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Nikkei Automotive_2017.05 특집요약 (p28~50)

2017년 자동차 기술 키워드
미래를 위한 기술 개발의 방향성

자동차의 기술 개발이 분기점에 접어들었다. 환경∙안전 규제 강화와 함께, 자율주행의 경쟁 격화, 커넥티드카에 대한 대응 등, 자동차 기술 개발 대상이 다방면으로 확산되고 있기 때문이다. 자동차회사가 2017년에 실용화하는 기술을 전망함으로써, 자동차의 진화 방향성을 찾아본다.


Part 1. 중요한 고비를 맞고 있는 기술개발
공용화와 첨단성으로 나누어

자동차의 개발 현장의 부하가 높아지고 있다. 환경∙안전 규제에 대한 대응과 함께, 자율주행이나 커넥티드 등 개발 범위가 지나치게 확대되고 있기 때문이다. 그러나 2017년에 실용화되는 유망 기술을 살펴보면, 내일을 개척할 기술도 보이게 된다. 전동 파워트레인부터 바디∙정보계, 차체의 각 분야에 주목 기술이 있다.

2017년, 자동차의 기술 개발은 하나의 고비를 맞이하고 있다. 환경∙안정 규제에 대한 대응과 함께, 자율주행이나 전동화와 같은 차세대 자동차의 개발, 기존 엔진차량의 개량 등, 최근에 대응 범위가 급격하게 확대되고 있다. 그럼에도 불구하고 미래 경쟁력의 유지∙증대를 위해 그들의 개발을 가속시키지 않으면 안 되는 시기에 들어섰기 때문이다. 게다가 한정된 리소스로 그것을 실행해야만 한다.

이와 같은 상황에서 미래를 위한 기술개발의 방향성을 나타내는 것이, 각 사가 2017년에 실용화하는 기술 및 기능이다. 그 근저에는,「공용화」와「첨단성」을 통해 효율이나 부가가치를 높이려고 하는 의도가 엿보인다.

즉, 엔진이나 골격 등 기계부품은 지금까지 이상으로 공용화를 추진하여 개발 효율을 높인다. 다른 한편의 배터리나 자율주행, OTA(Over The Air), IT 등의 분야는, 첨단성을 추구함으로써 자동차의 부가가치를 높여 나가려는 생각이다.

엔진의 경우는 1기통 부품을 공통화함으로써 디젤, 가솔린과 같은 종류나 큰 배기량에 의존하지 않는 설계 현실을 목표로 한다.「Modular Engine」이라고 불리는 것으로 유럽이 적극적이다. 일본도 같은 흐름에 있지만, 도요타자동차나 마쓰다 등은 부품보다는 설계 사상의 공통화를 추진하고 있어, 유럽과는 조금 다른 것 같다.

「부품의 공용화」에서는, 차량 세그먼트나 엔진 배치에 따라 분리하였던 플랫폼을 통합하거나, 플랫폼을 초월한 부품의 공용화가 추진된다. 도요타는 세그먼트를 초월한 부품의 공용화를 도모하는 설계방법「TNGA(Toyota New Global Architecture)」의 적용 범위를 넓힌다.

-- AI에서 NVIDIA와 Intel 격돌 --


Part 2. 기능이나 역할의 영역을 넘어서라

① AI 컴퓨터
Intel이 Mobileye 인수, 3세력의 경쟁

자율주행 기술에서 빠뜨릴 수 없는, AI의 일종인 Deep Learning. 동(同) 알고리즘을 실행하는 AI 컴퓨터 개발을 둘러싸고, 3개의 세력이 경쟁하는 구도가 보이기 시작하였다. 선두인 미국의 NVIDIA 연합을, 최대 반도체기업인 Intel이 맹추격하고 있다. 일본에서는 도요타그룹과 도시바의 연합이 추격한다.

2017년 3월, Intel이 자동브레이크의 화상인식에 강한 이스라엘의 Mobileye를 약 153억 달러의 거액에 인수한다고 발표하였다. NVIDIA의 최대경합기업이 될 수 있는 Mobileye. 심층학습용 차량탑재 컴퓨터 개발부문에서 NVIDIA에 뒤처진 Intel이지만, Mobileye의 인수로 반격을 도모한다.

Intel은 최근에 자율주행의 기술개발에 힘을 쏟고 있다. 2017년 1월에 자율주행 기술의 개발 기반「Intel Go」를 발표하였다. Mobileye의 인수를 통해 자율주행의 기초 기술인 자동브레이크에 사용할 수 있는 신뢰성 높은 화상인식 기술을 수중에 넣었다.

뿐만 아니라 Mobileye가 보유하고 있는, 20개 이상의 많은 자동차회사에 채용된 실적을 얻을 수 있다는 것도 큰 의미다. NVIDIA에는 없기 때문이다. NVIDIA는 미터 등 정보단말 장치에 대한 채용은 많지만, 신뢰성이 높은 제어계 기능에 대한 채용은 지금부터라고 말할 수 있다.

-- 강고한 Intel, 완만한 NVIDIA --
-- 제4세력은 Qualcomm? --

② OTA(Over The Air)
제어계에 본격 채용이 임박

차량의 전동화가 진행되는 가운데, 차량탑재기기의 ECU(전자제어유닛)에 내장되는 소프트웨어(제어 소프트)의 규모나 복잡성이 계속 증가하고 있다. 차량 1대 당 제어 소프트의 코드 행수는, 현재는 중규모 은행의 기간계 시스템과 동등한 규모인 1,500만~2,000만 행이다. 그러나 앞으로는 자율주행 기능 등의 탑재가 진행되면 1억 행에 달한다는 계산도 있다.

이러한 소프트의 비대화에 따라, 소프트의 기능 추가나 오류 수정을 효율화하는 수단으로서 주목 받고 있는 것이「OTA(Over The Air)」다. 무선 네트워크를 사용하여 소프트를 원격 경신하는 기술이다. 많은 자동차회사가 OTA 활용을 위해 노력하고 있다. 그 중에서도 리드하고 있는 것이 미국의 테슬라다. 전기자동차(EV)의 소프트의 기능 추가나 개선을 OTA로 적극적으로 실시하고 있다. 테슬라는 2016년 11월에 자율주행 기능을 강화한 소프트「소프트웨어8.0」의 배포를 개시하였다. 또한 2017년 전반에는, 레벨5의 완전 자율주행 기능을 OTA로 제공(2016년 10월 이후에 생산한 EV가 대상)하는 것도 표명하고 있다.

-- 견고한 시큐리티 필수 --
-- 소프트의 적절성을 2단계로 검증 --
-- 비용과 운용체제에 과제 --

③ HUD(Head Up Display)
계기판과 내비게이션 세력간의 경쟁 격화

차량의 속도나 진행 안내 등의 정보를, 운전자의 전방 2m 정도 앞에서 표시해 주는 HUD. 운전 중의 시선 이동을 줄일 수 있어 안전성을 확보할 수 있다는 이유로 보급이 진행되는 차량탑재 기기다.

지금까지 독일 BMW나 아우디 등 유럽의 자동차회사가 적극적으로 탑재 차종을 늘려 왔다. 이를 뒤쫓듯이 일본의 자동차회사도 HUD탑재차 개발을 추진한다. 2017년 2월에는 스즈키가 경차「왜건R」에 처음으로 HUD를 탑재하였다. 소형에 저가의 경차용 HUD가 개발됨으로써, 향후 탑재 차종이 크게 늘어날 전망이다.

「HUD의 탑재는 점점 당연시되고 있다. 뒤처지지 않기 위해서는 HUD의 탑재가 필수다」. 타사의 공세에 초조함을 보인 것은 미쓰비시자동차의 개발 담당자다. 미쓰비시는 2017년 안에 개발 예정인 차기 주력 SUV인「Eclipse Cross」에 HUD를 탑재하는 것을 결정하였다.

-- HUD의 승자가 HMI를 제압한다--
-- 저비용화로 경쟁에서 승리한다 --

④ 배터리의 고 에너지 밀도화
Ni-rich로 LIB는 200Wh/kg 이상으로

질량에너지 밀도를 200~300Wh/kg으로 높인 제2세대 차량탑재용 리튬이온배터리(LIB). 2017년 이후 그 탑재가 본격화될 것 같다. 배경에는 전기자동차(EV)의 충전 1회 당 항속거리나, 플러그인하이브리드차(PHEV)의 EV 주행거리(엔진을 돌리지 않고 모터 만으로 달릴 수 있는 거리)를 늘리고 싶어하는 완성차 제조업체의 의향이 있다.

게다가 많은 완성차 제조업체가 목표하는 것은, 500만 엔 미만의 보다 대중적인 자동차로 그것을 실현하는 것이다. 배터리를 탑재하는 공간도 배터리에 드는 비용도 고급차량과 비교하여 적은 대중차에서는, 에너지밀도를 높인 제2세대 LIB는 중요한 존재라고 말할 수 있을 것 같다.

실제로 미국의 GM은 항속거리를 238마일(EPA, 약 383km)로 연장한 EV「Chevrolet Bolt EV」를 2016년 말에 미국 캘리포니아 주와 오레곤 주에서 한정 발매하였다. 가격은 3만 7,500달러. 2017년에는 그 발매 대상을 미국의 다른 주로도 확대한다. 탑재하는 것은 한국 LG케미칼의 제2세대 LIB다.

-- BMW는 LIB로 350Wh/kg을 목표 --

⑤ Modular Engine
직렬 6기통 부활, 1기통 500mL가 주류로

2017년의 엔진 개발에서 주목하고 싶은 것은 직렬 6기통 엔진이다. 전멸 직전의 직렬 6기통 엔진이 다시 부활할 것 같다. 독일의 다임러가 2017년에 발매하는 고급 세단「S클래스」에, 새롭게 개발한 배기량 3L의 직렬 6기통 가솔린 엔진「M256」을 탑재할 계획이다.

일찍이 최절정에 올랐던 직렬 6기통 엔진이지만, 대부분이 V형 엔진으로 대체되었다. 직렬 배치의 경우는 세로 길이가 길어, 차량의 실내 공간을 넓히기 어렵기 때문이다. 직렬 6기통 엔진을 열심히 개발하고 있는 것은 독일의 BMW 정도였다.

다른 기통 수의 엔진이나 가솔린과 디젤 사이에서 부품을 공통으로 사용하는「Modular Engine」의 개발이 활발해진 것이, 직렬 6기통 엔진 부활의 배경에 있다. 엔진에 드는 비용과 개발 자원을 가능한 억제하여, 전동화 기술개발 등으로 개발 자원을 돌리고 싶다는 목적이 있다.

Modular화로 V6에서 직렬 6기통으로 바꾸는 것은,「Downsizing Engine」이 증가하는 가운데 고급차나 중대형차의 주력이 V6에서 직렬 4기통 엔진으로 점점 대체되고 있기 때문이다. 직렬 4기통과 부품을 공통으로 하기 쉬운 이유는, 블록 구조가 전혀 다른 V6가 아니라 직렬 4기통의 블록을 늘려서 만들 수 있는 직렬 6기통이기 때문이다.

다임러는 가솔린과 디젤 사이에서 부품을 공유하는 것에도 주력한다. M256과 같은 배기량으로 많은 기본 부품을 공유하는 직렬 6기통 디젤엔진「OM656」을, 2017년에 양산한다는 계획이다.

-- 출력∙토크를 배기량으로 조정하지 않는다 --
-- 연소의 공통화는 마쓰다로부터 --

⑥ 부품의 공용화
신흥국용 A세그먼트 미니카, 일본과 유럽 격돌

2017년은「부품의 공용화」전략의 “진가”가 문제시되는 해가 될 것 같다. 차량 개발과 생산에 드는 비용과 시간을 대폭으로 삭감하는 것을 목표로, 각 자동차회사는 부품의 공통화를 추진해 왔다. 2016년에는 독일의 폭스바겐이 전기자동차(EV)용 플랫폼「MEB(Modular Electric Drive Kit)」의 개발을 시작하였다.

개발∙생산의 효율화는 경쟁력으로 직결된다. 산하에 차량 브랜드를 12개나 갖고 있는 폭스바겐이나 도요타자동차는, 2017년도 세계 판매 대수가 1,000만 대를 돌파할 전망이다. 미국 GM이나 르노-닛산이 계속하여,「1,000만 대 클럽」을 형성한다.

그리고 그 아래에 있는 자동차회사를 포함하여, 규모의 경제에 의한 비용 삭감에 도전한다. 같은 플랫폼(차체)이나 부품을 많은 파생차에 적용함으로써, 비용을 억제하면서 빠르게 고객의 요구에 맞춰서 제공해 나갈 생각이다. 유럽 기준의 B세그먼트 이외의 차량에는 적용이 차츰 증가하고 있으며, 드디어 비용 요구가 엄격한 A세그먼트 차에 대한 전개를 본격화한다.

-- 폭스바겐은 5년에 걸쳐 계획 달성 --
-- Daihatsu Motor사의「DNGA」가 열쇠 --

⑦ 초고장력 강판
1.5GPa급 Hot Press의 채용 진행

2017년에는 자동차의 바디골격에 초고장력 강판을 채용하기 시작한다. 그 목적은 바디 질량의 추가를 억제하면서 충돌안전성을 높이는 것이다. 충돌 시에 승객을 보호하기 위해 차량 중앙부의 골격에는 초고장력 강판을 사용한다. 한편, 충돌 시의 충격 에너지를 흡수하기 위해, 차량의 앞부분과 뒷부분의 골격에는 초고장력 강판보다 강도가 낮은 강판을 사용한다. 이것이 자동차회사의 기본적인 생각이다.

초고장력 강판은 인력 강도가 980MPa급 이상의 강판을 말한다. 이 강판은 제조방법에 따라「냉간프레스재(材)」와「열간프레스재」로 나눌 수 있다. 냉간프레스재는 소재를 만들 때의 열처리로 강도를 높인다. 부품회사는 현행 제조 설비를 사용하여 골격부품을 만들 수 있지만, 강도가 높아지면 성형성이 나빠진다. 현재 냉각프레스재의 경우는 1.5GPa급까지가 실용화되어 있다.

-- Hot Press재(材)는 유럽이 리드 --
-- 플랫폼 통합이 후원 --
-- 경차에도 1.2GPa급을 적용 --

⑧ 5G(제5세대 이동통신)
V2X의 영역에서 DSRC와 경합

NTT와 도요타자동차는 2017년 3월, 차세대 이동통신 기술인「5G(제5세대 이동통신)」을 활용하는 커넥티드카의 연구 개발에서 협업한다고 발표하였다. 다수의 자동차에서 차량의 상태나 주행 데이터 등 정보를 수집하여 축적, 분석 처리하는 ICT(정보통신기술) 기반의 연구 개발이나, 5G의 자동차용 표준화 추진, 엣지 컴퓨팅 기술의 적용성 검증 등을 공동으로 추진한다. 2018년에 실증 실험을 실시하여 커넥티드카 분야에서의 새로운 서비스를 검증한다는 계획이다.

통신업계에서는 이와 같은 차량기기를 위한 5G관련 시도가 활발화되고 있다. NTT그룹에서는 NTT도코모가 이번 협업 이전부터 DENSO나 DeNA, PASCO 등과의 공동 연구를 추진하고 있다. KDDI는 도요타와 공동으로 커넥티드카용의 통신 플랫폼을 개발 중이다. 소프트뱅크는 자회사인 SB드라이브를 통해 커넥티드카에 대한 5G의 활용을 검토하고 있으며, 그 외에도 Telematics를 제공하는 자회사도 설립하였다.

-- 자율주행용 지도 전송 --
--「V2X」에 활용하기 위한 움직임도 --
-- 전방향 차량의 카메라 영상 표시 --

⑨ 서비스화
“탈∙제조업”, 의심받는 1년

자동차를 사용한 서비스사업의 시도가 급증하고 있다.「Mobility Service」나「MaaS」(Mobility as a Service)라고 불리는 일이 많다. 이를 사업 기회로 만들기 위해 자동차회사들이 본격적으로 움직이기 시작하였다.

MaaS의 현재의 주 역할은 Car Share나 Ride Share와 같은「Sharing」일 것이다. 그러나 셰어링의 다음 축은 아직 보이지 않는다. MaaS에 대한 본격적인 참여를「선언」한 2016년을 거쳐 맞이하게 된 2017년. 검증을 받게 되는 것은 실행력이다. 사업의 수익성도 요구된다.

먼저 총성을 울린 것은 미국이었다.  Ford Motor의 CEO인 Mark Fields씨는 2016년 1월, “탈∙제조업”을 선언하였다.「2조 3,000억 달러의 자동차 시장이 아니라, 5조 4,000억 달러의 서비스시장에서 승부를 건다」라고 말했다. 미국 GM도 때를 같이 하여 라이드셰어 기업인 미국의 Lyft사와 제휴. 독자적인 카셰어 서비스인「Maven」도 개시하였다.

-- 새로운 브랜드가 속속 등장하는 유럽 --
-- 자전(自前)주의에서 전환하려는 도요타 --

⑩ 북미시장
연비규제 완화가 트럼프 대응의 요체

도널트 트럼프 대통령이 자동차회사를 흔들고 있다. 그 요인으로서, Frost & Sullivan Japan의 자동차∙교통운수부문의 모리모토(森本) 씨는 (1)TPP(환태평양경제동반자협정)에서 탈퇴 (2)NAFTA(북미자유무역협정)의 재교섭 (3)미국 내에서의 증산과 고용 창출 (4)연비규제의 완화 등을 들고 있다.

-- 전기자동차가 감속될 가능성 --
이 중 자동차회사에 대한 영향이 가장 크다고 볼 수 있는 것은 연비규제의 완화다. 미국의 현행 규제는, 미국에서 판매하는 승용차와 Light Truck의 평균 연비를 2017년부터 단계적으로 올려, 2025년에 현재의 약 2배가 되는 23.2km/L로 하는 것이다. 이에 대해 트럼프 대통령은 2017년 3월 15일에 디트로이트시에서 개최한 미국 내외의 자동차회사 간부와의 회합 후의 연설에서,「이 규제를 완화할 것이다」라고 표명하였다.

규제완화에 대해 미국의 환경보호청(EPA)이나 캘리포니아주의 대기자원국(CARB)은 강하게 반대하고 있다. 그러나 현재 미국에서는 싼 연료 가격이 순풍이 되어 SUV나 픽업트럭 등의 라이트 트럭의 판매가 증가하고 있다. 이 상황이 계속된다면,「2025년 규제」의 달성은 어렵다. 트럼프 대통령의 발언의 배경에는 이러한 사정이 있다.

  -- 끝 --