위키원
차세대 자동차
차세대 자동차(next generation automobile)는 다음 세대를 위한 미래형 자동차를 의미한다. 차세대 자동차는 기존 내연기관 자동차의 이산화탄소 배출 문제를 해결할 수 있는 전기자동차, 수소자동차 등의 친환경 자동차와 하늘을 나는 플라잉카(flying car) 등을 말한다. 또한 인간이 직접 운전하지 않고 자율주행할 수 있는 자율주행 자동차, 로보택시 등도 차세대 자동차에 포함된다.
  |
종류
친환경 자동차
세계 자동차 산업은 지구온난화와 자원고갈로 위기에 직면해 있다. 각국은 온실가스 배출 억제를 위해 자동차 분야 규제를 강화하고 있으며, 석유자원 고갈에 대비한 ‘에너지 다변화 정책’이 글로벌 현안 의제로 부각되고 있다. 세계 각국은 정부 주도로 친환경 자동차 산업 육성을 전략적으로 추진하고 있다. 친환경 자동차 산업은 미래 자동차 시장의 판도를 좌우하게 될 것이며, 나라마다 자국의 현실에 맞는 주력 차종을 발굴하고, 기술개발 자금과 보조금을 지원하고 있으며, 세금감경 혜택을 제공하고 있다. 자동차 시장의 패러다임이 급변하여 고효율 친환경 자동차 시장이 연평균 11.3% 성장하고 있다. 그리고 전기차를 포함한 친환경 자동차가 내연기관차를 대체해 나가고 있다. EU는 환경문제 대응을 위해 EURO-6 배출가스 저감기준을 제시하고 있으며, 미국은 캘리포니아주를 중심으로 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle), SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle)을 넘어서 ZEV(Zero Emission Vehicle) 프로젝트를 실행 중이다. 앞으로 자동차 산업은 빠르게 고연비, 친환경 자동차 중심으로 재편될 것으로 예상되며, 하이브리드차, 전기차, 수소차로 대변되는 친환경 자동차가 큰 비중을 차지하게 될 것으로 전망된다.[1]
전기자동차
고전압 배터리에서 전기에너지를 전기모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량으로, 화석연료를 전혀 사용하지 않는 완전 무공해 차량이다. 내연기관 자동차와 달리 엔진이 없이 배터리와 모터만으로 차량을 구동한다. 엔진이 없으므로 배출가스와 온실가스를 전혀 배출하지 않는다. 다만 충전용량이 적을 경우 배터리 주행거리에 제한이 있다.[1]
수소자동차
수소차는 수소와 공기중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 자동차로서 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않기 때문에 각종 유해 물질이나 온실가스에 의한 환경피해를 해결할 수 있는 환경친화적 자동차이다. 수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고 이 때 발생한 전자들은 외부 회로로 전달되어 연료전지 자동차의 모터를 구성하는 동력원인 전기에너지로 사용된다. 또한 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질 막을 통과해막 반대편의 연료전지에 공급된 공기중의 산소와 반응하여 물을 생성하게 된다.이 때 생성된 물은 수소차의 유일한 배출물로서 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출된다. 수소차는 내연기관차와 달리 엔진이 없으며, 전기차와 달리 전기공급 없이 내부에서 전기를 생산한다. 수소차에서 연료전지는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기에너지를 생성하는 차세대 무공해 에너지이다. 수소는 (-)극에서 산화되고 산소는 (+)극에서 환원된다. 이 반응식에서 볼 수 있듯이, 수산화 이온(OH-)의 농도는 변하지 않고, 단지 수소와 산소로 물이 만들어진다. 이것은 수소가 공기 중에서 연소하여 물이 되는 반응과 동일하다. 수소차은 크게 세 가지 장점을 가지고 있다. 첫 번째는 수소만 배출하는 친환경성이다. 수소차는 가솔린 사용 없이 수소와 산소만으로 전기를 만들어 구동되기 때문에 원천적으로 배기가스 없이 물만 배출한다. 두 번째는 하이브리드 자동차, 전기차 대비 우수하다는 것이다. 하이브리든 5분 이내의 충전 시간, 전기자동차는 30분에서 6시간 이내의 충전시간을 가지고 있는 방면 수소차는 3분에서 10분만 충전하면 된다. 마지막으로 길어진 주행거리이다. 전기자동차는 완전히 충전되는데 30~360분이 걸리고, 대한민국 출시 전기자동차 1회 완충 시 주행거리 평균값은 140km이다. 반면 수소차는 3~10분 만에 완전히 충전되며 1회 충전으로 최대 415km를 달릴 수 있다.[1]
플라잉카
자동차 산업과 항공산업의 발전으로 두개의 산업기술이 융합된 플라잉 카(Flying Car)는 도로주행과 공중 비행이 모두 가능한 자동차를 말한다. 넓은 개념으로는 자동차와 비행기의 기능이 결합된 차세대 운송 수단을 뜻하며, 도로 주행 비행기(Roadable Aircraft), 실제로 날 수는 없으나 추진력을 이용해 지면으로부터 약간 떠서 주행하는 자동차를 뜻하는 호버 카(Hover Car) 등을 포함하기도 한다. 비행 자동차, 개인용 항공기(PAV)라고도 한다. 자동차와 비행기 운송수단 체계 중심으로 발전을 하고 있던 운송 산업분야에, 새로운 내연기관 기술과 자율주행 등 다양한 센서를 이용한 기술들의 등장으로 운송 수단의 개념을 새롭게 정의하려는 시도가 활발하게 일어나고 있다. 가솔린 내연기관을 바꾸기 위한 전기차 및 수소차의 등장, 운전자 없이 센서와 인공지능(AI)를 이용해 스스로 주행 할수 있는 자율주행차를 개발하려는 움직임도 활발해지고 있다. 이제는 땅을 넘어 하늘가지 새로운 도로를 확장하기 위한 플라잉 카 경쟁이 큰 주목을 받고 있다. 플라잉 카가 기존의 자동차 플랫폼에 비행기나 헬리콥터 등의 기능을 단순히 추가하면 개발이 가능 할 것으로 생각하기 쉽지만, 사실 플라잉카 개발은 자동차와 항공기 기술의 단순합 융합만으로 개발이 되기 어렵다. 예를 들면 플라잉 카는 비행기와 달리 운전자의 조작이 자동차만큼 단순하고 자동화 되어서 운전이 쉬워야하며 안전성은 물론 소음이나 진동까지 해결해 편안한 승차감까지 제공해야 한다. 전용 비행장을 이용하는 항공기와 달리 일반 도로에서 이착륙이 가능한 최단거리 이착륙의 기술도 개발이 필수적이다. 또한 지상도로에서는 일반 자동차처럼 주행을 해야 하기 때문에 날개나 로터 등 비행에 힐요한 부품들이 자동차 내부에 숨겨지거나 주행에 방해가 되지 않아야 한다. 또 플라잉 카 중량이 무거우면 비행이 어렵거나 효율이 낮아지기 때문에 동체의 무게도 최대한 가벼운 신소재를 이용해서 설계해야 한다. 앞에서 지적한 어려운 요구 조건을 충족시키기 위해서는 항공기술은 물론 전자·정보기술(IT)·항공·소재·배터리 등 수많은 기술의 융·복합 및 고도화가 필수적이다. 최근 빅 데이터·사물인터넷(IoT) 등 관련 IT기술의 급성장과 드론 등 무인 비행체의 개발, 가볍고 튼튼한 최첨단 신 소재 개발 등 플라잉 카를 제작하기 위한 기반 기술 환경이 개선되고 발전되면서 영화나 상상속의 기계로만 여겨졌던 플라잉 카가 차세대 운송 수단으로 부상하고 있다.[2]
자율주행
자율주행 자동차
완전자율주행 기술 달성을 위해서는 자동차에 탑재되는 인공지능이 인간의 운전능력을 완전히 대체할 수 있어야 하며, 자율주행에 필요한 인공지능 기술은 크게 인지, 판단, 제어기술로 구분할 수 있다. 각 기술의 고도화를 위해 다양한 방법으로 기술 개발이 진행 중이며, 최종적으로 완전자율주행을 달성하기 위해 각국이 경쟁 중이다. 자율주행자동차란 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말한다. 국제자동차기술자협회(SAE)에서는 자율주행 단계를 기술 수준에 따라 여섯 단계로 분류하고 있는데, 현재 Lv.2(운전자 보조) 수준이 상용화되어 양산되고 있으며, Lv.3(조건부 자동화) 이상의 단계로 진화를 위해 기업들의 지속적인 도전이 진행 중이다. 1886년 내연기관 자동차가 처음 발명된 이래 자동차의 안전 개념 발전과 도입 범위 확대는 대부분 충돌 후 물리적인 피해를 줄이는 수동 안전(Passive Safety) 방향으로만 진행되었다. 그러나 1990년대에 들어 능동 안전에 대한 개념이 정립되면서 사고 이전에 미리 차량의 움직임을 통해 사고를 방지하는 능동적인 안전 기술이 도입되기 시작했다. 능동안전기술은 자동차의 미끄러짐을 방지하기 위한 잠김방지브레이크시스템(ABS), 차량의 차체자세제어를 위한 샤시통합제어기술(VSM)의 기존 기술로부터, 전방추돌방지보조(FCA), 차로이탈방지보조(LKA), 후측방충돌방지보조(BCA) 등의 첨단운전자보조시스템으로 확장되어 발전하였다. 자동차의 운행 안정성 확보를 위한 시스템의 무결성 측면에서, 이러한 첨단운전자보조시스템들은 해당 기능만을 개별적으로 작동하도록 개발되어 지금까지 유지되었다. 하지만 최근 Lv.3 이상의 자율주행 기술 구현을 위해 각 기능들의 통합 개발 필요성이 대두되었고, 한계 성능을 극복하기 위해 인공지능 기술이 적용되고 있다. 자율주행자동차는 주행에 필요한 정보를 다양한 센서를 통해 수집하며, 대표적인 것으로 카메라, 레이다, 라이다 등이 있다. 기존에는 각 센서가 기능별로 분리되어 작동하였으나, 고레벨 자율주행에서는 인지 정확도 향상을 위해 모든 센서를 동시에 활용하는 센서 융합과 추적을 통한 인지예측기술 등이 개발되고 있다. 센서 시스템의 특성상 단독 자율주행차량은 인지 성능에 한계를 가지므로, 이를 극복하기 위한 주변차량과의 협력주행기술과 C-ITS 기반 인프라 지원기술 등이 개발되고 있다. 클라우드로부터 교통정보를 받거나, 주변차량과 엣지시스템으로부터 주변 환경 및 상황에 대한 센싱 정보 등을 받아 주행 판단에 활용하는 기술이다. 특히, 최근 정부 주도의 범부처 사업인 자율주행기술개발혁신사업에서는 Lv.4+ 자율주행 상용화 기반을 마련하기 위해 자동차, ICT, 도로교통이 융합된 신기술 개발을 통한 서비스 창출 및 생태계 구축을 지원하고 있다. 이처럼 자동차 기술은 단독 차량을 넘어 무선통신을 기반으로 클라우드, 엣지, 주변 차량 등 다양한 외부 시스템과 협력하는 방향으로 개발이 진행되고 있다.[3]
각주
- ↑ 1.0 1.1 1.2 〈친환경 자동차 - 하이브리드차·플러그인하이브리드차·전기차·수소차〉, 《환경부》, 2015-12
- ↑ 오세진 소장, 〈미래 자동차항공산업 혁명, 플라잉 카(Flying Car)〉, 《대한전기학회》, 2019-01
- ↑ 정보통신기획평가원, 〈미래 모빌리티의 기반, 자율주행차 상용화 동향〉, 《주간기술동향 2013호》, 2021-09-08
참고자료
- 〈친환경 자동차 - 하이브리드차·플러그인하이브리드차·전기차·수소차〉, 《환경부》, 2015-12
- 오세진 소장, 〈미래 자동차항공산업 혁명, 플라잉 카(Flying Car)〉, 《대한전기학회》, 2019-01
- 서정윤, 〈'플라잉 카'가 정말 현실에 나올 수 있을까? 베스트 애널리스트가 생각하는 모빌리티 전망〉, 《인터비즈》, 2020-09-29
- 정보통신기획평가원, 〈미래 모빌리티의 기반, 자율주행차 상용화 동향〉, 《주간기술동향 2013호》, 2021-09-08
같이 보기
