차세대차(xEV)용 키 디바이스/컴포넌트 세계시장에 관한 조사결과(2023년)
【자료체재】
자료명：「2023년판 xEV용 키 디바이스/컴포넌트<주요 제품·서멀 매니지먼트 편>」
발간일：2023년 6월 29일
체 재：A4판 355페이지
【조사요강】
1. 조사기간: 2023년 4월~6월
2. 조사대상: 자동차 메이커, xEV 주요 부품·시스템 서플라이어 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원이 직접 면담(온라인 포함), 전화를 통한 취재 및 문헌조사 병용
<차세대차(xEV)용 주요 부품(키디바이스/컴포넌트) 시장 용어정의>
본 조사에서 차세대차(xEV)란 전동 사륜차와 동의하며 HEV(하이브리드차), PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차)로 하고 승용차는 A~E분야, 상용차는 차량 총중량 3.5t 이하의 소형 상용차를 대상으로 했다. 또 주요 부품으로 주기모터, 주기모터용 포지션센서, 인버터, 구동배터리, 전류센서, DC-DC컨버터, 자동차용 충전기, 서멀 매니지먼트, 히트펌프 시스템, 전동 워터펌프, 전동 오일펌프, 전동 컴프레셔를 대상으로 했다. 여기서는 통합 열 관리의 기술동향을 다루고 핵심 히트펌프 시스템에 대해 2035년까지의 탑재수량 및 대상차량의 탑재률 예측에 대해 공표했다. 덧붙여 동 시스템의 탑재률은 대상인 PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차)의 세계 판매대수에 차지하는 탑재비율을 나타낸다.
또한 대상차량의 세계 판매대수 예측에 있어서 Aggressive 예측(최대성장 예측)은 급속충전 등 인프라 정비가 갖추어짐으로써 등급과 상관없이 BEV의 보급이 진행될 것으로 가정하여 Conservative 예측(최소성장 예측)은 BEV가 고급분야와 소형 상용차까지 한정적으로 보급이 진행될 것을 상정하여 산출했다.
<시장에 포함되는 상품·서비스>
승용차 및 차량 총중량 3.5t 이하의 소형 상용차로 한정한 차세대차(xEV); 스트롱하이브리드(HEV), 플러그인하이브리드(PHEV), 전기차(BEV), 연료전지차(FCEV) 및 주요 키 디바이스·컴포넌트
◆2025년부터 통합 열 관리이 본격적으로 보급
~열의 효율적인 활용으로 BEV 문제를 해결~
자동차용 히트펌프 시스템의 세계 시장규모 예측
야노경제연구소 조사
주1. HP탑재 xEV 대수의 2019~2022년 실적치(판매대수 기준)는 각국 공업회 데이터를 기본으로 야노경제연구소 추계
주2. HP탑재 xEV 대수의 대상은 플러그인하이브리드(PHEV), 전기차(BEV), 연료전지차(FCEV)
주3. HP는 히트펌프 시스템(Heat Pump System)을 말한다
주4. 2023년 이후는 야노경제연구소 예측치
주5. Aggressive 예측은 급속충전 등 인프라 정비가 갖추어짐으로써 등급과 상관없이 BEV의 보급이 진행될 것으로 가정하여 Conservative 예측은 BEV가 고급분야와 소형 상용차까지 한정적으로 보급이 진행될 것을 상정하여 산출했다
차세대차(xEV)용 서멀 매니지먼트 기술동향
야노경제연구소 조사
주6. 탑재률은 PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차)의 세계 판매대수에 차지하는 탑재비율(Agressive 예측)
1. 시장 개황
차세대차(xEV: HEV(하이브리드차), PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차))의 통합 열 관리에서 중요한 역할을 담당하는 히트펌프 시스템은 2022년 시점에서 탑재률은 48.0%이며, PHEV, BEV에서의 수요가 주류이다.
BEV 보급으로 주목되는 통합 열 관리는 모터, 인버터, 배터리, 차량 실내 냉난방 등 차량 전체에서 발생하는 열에너지(배열)를 배분해 효율적으로 다 쓰기 위한 기술이다. 모터와 인버터의 배열을 활용함으로써 히트펌프의 가동 부담을 경감할 수 있고, 소비 전력을 억제함으로써 BEV의 항속 거리의 신장에 공헌한다. 또, 모터와 인버터의 비효율 구동※1에 의한 창열이라는 제어, 노면정보와 운전상황 등을 기본으로 온도상승을 예측, 전지를 적절히 냉각함으로써 급속충전과 등판 주행 시 등 부하가 걸리는 상황에서의 전지온도 상승을 억제하는 제어 등의 개발이 진행되고 있어 차세대 BEV에서 자동차 열의 유효 활용은 중요하다.
※1. 비효율 구동이란 주행에 필요한 출력 이상으로 가동시킬 것
2. 주목 토픽
BEV 보급으로 주목받는 열 관리
차세대차(xEV:HEV(하이브리드차), PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차))는 기존 내연기관차(ICE)와 동력원이 다르기 때문에 차량을 구성하는 기기나 컴포넌트도 해당 차량에 적합한 사양과 성능이 요구되고 있다.여기에서는 차세대 차량(xEV)의 보급에 의해 주목받는 통합 열 관리(서멀 매니지먼트)의 기술 동향을 다룬다.
내연기관차의 열 관리는 부위별로 냉각을 검토하는 것으로 충분했지만 xEV에서는 엔진에 의한 열원이 적어 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터 등을 활용해 차량 실내 난방을 실시할 필요가 있다. 그러나 PTC 히터 등은 전력 소모가 심하고 항속거리에 영향을 주기 때문에 소비전력이 적은 히트펌프에 주목된다. 비용과의 균형으로 BEV, PHEV, FCEV의 세계 판매량에서 히트펌프 시스템 탑재률은 2022년 시점에서 48.0%로 보고 있으나 항속거리 신장 요구로 향후 채용 차종 확대가 전망된다.
또한 히트펌프 시스템은 펌프와 밸브를 일체화한 냉각모듈과 결합함으로써 자동차의 열을 효율적으로 활용할 수 있는 통합 열 관리가 실현될 수 있다. 이미 일부 차종에 적용됐고 항속거리 신장, 저비용화, 소형 경량화와 같은 장점이 크기 때문에 2025년경부터 본격적으로 보급이 시작될 것으로 본다. 또, 장래의 환경규제를 예상해 냉난방에 사용하는 냉매를 프레온이 아닌 CO₂를 사용하는 히트펌프의 채용이 유럽시장을 중심으로 시작되어 PFAS(과불화화하물) 규제 동향에 따라서는 CO₂가 냉매로서 주류가 될 가능성도 있다.
그 밖에 차세대 차량(xEV)의 주요 부품은 급속 충전 대응 가능한 SiC 인버터, 높은 안전성과 장수명을 겸비한 전고체 전지 등이 2020년대 후반부터 투입이 예정되어 있는 등 급속히 기술이 진화하는 영역이다.
3. 장래 전망
차세대차(xEV)의 보급에 따라 탑재률 상승이 전망되는 히트펌프 시스템의 세계시장에서 양산에 의한 비용절감, 항속거리 신장의 요구로 탑재차종이 확대될 것으로 상정한 Aggressive 예측(최대성장 예측)에서는 2030년에 2,321만개로 탑재률※2은 75.0%, 높은 시스템 비용으로 A/B 분야 등 소형차에서는 PTC 히터가 주류가 되어 탑재차종이 한정될 것으로 상정한 Conservative 예측(최소성장 예측)에서는 1,301만개로 탑재를※2은 60.0%로 본다.
※2. 히트펌프 시스템 탑재률은 탑재 대상인 PHEV(플러그인하이브리드차), BEV(전기차), FCEV(연료전지차)의 세계 판매량에서 차지하는 비율을 나타내고 있다.
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