Ford가 바라보는 전기 자동차 세상의 도래 (Ford의 Roadmap)
Post date: Apr 9, 2012 9:46:40 AM
Ford의 전기자동차 Roadmap
지난 2011년 12월 중국 심천에서 LIB 관련 컨퍼런스가 열린 적이 있었다. 대국인 중국답게 약 1,000명에 육박하는 인파가 몰려들어 LIB 관련된 각 회사들의 발표내용을 경청하는 자리였다. 이 자리에 Ford에서도 Speaker가 참석하여 Ford의 전기자동차 관련 내용을 발표하였다. 발표 내용을 보고 있던 중 흥미로운 슬라이드를 발견하였다. 이는 Ford의 전기자동차 생산 계획에 대한 것이었다. 2020년까지의 mile stone을 보여 주고 있었는데 하이브리드 자동차 중심으로 갈 계획이라는 것이 핵심 내용이었다. 중국의 컨퍼런스는 발표 자료집을 배포하지 않았다. 그 자리에서 눈으로 보고, 귀로 듣고 기억해야 하는 아주 어려운 자리였다. 그런데 같은 내용의 발표가 이번 AABC에서도 이었다. 물론 발표자료가 배포되었다. Ford의 전기자동차 계획을 정리하면 아래와 같다.
[Ford의 전기자동차 Roadmap]
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 중에서)
핵심은 “하이브리드 중심으로 간다. 그러나 PHEV도 하게 될 것이다. BEV는 ???”로 보여지는 대목이다.
하이브리드 중심으로 간다!
세상은 완벽한 전기자동차가 얼른 나와서 도로 위를 돌아다니는 것을 바라 볼 수 있게 되길 원한다. 여기서 나는 한 가지 질문을 던지고 싶다. “그렇다면 당신은 언제 전기자동차를 살 계획인가?” 순수 전기자동차는 전기를 만들면서 움직이는 연료전지 자동차와 배터리를 이용하여 충전시켜 놓은 전기를 방전해 가면서 움직이는 배터리 전기자동차를 생각할 수 있다. 연료전지 자동차는 제외하고 배터리 자동차라고 하면 당장 구매하여 몰고 다니기에는 문제가 적지 않다. 일단 비싸다. 동급 가솔린 차량 대비 지금은 3배 비싸다. 2020년 까지 싸진다 하더라도 2배 가까이는 비쌀 것으로 예상한다. 즉 소나타를 2,500만원 주고 샀다면 BEV 소나타라면 5,000만원 주고 사야 한다. 더구나 지금까지 일부 출시되고 있는 BEV는 경차이다. 아직은 Fleet 물량이 대부분으로 보인다. 다음으로는 한번 만땅으로 충전하더라도 오래가지 못한다. 한 100km 정도다. 이는 장거리가 아닌 도심형, 출퇴근형 자동차로 생각하는 부분이다. 당신은 집에 차 한 대있는데 100km 가는 BEV를 선택할 것인가? 대부분의 경우 세컨드 카로 BEV를 선택할 가능성이 높다고 보는 편이 타당할 것이다. 다음으로는 충전인프라와 함께 가야 한다. 물론 충전 인프라는 도심을 중심으로 구현될 것이다. 운행 중 유사시 충전소를 몇 분내에 찾을 수 있을 것인가 하는 것이 문제가 된다. 지방은 아직은 생각하지도 못할 것이다. 충전시간이 30분 정도 걸리는데 마침 비어 있을 경우다. 앞에 차가 1대 대기 중이고, 1대 중전 중이라면 적어도 1시간~1시간 30분은 대기하여야 한다. 집에서 밤중에 어떻게 충전할 것인지도 고민이다. 충전기 표준화 작업과 관련 법규가 아직 정비 되어 있지 않다. 우리 나라의 경우에는 가솔린 가격의 70% 정도가 각종 세금인데 전기자동차 시대가 오면 세금 거수는 포기하는 것일까?도 의문이다. 하여간 이상과 같은 문제를 안고도 당신은 전기자동차를 구입할 것인가?하는 질문에 대답하여야 한다. 물론 2020년 내로 이상의 문제들이 해결된다면? 이라고 가정한다면 이야기는 달라질 것이다. 그러나 그렇게 될 확률은 매우 적어 보인다.
Ford의 하이브리드 자동차 이력
Ford는 1903년 자동차 왕 Henry Ford에 의해 설립된 미시건 주 디트로이트 근교의 데어본에 본사를 둔 대표적인 다국적 자동차 기업이다. 일본의 Mazda와 영국의 Aston Martin 브랜드도 소유하고 있다.
Ford는 1996년 전기자동차용 셀 테스트와 연구개발을 시작하였고, 1998년에는 픽업트럭인 Rangler로 전기자동차을 만들었다. 14년 된 이 전기자동차는 아직도 중고 차량 매매가 되고 있다. 이 차량은 2002년까지 생산하였으며 모두 1,500대를 생산하였다. Rangler BEV에는 30kWh 용량의 NiMH 배터리가 탑재되어 완충 시 약 100km를 주행할 수 있었다. 차량 판매 가격은 당시 $52,720 이었다.
Ford는 2004년 첫 번째 하이브리드 자동차로 SUV인 Escape Hybrid를 출시하였다. 다음해 인 2005년에는 역시 SUV인 Mercury Marinar Hybrid를 출시하였다. 이후 4년만인 2009년에는 3개 모델을 출시하였는데 Fusion Hybrid, Mercury Milan Hybrid, Edge Hybrid이다. 2010년에는 Lincoln MKX Hybrid를 출시하였다.
2004년 Ford와 Toyota는 하이브리드 자동차 특허에 대하여 상호 크로스 라이센스를 실시하였다. Escape Hybrid 출시로 Toyota, Honda에 이어 승용차 시장에서는 세계에서 세 번째로, SUV 시장에서는 척 번째의 위치를 점하게 된다. Escape는 Mercury Marinar 플랫폼을 사용하였고, 자회사인 Mazda에서도 Tribute 모델이 하이브리드가 도입되었다. Volvo와도 공동 개발로 차세대 하이브리드 파워프레임을 개발하였다.
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 중에서)
PHEV 모델로는 2009년 Escape PHEV 개발을 발표하였고, USDOE에서는 Escape Hybrid 차량의 Fleet를 실시하기도 하였다. Escape Hybrid에는 Johnson Controls가 제공한 10kW급 LIB가 탑재되었고, 64km/h 속도로 48km를 주행할 수 있다. 미국 내 경쟁사인 GM의 Volt에 대응하여 2012년 PHEV를 출시할 것으로 기대된다.
* I4 S 모델
Lincoln MKZ의 경우에는 하이브리드 차량과 일반 차량의 가격이 동일하다. 그러나 그 내용은 차이가 있다. 일반차량은 3500cc V6 엔진을 얹었고, 하이브리드 차량에는 2500cc 엔진이 얹혀졌다. 반면에 Fusion의 경우에는 하이브리드 및 일반 차량 모두 2500cc 엔진이 탑재되었다. 물론 Fusion 가솔린 차량도 I4 S, I4 SE, V6 SE, I4 SEL, V6 SEL, Sport등 6개 차종이 있다. 상기 비교는 I4 S와 비교한 경우이다.
Ford의 전기자동차 전략
Ford가 생각하는 전기자동차 전략을 살펴 보기로 하자. 일단 시간 축을 세 부분으로 나누어 과거, 그리고 2020년까지와 2030년까지로 구분하고 있다.
먼저 2011년까지는 하이브리드차량과 Stop/Start System (Micro Hybrid)을 도입하였다. 그리고 BMS(Battery Management System)의 전세계 기술 보급을 시작하였다. 한마디로 새로운 기술을 향한 이동을 시작한 기간이라고 정리할 수 있다.
2020년까지는 하이브리드차량을 확대하고, PHEV와 BEV를 시장 내 도입할 예정이다. Stop/Start System도 더욱 확대해 나간다. 이 뿐만 아니라 환경을 고려한 Green Car 관련 기술들도 다루고 있다. 거의 모든 차량에 EcoBoost 엔진이 도입된다. 전기식 파워스티어링과 6단 변속기도 확대된다. 차량의 무게도 대당 110~340kg 가볍게 한다. 차량의 모양도 전체적으로 공기역학적으로 설계하여 공기 마찰계수를 줄인다. 디젤차는 시장이 요구하는 만큼 생산하며 우선순위를 두지는 않는다.
2030년까지는 내연기관 차량의 신재생에너지 차량으로의 전환율을 증가시킨다. 하이브리드와 PHEV, BEV 차량을 지속적으로 확대한다. 연료전지차량을 도입하고, 클린 에너지 즉 전기나 수소를 에너지원으로 가져간다. 차량의 무게는 지속 감소시켜나가는데 신재료의 도입이 계속될 것이다.
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 중에서)
고객들이 하이브리드 차량을 구입하는 이유
Ford는 미국에서 고객들이 하이브리드 차량을 구입하는 첫 번째 이유는 가솔린 가격 때문이라고 판단하고 있다. 대표적으로 중형세단인 Fusion, 고급세단인 Lincoln, SUV 차량인 Escape의 연비는 아래와 같으며, 일반차량 대비 하이브리드 차량의 연비는 도심주행과 고속도로 주행의 경우에 있어 Fusion이 186%, 109%, Licolon의 경우에는 228%, 133%, Escape 경우에는 148%, 111%가 각각 더 우수하다. 즉, 고급형 세단차량인 Lincoln은 도심 주행 시 연비가 일반차량의 2배 이상이라는 것이다. 하이브리드 차량의 경우 전기 모터를 사용하는 저속구간 주행이 많은 도심운행 시의 연비가 주로 가솔린 엔진에 의존하는 고속 주행 시 보다 뛰어난 것은 당연한 결과이다. 미국의 경우에도 대도시의 도심을 중심으로 해서는 교통 체증이 극심하다. 보스톤 같은 경우에는 출근 시간대에 도심으로 향하는 도로가 거의 주차장을 이룬지가 오래다.
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 중에서)
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 및 Ford 자동차 홈페이지)
여기에다 계속되는 유가 상승으로 인하여 기름 값이 싸다고 알려진 미국도 2012년 2월 23일자 기준으로 미국 평균 갤론당 가솔린 가격이 $3.570 이다. 과거 $1.0~1.3대였던 시절에는 장거리를 이동하더라도 기름 값에 대한 부담은 거의 느끼지 못하였었다. 그러던 기름 값이 상승하기 시작하여 2008년에는 무려 $4을 넘어섰었고, 이후 2009년 초에는 다시 $1대로 곤두박질쳤다가 다시 상승하기 시작하고 있다. 확실히 한국 보다는 미국이 집과 직장간의 이동 거리가 더 길다. 아마도 나라의 면적에 비례하는 지도 모르겠다. 따라서 미국의 운전자들이 기름 가격에 부담을 느끼게 되는 것이다.
(Source : GasBuddy.com)
Ford가 출시 준비하는 전기자동차
Ford가 근간에 출시할 전기자동차로는 하이브리드 차량으로는 C-MAX HEV, PHEV 차량으로는 C-MAX PHEV, BEV 차량으로는 기존의 Transit Connect Electric 이외에 Focus Electric을 준비 중에 있다.
Focus Electric C-MAX Hybrid
[ 미국과 유럽에서의 전기자동차 프로젝트]
(Source : Ford, AABC 2012 발표자료 중에서)
C-MAX는 하이브리드 차량과 플러그인 하이브리드 차량을 모두 준비 중이다. 2013년 모델인 C-MAX HEV는 아직 출시되지는 않았다. 올 가을에 출시될 계획이다. C-MAX HEV에는 2.0L I-4 HEV 엔진이 탑재된다. HEV에 사용될 배터리로는 LIB가 탑재된다. PHEV 차량은 Energi라고 부르고 있다. 가정에서 120V 또는 240V로 충전이 가능하게 되어 있다.
[2.0L I-4 HEV용 엔진]
(Source : Ford Homepage)
순수 배터리 전기차량인 BEV로서 Focus를 2012년 내로 출시할 계획이다. LIB를 탑재하고 Nissan Leaf 대비 절반의 시간으로 충전이 가능하다는 것을 강조하고 있다. 배터리 용량은 23kWh로 차량 뒷 부분(트렁크 아래 쪽으로)에 탑재된다. 앞선 배터리 Heating 및 Cooling 시스템의 적용을 강조하고 있다.
(Source : Ford Homepage)
(Source : Ford Homepage)
Ford는 OEM으로 디트로이트에 본부를 둔 AZD(Azure Dynamics)를 통해서 Transit Connect Electric 차량을 생산하고 있다. 차량의 배터리는 Johnson Controls-Saft가 공급하고 있다. 수송용 차량의 경우에는 고정된 스케줄로 일정한 거리를 매일 운행하는 차량으로 전기자동차로 대체하기에 적합한 대상으로 보인다.
Transit Connection Electric
(Source : AZD Homepage)
미국의 샌프란시스코는 전기자동차 Testing Bed이다. 샌프란시스코 택시의 92%가 하이브리드이거나 CNG 차량이라고 하는데 미국 내 가장 많은 Prius가 Taxi로 돌아다니는 곳이기도 하다. 샌프란시스코 택시의 약 14%가 하이브리드라고 하고, 덴버 택시의 10%가 하이브리드로 교체되었다고 한다. 샌프란시스코 지역의 택시는 평균 년간 약 150,000 km를 주행하는데 일반 가솔린 차량의 경우에는 연료비가 년간 $20,000 정도 든다고 한다. 그런데 Prius 택시는 $7,000 이내라고 한다. 샌프란시스코의 경우 년간 35,000톤의 배기가스를 감소할 수 있었고, 2.9 million 갤론의 기름을 감소할 수 있었다. Ford는 지금까지 누적으로 약 190,000대의 하이브리드 차량을 생산하였으며, 샌프란시스코 지역에서 과거 7년 동안 128,000,000 km를 운행한 실적을 가지고 있다.
이와 더불어 Ford는 배터리 안전과 관련하여 System 부문은 RESS Safety 및 NHTSA (2년간 계약), 기계부문은 MIT(2년간 계약)와, 열적 부문은 메릴랜드 대학(3년간 계약)과, 그리고 전기부문은 미시건 대학(2년간 계약)과 협력하여 연구를 진행 중에 있다.
Ford에서는 발표의 마직막을 차량 충돌 관련한 것으로 끝을 맺었다. 이는 2011년 발생한 Volt의 배터리 화재 사건을 다분히 염두에 두고 있음을 알 수 있었다.
출처 : 솔라에너지