
자동차를 둘러싼 환경이 급변하고 있다.
전기자동차(EV)가 부상하면서 배터리 경쟁이 치열해지고 있으며, 디스플레이도 다기능화 방향으로 변화하고 있다.
특히 AI(인공지능)가 사회 전반에 확산되면서 자동차 적용도 확대되고 있으며 자동차 기능을 전혀 다른 방향으로 이끌 것으로 예상된다.
배터리, LFP 전환이 대세
전기자동차(EV) 배터리는 리튬인산철(LFP)이 대세로 굳어지고 있다.
전기자동차는 캐즘(Chasm: 일시적 수요 정체)에 따른 보급속도 둔화와 중국기업의 저가 공세로 경쟁이 치열해지고 있으며 배터리 소재 니즈도 고도화되고 있다.
배터리는 전기자동차의 성능을 좌우하기 때문에 대용량과 안전성을 양립시키기 위해 양·음극, 전해질, 분리막이 계속 발전하고 있으며 LiB(리튬이온전지)를 잇는 차세대 배터리용 소재 개발도 활발해지고 있다.
중국 전기자동차 시장의 70%는 LFP 배터리가 차지하고 있는 것으로 파악된다.
LFP 배터리는 전기자동차가 LIB 코스트다운을 통해 저가격화를 추구하면서 사용량이 확대되고 있으며, 에너지밀도가 3원계 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리보다 떨어짐에도 불구하고 희귀금속을 사용하지 않기 때문에 전기자동차 가격을 낮추는데 기여하고 있다.
전기자동차 저가격화는 시장의 성장이 둔화하는 가운데 보급 확대를 위해 가장 중요한 과제 가운데 하나로, 완성차기업들은 앞으로 동남아시아와 유럽, 남미 등에서도 LFP 탑재 전기자동차 공급을 확대할 계획이다.
다만, 고에너지밀도 니즈 역시 여전히 존재하고 있으며 전극 활물질량 증가 및 슬림화 등이 추진되고 있다. 아울러 비약적인 성능 향상을 위해 소재 개발도 활발하게 이루어지고 있다.
특히, 음극은 현재 주류를 형성하는 카본계보다 약 10배의 이론용량을 지니는 실리콘(Silicone)과 리튬금속이 주목받고 있다.
충·방전을 반복하면 전극에서 탈락하는 실리콘의 약점을 극복하기 위해 전극과 활물질을 고정하는 새로운 바인더를 개발하는 등 신소재 창출을 통해 사용성 개선을 시도하고 있다.
리튬금속은 황화물 양극과 함께 빠르면 2025년 특수 용도에서 시장 투입이 예고되고 있다.
하지만, 리튬금속 역시 충전할 때 리튬 덴드라이트(수지상 결정)가 성장하면서 분리막을 손상시키는 문제가 있어 분리막 강화 및 덴드라이트 성장 억제제 개발이 추진되고 있다.
고체 전해질을 사용하기 때문에 안전성이 우수한 전고체전지 개발도 본격화되고 있다.
일부 벤처는 2025년 폴리머 전해질을 적용한 전고체전지 상용화를 계획하고 있으며 전기자동차 실장을 위해 박차를 가하고 있다.
디스플레이, LCD 주류에서 OLED화 가속
자동차 디스플레이는 OLED(Organic Light Emitting Diode)화가 트렌드로 부상하고 있다.
자동차 디스플레이는 아직 LCD를 주로 사용하고 있으나 앞으로 OLED 보급이 확대될 것으로 예상된다.
OLED는 LCD보다 명암비가 우수하기 때문에 시인성이 높아 안전성을 개선하는 효과가 있으며 구조가 심플해 대형화되는 자동차 디스플레이를 경량화할 수 있다.
조수석 앞에 독립적인 디스플레이를 설치하는 방식 뿐만 아니라 CID(Center Information Display)로부터 운전석과 조수석에 각각 상이한 영상을 제공하는 방식도 등장하고 있다.
조수석용 디스플레이는 고급 자동차를 중심으로 채용이 확대되고 있다. 조수석에서 게임, 영화 등을 즐길 수 있을 뿐만 아니라 내비게이션 시스템을 조작해 운전자를 지원할 수도 있다.
1개 디스플레이를 사용해 양방향으로 상이한 영상을 출력하는 움직임도 관찰된다. JDI는 2024년 8월 1개 디스플레이로 운전석과 조수석에 서로 다른 영 상을 표시할 수 있는 자동차용 디스플레이 2VD(2 Vision Display)를 발표했다.
2VD는 저온 폴리실리콘(LTPS)과 LCD(Liquid Crystral Display) 광학기술을 응용해 새로운 알고리즘을 적용함으로써 상이한 방향에서 터지해도 식별할 수 있는 기능을 갖춘 것으로 알려졌다.
디자인 측면에서도 OLED가 우위성을 발휘하고 있다. 커브드 디스플레이 등 다양한 형태에 대응할 수 있으며 자동차기업들은 특징적인 운전석 설계를 통해 차별화하고 있다.
2025년 1월 미국에서 개최된 CES 2025에서도 새로운 콘셉트가 잇따라 소개됐다.
삼성디스플레이는 돌비(Dolby Laboratories)와 공동개발한 돌비비전(Dolbv Vison) 대응 OLED 패널을 발표했다. 양사는 2024년 12월 자동차용 OLED 리더십 강화를 목적으로 업무협약(MOU)을 체결한 바 있다.
독일 콘티넨탈(Continental)은 뒷좌석의 사이드 윈도우에 정보를 띄워 외부에서 시인할 수 있는 자동차 유리 투영기술을 발표했다.
첨단장비, SDV 시장 확대로 개발경쟁 심화
자동차는 디지털·그린 전환이 요구되는 가운데 SDV(Software Defined Vehicle)가 주목받고 있다.
자동차 매출 가운데 소프트웨어가 차지하는 비중은 10% 수준이나 SDV 보급이 확대됨에 따라 30%로 확대될 것으로 예상된다.
ADAS(Advanced Driver Assistance Systems), 원격조작, 자동차 관리, 쉐어링 서비스, 자동차 보험 등 서비스 측면은 물론 파워트레인과 같은 성능 측면에서도 소프트웨어 제어가 중요해지고 있다.
하드웨어 측면에서도 전체 설계가 쇄신되고 강력한 계산성능을 지닌 중앙 ECU(전자제어유닛)의 집중 제어와 ADAS, 파워트레인, 인포테인먼트 등 기능 단위 도메인 ECU를 통한 존 아키텍처로 이행할 것으로 예상된다.
반도체 생산기업과 완성차기업이 연계해 ECU 개발을 적극화하는 사례도 나타나고 있다.
AI(인공지능)도 중요한 역할을 수행할 것으로 예상된다. 이미지 인식, 음성 대화, 제어 최적화 등 다방면에서의 AI 활용은 코스트 효과도 기대되고 있다.
엔비디아(NVIDIA)는 도요타와 협업해 AI 모듈을 개발하고 있으며, 테슬라(Tesla) 역시 거액을 투자해 직접 AI 모듈을 개발하는 것으로 알려졌다.
관련기업들은 최첨단 AI 기술이 차별화의 핵심 요소가 될 것으로 판단하고 신속 도입을 추진하고 있다.
하이브리드자동차(HV)를 포함 전동자동차(xEV) 표준화의 영향으로 파워디바이스 비중도 확대될 것으로 예상된다.
SiC(탄화규소)에 이어 GaN(질화갈륨) 도입을 준비하고 있으며, 고속응답을 통한 섬세한 제어로 추가적인 에너지 절약 달성과 배터리 탑재량 감축이 가능할 것으로 기대된다.
자동차용 첨단 디바이스는 스위스 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)와 독일 인피니온(Infineon), 일본 롬(Rohm) 뿐만 아니라 중국기업들도 부상하고 있어 경쟁 심화가 확실시된다. (윤우성 선임기자: yys@chemlocus.com)
<화학저널 2025년 09월 01·08일>
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