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e-모빌리티는 왜 미래산업으로 불리나? ③
2019년 11월 18일 (월) 10:17:34 영광신문 press@ygnews.co.kr

정부차원의 미래형 교통체계 구축 노력은 조용하지만 치열하게 이루어지고 있다. 영광군도 e-모빌리티를 전략 산업으로 육성하고 있다. 그 중심에는 자동차부품연구원과 e-모빌리티연구센터(나종관 센터장)가 있다. 센터를 통해 e-모빌리티 산업의 과거·현재·미래를 살펴본다. <편집자 주>

 

미래형 교통체계를 연구하고 준비하다

나종관 자동차부품연구원 e-모빌리티연구센터장

AI(인공지능) 기반의 개인 맞춤형 이동체계

마지막 3부에서는 미래 교통체계 선도를 위해 한국자동차연구원 e-모빌리티연구센터가 미래 먹거리 사업으로 준비하고 있는 연구 아이템을 소개한다. 대중교통을 중심으로 공유하는 미래 교통체계에 대한 새로운 구상을 시작으로, 하늘을 날아다닐 수 있는 플라잉카, 그리고 수소 에너지 등 친환경 구동 에너지 관련 연구 등이다.

미래형 교통체계는 사용자 중심 공유형 이동수단, 대중교통, 충전체계, 더 나아가 도시 전체가 연결되는 초연결성 기반 빅데이터를 활용하는 ‘AI 기반 개인 맞춤형 교통체계로 설명할 수 있으며, 이에 대응할 수 있는 신개념 이동수단 및 이동 서비스 개발과 함께 이를 뒷받침 할 수 있는 다분야 기술 융합 및 환경 마련이 시급하다.

5G 통신환경 기반 초연결성이 보장된 스마트 시티에서는 인공지능 기반의 자율주행 기술’, ‘사용자 경험 도출 및 시스템 설계 기술’, ‘맞춤형 복지기술등 신기술 융합형 이동서비스를 상상 할 수 있는데, 초소형 전기차 등 e-모빌리티와 대중교통이 연계되고, 대중교통 데이터, 개인형 이동수단 데이터, 과금체계, 사용자 정보 등 모든 체계의 데이터가 연계되어 활용되는 이동 체계가 될 것이다.

우리 연구원은 이러한 미래 교통체계 구축을 지원하기 위하여, 다양한 분야의 전문가들과 함께 신산업 기술융합에 힘쓰고 있으며, 사용자 경험 분석 기반의 신개념 이동서비스의 개발, 이러한 이동서비스에 필요한 기술 아이템을 갖춘 새로운 이동 수단 플랫폼의 개발, 언제 어디서나 충전이 가능한 유비쿼터스 충전 체계 개발, 법제도 개선 등을 포함하는 사업을 기획 중에 있다.

 

하늘을 자유자재로 나는 플라잉카경쟁

e-모빌리티 산업과 항공산업 융합한 미래 운송산업

전세계 19개 국가, 178개 업체가 300종의 다양한 형태의 플라잉카를 개발하면서 경쟁 중이다. 1957년 군사용으로 개발된 VZ-8 에어집이 현재 플라잉카의 전신으로 여겨지고 있으며, 2000년대 초반부터 친환경 에너지 기반으로 개발되고 있다. 최근에 플라잉카 개발 경쟁이 치열한 이유는 플라잉카 개발을 위한 소요 기술이 최근 들어 성숙 단계에 접어들었기 때문이다. 핵심 기술로는 항공기 기술, 통신 기술, 인공지능, 교통시스템 및 센서 기술들이 있는데, 컴퓨터의 정보 처리 속도와 규모가 비약적으로 증가하고, 고속 통신 인프라가 갖춰지면서, 빅데이터의 송수신·수집 및 분석이 가능해졌다. 또한, 리튬이온배터리와 같은 2차 전지의 에너지 밀도도 크게 향상되었다. 그에 따라 플라잉카를 운용 및 관제할 수 있는 주변 기술이 경제적으로 충분히 가용할 수 있는 수준에 도달하였다.

플라잉카는 교통, 의료, 안전, 방위 등 다양한 산업 분야에서 특수 화물 및 위급 환자 수송, 감시, 보안 및 재난 대책 등으로 활용될 것으로 기대된다. 시장 분석 기관인 모건스탠리사는 2040년 플라잉카의 글로벌 시장이 1,800조원 규모에 달할 것으로 예상하고 있다. 뿐만 아니라 인구밀집 지역의 교통 체증 완화, 도서산간 등의 교통 소외 지역에서 위급상황 대처 등의 사회적인 효과도 기대된다. 현재 많은 회사들이 2025년 전후에 상용화를 목표로 연구·개발을 추진하고 있다. 우리나라도 2025년 상용화 목표로 한국항공우주연구원이 개발 경쟁에 참여하고 있으며 2018년 시험비행에 성공하였다. 2019년에는 전기수직이착륙기 개발 계획을 공개하였다. 10년 후에는 일상의 주요 교통수단의 하나로 선택될 수 있을 것이다.

플라잉카가 실현되기 위해서는 풀어야 할 숙제도 산적해 있다. 우선 플라잉카를 분류하는 별도의 법이 없다. 상용화 이전에 플라잉카가 법적으로 존재하기 위해서는 발 빠르게 준비해야 할 필요가 있다. 플라잉카가 대규모로 확산될 것으로 예측되기 때문에, 시기적절하게 조종사를 배출하려면, 대규모의 항공기 조종사 육성이 요구된다. 항공기 안전 관리 시스템도 늘어나는 플라잉카를 고려하여 개선되어야 한다. 기술적으로도 많은 문제를 풀어야 한다. 충돌 방지, 소음 저감, 무게 저감, 생산비 저감, 하늘길 교통 시스템 개선 등이 우선 해결되어야할 과제들이다. 생산, 운용 및 이용에 있어 경제성 확보도 중요한 이슈 중 하나이다.

플라잉카는 전남도 블루 이코노미의 블루 트랜스포트를 실현할 수 있는 주요 개념이다. e-모빌리티 산업과 항공 산업이 융합되어 지속 가능한 미래 운송기기 산업으로 성장할 것으로 예상되며, e-모빌리티연구센터의 활약이 기대된다.

 

친환경 구동 에너지 기반 모빌리티 개발

리튬이온 배터리와 수소 연료전지가 주목

미래 에너지원은 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지원이라는 것에는 이견이 없을 것이다. 청정 에너지원로부터 생산된 에너지는 다양한 매개체를 통해 구동 에너지로 활용할 수 있다. 미래 에너지 매개체(Energy Carrier)는 리튬이온 배터리와 수소 연료전지가 주목받고 있다. 정부도 최근 ‘2030 미래자동차 산업 발전전략을 통해서 2030년 친환경 구동 에너지원을 활용하는 전기·수소차의 국내 신차 판매비중을 33%, 세계시장 점유율 10% 달성의 로드맵을 제시하였다. 친환경 구동 에너지를 적용한 e-모빌리티 보급 확대의 중요성이나 실효성이 크다는 것을 알 수 있다.

2차 전지인 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 반응성이 뛰어나 이동수단의 전력원으로서 가장 기대되는 에너지 매개체이다. 수소 연료전지는 순수 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 전기를 생산하는데, 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 더 높고, 리튬에너지의 여러 단점을 보완하는 특성을 갖고 있어 역시 미래 에너지 매개체로 연구 개발이 진행되고 있다. 전문가들은 리튬이온 배터리는 가솔린 엔진을 대체하고, 수소는 디젤 엔진을 대체할 것으로 내다보고 있다. 완전히 구별되기 보다는 상호 보완적인 측면에서 개발될 것으로 예상된다. e-모빌리티 운용 측면에서 승용은 리튬이온 배터리가, 상용, 농업용 차량, 지게차, 드론과 같이 고하중이 요구되거나, 1충전 주행거리가 필요한 경우 수소 연료전지가 좀 더 적합하다.

리튬이온 배터리는 전기 소비 과정에서 배출가스가 전혀 없기 때문에, 도심 등의 인구 밀집 지역에서 대기질 개선에 기여할 것으로 기대된다. 수소 연료전지는 자체적인 공기 정화 능력이 있어, 수소 e-모빌리티를 1시간 운행하면, 성인 5명이 1시간 동안 호흡이 가능한 양의 깨끗한 공기를 배출한다. 리튬이온 배터리와 수소 연료전지의 친환경성을 제고하기 위해 재생에너지와 연계된 전기 및 수소 생산 방식도 지속적으로 연구되고 있다. 풍력발전기와 태양광발전기로부터 생성된 전기를 직접 또는 수소로 변환해서 이동기기 운용에 활용하는 것이다.

일반적으로 리튬이온 배터리의 발화나 수소 탱크의 폭발의 위험성이 지나치게 강조되고 있으나, 제조사가 제시하는 방법에 따라 활용하면 전혀 문제가 되지 않는 부분이다. 리튬이온 배터리는 압축, 관통, 낙하, 진동, 과충전, 단락, 고열, 열충격 등의 시험을 거치고, 수소 연료전지의 저장탱크는 총격, 낙하, 파열, 극한 가압, 화염 등의 안전성 인증 항목을 만족시켜야 한다. 한마디로 리튬이온 배터리나 수소 탱크를 규정대로 사용하면 전혀 위험이 없다고 할 수 있다.

 

전자파 평가·해석 환경 구축에도 주력

미래 이동문화 창출 및 지원에 최선을

일반인이 전자파 환경에 대해 인지하기는 쉽지 않다. 전자파라고 하면 전자렌지나 TV에서 발생되는 전자파에 집중하기 쉽지만, 실은 일상 생활 환경 전체가 전자파에 노출되어 있다. 일반적으로 의도적으로 이용하기 위해 발생시키는 것은 전파라고 부르고, 의도적이지 않은 것을 전자파라고 부른다. 국내에서는 1990년대에 전자파 연구가 본격적으로 진행되었다. 특히, 자동차 이용 환경에서 전자파 연구가 지속적으로 진행되고 있으며, 세계 기술 표준을 선도하고 있다.

전기차 보급이 확대되고 있고, 운전자 보조 장치가 증가하고 있으며, 자율주행 레벨도 향상되고 있다. 이 때문에 친환경 자동차의 모터, 인버터·컨버터, 배터리시스템, 충전기 등의 전원 계통은 전자파 차폐를 위해 특수한 외장 처리를 하여, 전자파 방사를 최소화 한다.

차량의 안전성과 편의성 증대를 위해 차량 무선기술 무선통신(RF) + 무선전력전송(WPT)- 적용도 대폭 증가하고 있다. 국제 사회에서는 이러한 무선기술 환경 내에서 전자파(EMC) 및 인체유해성(EMF) 검증에 대한 필요성이 제기되고 있다. 전기차 산업에 정성을 들이고 있는 중국에서는 이미 실제 차량에 부하를 적용한 상태에서 전자파에 대한 인증평가를 요구하고 있다. 국내에서도 일부 완성차 업체에서 강화된 시험 규격에서 차량을 검증하고 있다.

강화된 조건에서 전자파가 차량과 인체에 미치는 유해성을 검증함으로써 보다 더 믿고 탈 수 있는 자동차가 만들어 질 수 있을 것이다.

e-모빌리티연구센터는 일반목적기술로서의 인공지능 기술, 자율주행 기술, 빅데이터 및 사용자 경험 분석 기술 등 다양한 신기술이 접목되는 미래 지향형 모빌리티 핵심기술 개발을 위한 기술 및 인프라를 보유하고 있으며, 다양한 국가주도 사업을 통해 모빌리티 중소기업과 입체적 협력 중에 있다. 영광군과 전라남도, 나아가 국가 전체에 도움이 될 수 있는 연구센터로서 합리적인 미래 이동문화 창출 및 지원에 최선을 다 하겠다. 끝.

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