자동차 전장화 가속화로 센서 시장 확대
KISTI 사업기회분석실 노현숙(Tel: 02-3299-6093 e-mail: hsroh@kisti.re.kr)
안정성과 편의성을 향상시키는 핵심부품, 자동차용 센서
센서는 측정 대상물로부터 정보를 감지 또는 측정하여 전기적인 신호로 변환하는 장치이다.
자동차용 센서는 기계, 전자, 통신, 제어 기술들과 융합하여 자동차의 안전성과 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전자제어시스템의 핵심부품으로, 차량 내외부 환경 변화를 감지하여 정보를 제공하는 역할을 한다. 자동차 센서의 적용은 엔진제어 부분에서 차체 자세 제어를 위한 ABS, ESP 등으로 확대되었다. 최근에는 에어백을 비롯하여 초음파 센서, 레이더 등 충돌방지용 센서들이 적용되고 있으며 편의 및 쾌적함을 위한 공조제어와 조명제어 등에 필요한 센서 적용이 점차 확대되고 있다.
센서 종류로는 압력 센서와 회전 및 위치 파악을 위한 자기 센서가 높은 비중을 차지하고 있으며, 충돌방지를 위한 전후방 물체인식을 위해 초음파 센서에서 카메라비전 센서, 레이더 센서, 레이저레이더 센서 등이 새롭게 적용되고 있다.
자동차용 센서는 주요 기능이 통합화, 지능화, 초소형화되는 추세로서, 1세대 기계식 센서에서 2세대 MEMS형 센서를 거쳐 3세대 스마트 센서로 변화하고 있다.
자동차 전자제어시스템은 엔진, 변속기, 현가장치, 제동장치, 조향장치 등 개별적인 시스템의 기능 향상에서 통합제어시스템으로 발전하고 있으며 이에 대응하기 위해 센서 성능도 다기능화, 고성능화, 지능화, 융합화가 되어 하나의 칩 안에 CAN이나 LIN과 같이 무선화, 네트워크 기능을 접목한 센서도 개발되고 있다.
자동차 전장화에 따라 센서 시장 지속적으로 성장
자동차 센서는 2000년 대당 87개에서 2010년에는 대당 약 160개, 2015년에는 대당 200여 개에 이르고 있으며 자동차 전장화에 따라 사용량이 지속적으로 성장하고 있다(Yano, 2013). BCC(2014)에 의하면 세계 자동차 센서 시장은 스마트카 및 그린카 관련 센서들이 시장을 견인하여 2013년 162억 달러에서 연평균 9.7%로 성장하여 2018년 258억 달러에 도달할 전망이다.
국내 자동차용 센서 시장은 2013년 9,160억 원에서 매년 10.7%씩 성장하여 2018년에는 1조 5,227억 원에 이를 전망이다. 이러한 시장 확대의 배경으로는 안전 및 배기량 등에 대한 정부규제 강화와 차세대 센서 국산화를 위한 정부지원, 자동차 전장화 비율 증대, MEMS 기반의 고성능 저가 센서 기술 개발 등을 들 수 있다. 적용 분야별로는 인포테인먼트, 안전, 보디 부문과 파워트레인 내 전기차/하이브리드 컨트롤 부분에서의 센서 시장 성장률이 높을 것으로 전망된다. 이는 스마트카의 연결성, 능동형 안전 시스템의 기능이 강화되고 친환경 그린카 시장이 빠르게 성장하는 것에 기인한다.
세계 자동차용 센서 시장은 원천기술을 보유한 자동차 시스템 공급자(Tier 1)인 Bosch, Denso 등 종합부품업체들이 과점하고 있으며 차세대 기술인 MEMS형 센서는 Bosch, Denso, Panasonic, Freescale, Sensata 등 상위 5개 업체가 전체 시장의 70%를 점유하고 있다. 대형 종합부품업체 이외 Kavlico, Sensornor, GE, Melexis, MIS, VTI, Hitachi, Murata 등이 자동차용 센서 OEM 시장을 확보하고 있으며, Freescale, Sensata, Murata Oy, Tamakawa Seiki 등 반도체 및 전문 센서 업체들도 자동차 센서 시장의 주도권을 확대하고 있다.
세계 자동차 센서 시장은 Bosch, Denso 등 소수의 선도업체들이 독과점하고 있으며 국내 자동차 센서 시장은 수입 제품이 주도하고 있어 국내 업체의 시장 점유율은 23%에 불과하다.
국내 자동차 센서 시장은 수입 제품이 주도하고 있어 국내 업체의 시장 점유율은 23%에 불과하며, 안전 관련 고신뢰성이 필요한 MEMS 센서의 경우 전량 해외 수입을 통하여 조달하거나 관련 소자를 수입하여 패키징하는 수준의 단계에 머물러 있다. 국내 시장은 보쉬, 케피코, 비에스이, 인지콘트롤스, 코리아 델파이 등이 시장에서 활동하고 있으며, 만도와 모비스는 레이더 센서 국산화를 진행하여 양산화를 준비하고 있다. 태성전자는 배기가스 온도측정 센서 개발에 성공하였으며 오토전자는 온도, 일사량 센서 등을 완성차 업체에 공급하고 있다.
자동차용 센서 시장의 주요 이슈는 정부의 자동차 안전법규 및 배기가스 규제 강화, 소비자의 자동차 편의성, 신뢰성 및 안전성에 대한 욕구 증대, 반도체 및 MEMS 기술의 발전으로 인한 고성능 저비용 시스템 개발 등을 들 수 있다.
정부의 자동차 안전법규 및 배기가스 규제 강화, 소비자의 편의성, 신뢰성, 안전성 추구, 반도체 및 MEMS 기술 발전으로 인한 고성능 저비용 시스템 개발은 센서 시장을 견인하고 있다.
최근 차량에 적용되는 센서의 종류와 개수가 증가하면서 높은 센서 가격으로 센서의 소형화와 저가격화, 기능의 통합화가 요구되고 있는데 이에 따라 반도체 미세공정을 활용하여 초소형 정밀기계를 제작하는 공정인 MEMS형 센서의 개발 및 적용이 확대되고 있다. 이를 통해 센서를 생산할 경우 소형화 및 대량생산으로 인한 원가 절감이 가능하다.
자동차의 경쟁 요소가 주행 성능, 내구성에서 운행 안전, 편의성, 고연비 효율로 변화하면서 차세대 미래형 자동차인 스마트카(고안전 지능형 자동차)와 친환경 그린카가 부상하고 있다. 이에 대응하기 위해 IT 반도체, 통신 등 전자기술과 융합되는 추세가 가속화되고 전장부품의 비중이 높아짐에 따라 스마트카와 그린카의 경쟁력을 좌우할 수 있는 핵심부품인 센서 시장도 부상하고 있다. 자동차 센서 사업화 주요 요인들의 영향력 강도는 다음 그림과 같이 요약할 수 있다.
자동차의 편의성, 안전성, 친환경성에 대한 사회적 요구는 강한 편이며, 정부에서도 ABS, TPMS 등 안전 시스템 장착을 의무화하고 배기가스 규제를 강화함에 따라 이에 부응하는 자동차 센서 시장이 확대될 것으로 전망된다. 전장부품의 원가 비중이 50%를 상회하면서 전장부품의 원가 경쟁력이 완성차의 원가 경쟁력으로 연결되고 있다. 자동차 센서는 전장부품의 정밀도와 신뢰성을 좌우하는 핵심부품이므로 국내 미래형 자동차의 경쟁력을 확보하기 위해서는 수입 의존도가 높은 센서의 국산화가 요구된다. 정부에서는 R&D 과제, 연구시설 및 시험, 평가 장비 지원, 인력 양성 및 네트워크 연계 지원 등을 통해 차세대 자동차 센서의 국산화를 지원하고 있다.
미래형 자동차 경쟁력 강화와 센서 사업 진출을 위해서는 차세대 센서 원천 기술 투자가 필요하며 이를 위해 M&A, JV 등 기술력이 우수한 해외 센서 업체와의 협력을 확대할 필요가 있다.
자동차 센서 시장은 원천 특허권을 보유하고있는 Bosch, Denso 외에도 강력한 후발 주자들이 시장을 형성하고 있어 시장 진입의 용이성은 높지 않은 편이다. 미래형 자동차 경쟁력 강화와 센서 사업 진출을 위해서는 차세대 센서 원천 기술 투자가 필요하며 이를 위해 M&A, JV 등 기술력이 우수한 해외 센서 업체와의 협력을 확대할 필요가 있다. 자동차 센서 시장은 기술적 측면뿐만 아니라 가치사슬 체계상의 자리매김, 자동차 산업의 이해도와 경험 등이 필요한 산업이다.
따라서 확립된 가치사슬 체계에 부합되도록 상위 벤더와의 보조를 맞추는 기술개발 및 상품화 프로세스를 구축할 필요가 있다. 특히 제품개발에서는 목표로 하는 자동차 및 모듈의 요구사항을 먼저 확보해야 하므로 완성차 업체 및 Tier 1 업체와의 네트워킹 확보를 통한 업무 연계 시스템을 구축할 필요가 있다. 자동차 센서는 고신뢰성의 확보가 필수적이므로 재료 및 제품의 설계를 비롯하여 최종적인 시험 평가에 이르기까지 품질/경영 시스템 측면에서의 인프라를 구축할 필요가 있다.
단기적으로는 센서 중 난이도가 중간 정도 되는 고압 센서, 온습도 복합 센서 등을 선택하여, 핵심부품인 감시소자부 신호처리 칩을 수급, 패키징 및 보정하는 일련의 과정을 거쳐 자동차 신뢰성 시험 및 실차 적용 시험 등을 통해 센서의 제조 과정, 필요조건 등을 습득할 필요가 있고, 중기적으로는 정부출연연구소 및 대학 등과 공동개발을 통해 감지 소자부 및 신호 처리칩 기술의 내재화, 가격경쟁력 및 품질 향상을 도모할 필요가 있다.