지 5년간 250 억 원(정부 125억 원, 업계 125억 원)을 투입해 ‘미래 반도체 소자 관련 원천기술’을 개발하는 것으로, 2013년 6월부터 서울대, 한 국전자통신연구원(ETRI) 등 총 13개 대학과 연구소가 12개의 과 제로 나눠 연구사업을 진행하고 있다. 이들은 5년간 기존 반도체 실리콘 소재의 한계가 점차 나타나 면서 새로운 3~5족 화합물 대체 소재(인듐ㆍ갈륨ㆍ알세나이드 등)의 개발과 전통적인 금속산화물 반도체구조(MO-SFET)에서 벗어나 저전력 효과를 높일 수 있는 터널구조(Tunnel FET), 반도 체 내부 또는 반도체 간 광데이터 처리기술(옵티털 인터커넥션), 자기저항식 메모리(M램), 저항변화메모리(Re램), 상변화메모리 (P램) 등 12가지 차세대 반도체 기술을 개발하고 있다. 산업통상자원부는 동 사업을 미국 SRC1)모델을 벤치마킹하여 추진 중이다. 첫째, 참여기업들의 추가 투자를 유도하여 지원규모를 연 50억 원 수준에서 80억 원으로 대폭(전년비 60%) 늘렸고, 이를 바탕으 로 2019년까지 총 500억 원 규모를 투입함으로써 국내 미래 반도 체 연구의 핵심 사업으로 발전시켜 나갈 계획이다. 둘째, 2014년 착수된 2단계 사업에서는 대기업뿐만 아니라 국 내 중소 장비기업들이 참여함으로써 미래 유망 반도체 기술을 비 교적 적은 비용으로 미리 확보할 수 있는 기회를 제공하고 있다.미터링 펌프
아시아 지역을 중심으로
시장 성장 전망
IT융합시스템
산업정보분석실 서주환 (Tel: 02-3299-6012 e-mail: nano@kisti.re.kr)
정량의 유체를 이송시키기 위해 요구되는 핵심 요소
미터링 펌프
미터링 펌프(Metering Pump)는 정확한 양의 유체(물, 기름, 가스, 생산공정의 다양한 화학물질, 식품 원재료 등)를 일정한 시 간 동안 이송시킬 수 있는 펌프를 말한다. 생산 단계에서든 소비 단계에서든 유체의 정확한 양의 측정은 해당 제품의 신뢰성과 원 가 측정에서 매우 중요한 요소이다. 특히, 현재의 생산 공정에서 는 제품에 투입되는 원자재의 미세한 조절이 요구되는 고부가가 치 제품이 상당수 차지하고 있어서 이를 위한 정량 펌프에 대한 수 요와 필요성이 부각되고 있다. 미터링 펌프는 정량의 유체를 이송시키기 위해 요구되는 핵심 요소로서, 생산공정에서 요구되는 유체의 특성이 정량 펌프의 특 징을 결정짓게 한다. 유체는 크게 물, 휘발유, 에틸렌, 프로필렌 등의 비압축성 유체 와 천연가스, 산소, 수소 등의 압축성 유체로 구분된다. 또한 유체 의 특성에 따라 온도, 압력 등의 환경 조건이 해당 유체의 부피를 결정짓게 되며 이러한 경우, 표준상태보다 과다 혹은 과소 측정될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 유체의 정량 측정을 위해 서 미터링 펌프는 물론 온도계, 압력계 및 배관 단에서의 밀도측 정기 등이 요구된다. 미터링 펌프는 크게 다이아프램 펌프(Diaphragm Pump), 연전기차
시장 활성화를 위해서는
정부의 지원제도가 무엇보다 중요
그린수송시스템
산업정보분석실 전승표 (Tel: 02-3299-6095, e-mail: spjun@kisti.re.kr)
사회적 차원에서 풀이되는 전기차의 상용화
그린 자동차(Green Vehicle) 또는 친환경 자동차는 대체연료 를 포함해서 HEV(하이브리드 자동차, Hybrid Electric Vehicle), PHEV(플러그인 하이브리드 자동차, Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(배터리 전기 자동차, Battery Electric Vehicle), 천연가스 자동차, 클린 디젤 자동차와 같이 기존 내연 엔진 자동 차보다 친환경적으로 발전된 기술 적용을 한 자동차를 말한다. 이러한 그린 자동차 가운데 여기에서 언급하는 전기차는 PHEV, BEV, EREV(Extended-range Electric Vehicle)를 통칭한다.
PHEV는 전기 플러그가 장착되어 있는 하이브리드 자동차이 며, BEV는 보조 엔진 없이 배터리를 이용하는 전기 자동차이고, eREV는 짧은 주행거리 보완을 위해 배터리로 100～150km를 주 행한 후 차량에 탑재된 소형엔진(600～1,000cc)으로 배터리를 충전해 확정된 거리를 주행할 수 있도록 만든 차량이다. 전기차는 최근의 친환경차로 각광받는 하이브리드 자동차나 클린 디젤 자 동차와 비교하면 획기적으로 유해 배출가스와 연료 소모를 줄여 줄 수 있는 기술이지만, 아직 기술적인 문제나 높은 가격 등으로 상용화가 더딘 편이다. 현재의 저유가가 지속된다면 전기차의 범 용화는 지연될 수 있겠지만, 각국 정부의 적극적인 개입으로 전기 차 시장은 향후 큰 성장이 기대되고 있다. 최근 발표된 연구들에 따르면, 소비자는 면대면 설문에서는 자 동차의 구입에서 친환경성이 그린 자동차 구입 선택에서 중요하 다고 대답하지만, 실제로는 심지어 하이브리드 자동차와 같은 그 린 자동차에 대한 정보를 검색할 때조차도 친환경성에 관심을 가 지고 검색하는 경우는 거의 없는 것으로 나타났으며, 오히려 가격 자료: Frost&Sullivan(2014) a) PHEV
Toyota Prius PHV, Honda Accord PHEV
b) BEV
Nissan Leaf, Tesla Model S, smart fortwo ED, BMW i3
c) EREV
Chevrolet Volt, BMW i3 REX, Opel Ampera
이나 연비와 같이 경제적 요소를 주로 검색하고 있다. 이런 소비 자의 이중적인 자세는 연비 증가의 실익이 개인보다는 사회적 차 원이 크고 소비자의 위험회피(초기투자) 심리 등에 기인한 것인 데, 이런 문제를 정부는 인지하고 있기 때문에 부득이 다양한 형 태로 시장에 개입하고 있으며, 이러한 정부 개입이 없다면 아직 성능과 경제성에 충분히 경쟁력을 갖추지 못한 전기차의 상용화 는 쉽지 않은 것이 현실이다. 따라서 전기차 시장을 견인하는 주요 동인인 정부의 정책 개입 이라는 측면에서 먼저 주요 해외 자동차 시장에서 정부의 전기차 지원 제도를 살펴보고, 국내의 전기차 시장 육성 정책과 각국의 정책적 지원을 바탕으로 세계 전기차 시장에 대한 확대 전망을 살펴보고자 한다.
해외의 전기차 지원 제도 현황
먼저 유럽의 전기차 지원제도를 살펴보면, 독일은 2015년에 무료 충전과 주차를 지원하며, 10년간 자동차 세금(또는 도로세) 을 면제해주고, 기업 소유 차량에 대한 세재 혜택을 시행하는데, 2015년 이후에는 버스 전용차선 진입 허용 등이 예상되고 있다. 프랑스는 PHEV 구입 시 3,300~7,000유로의 보조금을 지급하 고 무료 주차, 등록비 75% 감면, 기업 소유 차량에 대한 세금 감 면이 시행되고 있다. 그러나 2014년을 끝으로 유틸리티 차량에 대한 보너스 지급은 만료되었다. 영국은 전기차 구입 시 가격의 25%까지(상한 5,000파운드) 인 센티브를 제공하며, 역시 무료 충전과 주차를 지원하고, 등록비를 100% 감면해 준다. 기업 소유 차량에 대해서는 처음 5년간 세금 혜택을 준다. 그러나 영국도 구입 인센티브가 2015년부터 감소되 어 2016년에 만료될 것으로 예상하고 있다. 네덜란드는 역시 무료 충전과 주차를 지원하고 등록비는 물론 차량에 가산되는 부가가 치세도 100% 감면되고 매년 납부하는 자동차세도 100% 면제되 며, 기업 소유 차량에 대한 세금 혜택도 존재한다. 그러나 2016년 이후 부가가치세 감면 등의 일부 혜택이 종료될 계획이다. 노르웨이도 무료 충전과 주차를 지원하며, 등록비가 100% 감 면되며 부가가치세는 25% 감면되고 기업 소유 차량에 대한 세재 혜택도 존재한다. 역시 일부 인센티브가 2018년에 종료될 예정 이다. 덴마크는 무료 충전과 주차를 지원하고 등록비는 100% 면제 되지만(PHEV는 제외) 2015년까지만 면제가 예정되어 있다. 그 밖에 유럽 국가 중에서 구입 시 인센티브를 제공하는 국가는 스 웨덴과 룩셈부르크가 있고, 등록세에서 혜택을 주는 국가는 스위 스, 포르투갈, 루마니아, 벨기에, 아일랜드가 있다. 매년 납부하는 자동차세에서 혜택을 주는 국가는 스웨덴, 포르투갈, 이탈리아, 벨기에가 있고, 기업 소유 차량에 세금 혜택을 주는 국가로는 아 일랜드가 있다. 이상의 유럽 국가들에서 나타난 지원제도의 특징을 보면 노르 웨이(14.6%)나 네덜란드(4.2%)와 같이 보급률이 높은 국가일수 록 많은 혜택이 있다. 그러나 혜택이 많은 국가일수록 이런 혜택 의 감소나 일몰 계획이 다가오고 있음도 생각할 필요가 있다. 최근 전기차 시장으로 부상하고 있는 중국의 경우 중앙정부에 서 PHEV의 경우 47,500위안을, 기타 전기차에는 57,000위안 을 보조금으로 제공하고 있는데, 기존에 비해 5% 감소된 지원금 으로 2015년에는 10% 감소가 예상되며, 2015년 이후에는 지원 제도가 만료될 예정이다. 그러나 2015년 이후에도 지원금이 지 속되리라고 예상되고 있다. 또한 지방 지역별 지원제도가 있는데 자료: http://511contracosta.org/electric-vehicle-incentive-programs유럽, 미국, 중국의 경우 세금 면제 및 감면, 무료
충전, 주차 지원 혜택 등 각종 인센티브를 주어
전기차 구입을 장려하고 있다.
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과 미국 등에서 최근 각광받는 PHEV 등 범용 전기차에 대한 지 원계획도 없는 실정이다.
국내, 2020년에는 일본을 뛰어 넘는 시장으로 성장
앞서 살펴본 바와 같은 전기차 지원제도에 힘입어 하이브리드 자동차를 포함한 포괄적인 전기차는 2020년에 천만 대에 이르는 시장으로 성장할 전망이며, 일반적인 하이브리드 자동차는 표준 화되고 일반화된 사양으로 받아들여지게 될 것으로 예상된다. 이 중에서 하이브리드 자동차를 제외한 전기차는 다음 그림과 같이 2020년에는 220만 대까지 연평균 39.5%의 높은 성장률 을 기록할 것으로 예상된다. 2015년에는 46만 대 시장으로, 북미 가 36%, 유럽이 27%, 중국이 24%를 차지할 것으로 기대하며, 2015년에는 전기차 시장에서 BEV가 여전히 62%를 차지해 시 장을 주도할 것으로 보인다. 2015년 30%를 차지할 것으로 예상 되는 PHEV의 비중은 향후 2~3년간 크게 증가할 것으로 보인다. 국내 시장은 아직 미미하지만 2020년에는 일본을 뛰어 넘는 시 장으로 성장할 것으로 기대하며 연평균 55.2%의 매우 높은 시 장 성장률이 예상된다.그리고 이와는 별도로 연료전지차(Fuel Cell Vehicles : FCVs) 의 구입에 대한 세재지원과 보조금 지급도 확대될 것으로 예상되 고 있다. 혼다, 도요타, 현대, 포드가 전기차의 새로운 대안으로 연료전지차 개발을 주도하고 있으며, 이 분야에 대한 지원은 대 부분 정부 차원에서도 시도되고 있는데 일본 정부가 차량 가격의 30%까지 지원하여 가장 적극적이다. 국내도 전기차 시장의 활 성화를 위해서는 앞서 언급된 각국 정부의 지원과 정책들을 고려 한 대책이 필요하다 할 수 있다.
국내 시장은 아직 미미하지만 2020년에는 국내 전기차
시장이 천만 대에 이를 것이며, 하이브리드 자동차는
표준화된 사양으로 받아들여질 것이다.
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자료: Frost & Sullivan(2014) KISTI 재작성
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