자동차의 전장화에 따른 소재부품 소재로의 성장 기대

KISTI 산업정보분석실 김기일  (Tel: 02-3299-6033  e-mail: kimkiil@kisti.re.kr)

[ 요약 ]

1. 전세계적으로 자동차 산업의 전자화 추세로 인하여 전장부품 수요가 급속히 증대되고 있으며, 차체 내에 사용되고 있는 전장부품은 가볍고 작아지고 있으며 기능에 있어서 더욱 정확한 전자 제어 시스템들이 요구되고 있다.
2. 자동차용 고성능 전장부품 도입이 급증하여 각종 전자제어부품 및 장치의 유해전자파 방출로 인한 부품 오작동 등이 일어나고 이로 인한 급발진 등의 안전사고 발생 위험이 증대되고 있으므로 유해전자파를 차단할 수 있는 전자파 차폐 부품에 대한 수요가 증대되고 있다.
3. 이에 따라 전장부품 시장 중 안전관련 전장부품의 경우 세계 각국에서 의무 장착이 법제화되고 규제가 강화되어 자동차 전자파 차폐 시장규모는 2015년부터 매년 33% 이상 성장하여, 5년 후 세계시장 규모가 약 7천억원에 달할 전망이다.
4. 현재 국내의 LG그룹, 삼성그룹은 자동차 전장부품 시장을 신성장동력산업으로 규정하고, 관련 부품개발에 탄소와 고분자 복합소재를 핵심소재로 적용하려는 추세이다.
5. 이러한 기술 및 시장 트랜드에 부합하여 이미 자동차 경량화에 적용되고 있는 고분자소재에 전자파 차폐 기능을 부여할 수 있는 도전성 탄소가 결합된 복합소재 기술개발이 요구되고 있다.

전자파 차폐 필요성의 증대
자동차의 편의성, 고급화 추구, 하이브리드 자동차 개발로 인하여 최근에는 자동차에 고성능 전장부품을 다량 도입되어 자동차가 점차 전자 장치화되어 가는 추세이다. 그러나 차량의 편의 증대를 위하여 도입한 각종 전자제어부품 및 장치(그림 참조)로 인해 유해 전자파가 다량 방출되고, 불필요한 전자파 방사로 차량의 오작동 및 급발진 등의 안전사고 발생이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 따라서 차량 내부 전장부품에서 발생하는 전자파의 차폐 필요성이 점차 증대되고 있는 상황이다.

 
유해 전자파 차폐를 위하여 차량 경량화용 고분자 복합소재에 탄소, 금속, 세라믹 등의 새로운 소재를 첨가하여 전자파 차폐라는 새로운 기능성을 갖는 복합소재들이 개발되고 있다.

일예로 국내 J사 및 미국의 X사에서는 현재 개발 중인 자동차용 ECU(Electronic Control Unit, ECU) 하우징 제품을 탄소/고분자 복합소재화하여 현재 전자파 차폐 성능 30dB(t=0.5 mm)을 50~80dB 수준까지 높이기 위한 연구개발을 진행 중이다. 다음 표에서와 같이, WPM 국책과제에서도 차량의 전자파 차폐율을 80dB까지 높이는 것을 기술개발 목표로 잡고 있다.

이와 같이, 차량의 전자파 차폐율을 높이면서 차량의 경량화, 높은 방열효율을 달성하기 위하여, 학계 및 산업계에서 고분자 소재와 나노 카본소재의 하이브리드화 신기술 개발에 많은 관심을 가지고 있다.

 
자동차 전자파 차폐용 탄소 복합소재 시장 현황 및 전망
자동차산업의 전장화에 따라 전장부품이 제조원가에서 차지하는 비중이 점차 확대되고 있다. 2012년 Strategy Analytics 보고서에 따르면, 전장부품의 원가비중이 1990년대 15%에서 2000년 22%로 높아졌으며, 2010년 30%까지 높아졌고, 2020년에는 전장부품의 원가비중이 50%를 넘을 것으로 전망하고 있다.
특히 차세대 동력원으로 부상하고 있는 전기자동차는 전기전자부품이 원가에서 차지하는 비중이 70%에 달할 것으로 예상되고 있다.

 
자동차 전장화로 인해 차량 내 전력사용량은 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 전기시스템도 변화하고 있다. 연비 개선을 위한 고출력 전장부품과 능동 안전시스템 적용으로 각종 전장부품의 사용이 늘어나면서 기존 12V 전기시스템이 한계에 직면하고 있으며, 48V 전기시스템에 대한 필요성이 제기되고 있어 차량에서의 전자파 방출량이 늘어나 전자파 차폐에 대한 필요성이 더욱 더 증가될 전망이고, 향후에는 자동차산업은 기계조립산업이 아니라 전자제품 제조산업으로 자동차가 기계라기보다 TV, 컴퓨터, 스마트폰 등과 같은 전자장치에 가까운 제품으로 인식될 가능성이 높다.

 
자동차가 전장화되어 갈수록 차량의 전자파차폐 문제나 급발진사고 환경, 열, 진동 등의 다양한 문제를 해결하기 위해 신뢰성 이외 안전 기능을 강화하고 있으며, 안전성이 높은 전장부품의 의무 장착화가 세계적으로 진행 중이다.

삼성증권(국내 시장), J. D. Power, Strategy Analytics (해외 시장, 2012.09)에 따르면, 차량의 전장부품 시장은 2015년 국내 800억 원, 세계 2조 2,000억 원 시장 규모에서, 연평균 33%씩 성장하여, 2019년 국내 2,600억 원, 해외 6조 7,000억 원대의 시장이 형성될 것으로 전망되며, 자동차부품연구원, 자동차용 전장부품 개발 전문 상장기업 연구소장 및 현대차 개발 담당자 의견에 따르면, 차량용 전장부품 시장 중 전자파 차폐용 탄소 복합소재는 전체 차량용 전장부품 시장 중 약 10% 내외를 점유할 것으로 예상되므로 이에 근거하여 자동차의 전자파 차폐용 탄소 복합소재의 국내외 시장 규모를 추정하면 아래 표와 같다.
 

 
자동차 전자파 차폐용 탄소 복합소재 기술 전망
기존의 전자파 차폐 소재인 일반적인 경량 금속을 적용한 제품의 경우 전자파 차폐 성능은 우수하나 다이캐스팅 공정시 적용되는 가공 및 후처리 공정을 고려한 최종 제품 가격 및 생산성 부분에서 압사출 기반의 탄소/고분자 복합소재를 이용한 제품과 비교 시 최종 제품 가격 및 생산성 면에서 상대적으로 취약하며, 자동차용 차세대 기능성 소재의 가장 큰 요구사항인 경량화 측면에서도 탄소/고분자 복합소재는 기존 경량 금속 대비 30% 이상의 경량화가 가능하다는 장점으로 인하여, 자동차 부품업체 뿐만 아니라 일반 재료업체들까지도 자동차 전자파 차폐용 탄소/고분자 복합 신소재 연구개발에 관심을 보이고 있다.

탄소/고분자 복합소재 제품의 경우, 이미 디스플레이 등의 IT 전자제품용 부품소재에 적용되고 있으며, 이러한 탄소/고분자 복합소재 제품은 전기자동차, 하이브리드 자동차와 같은 미래형 자동차에 적용이 가능하고 또한 종래 내연기관 자동차의 전자제어장치, 각종 센서, 케이블 하네스에도 적용이 가능하다.

향후 2~3년 이내 의무장착화가 될 것으로 예상되는 차량용 각종 안전 및 보안 관련 전장부품까지 그 사용범위가 확대될 전망이다.

LG그룹은 자동차 전장부품 사업을 신성장동력사업으로 규정하고, 자동차 부품 업계 1위인 보쉬를 벤치마킹하여 차량용 전장부품 개발을 본격화하였다.

계열사별로 살펴보면, LG전자는 내비게이션, 카오디오 등을 현대모비스 및 일본 도요타(한국판매용)에 판매 중이며, 또한 LG화학은 연간 20만 대의 전기차 배터리 생산능력을 갖추고 있으며, 현재 GM, 포드, 르노, 현대·기아차 등 완성차 10여개 업체 이상으로 판매 중이며, LG이노텍은 차량용 모터, 발광다이오드(LED) 조명 등을 생산 중이며, 국내 차량용 모터 시장에서 점유율 1위를 기록 중이다.

삼성그룹 역시 자동차 전장부품 사업을 신성장동력사업으로 규정하여 자동차 전장부품을 생산하고 있고, 또한 관련 후속 개량기술들을 개발 중이다. 구체적으로 계열사별로 살펴보면, 삼성SDI가 전기차 배터리를 생산 중이며, 삼성전자는 키 인포테인먼트 시스템, 차량용 시스템 반도체 및 각종 센서를 생산 중이며, 삼성전기는 전기차 모터를 양산 중이다.

상기 예를 든, LG그룹 계열사, 삼성그룹 계열사에서 생산 중인 자동차 전장부품에 탄소와 고분자의 복합소재 또는 자성체가 가미된 복합소재가 전자파 차폐 및 흡수를 위한 핵심 부품으로 일부 적용되고 있으며, 그 적용범위가 더욱 더 확대될 전망이다.

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