2017 과학기술연감

2016년 전 세계 전기차 판매는 774,025대이며, 이중 중국 시장이 전체 전기차 판매의 45.4%를 차지하며 성장을 이끌었다. 폭스바겐 디젤 게이트 이후 대부분의 완성차에서는 차량의 전기 동력화에 대한 로드맵을 발표하기 시작했다. 폭스바겐은 2025년까지 80종의 전기차를 출시할 예정이며, 이와 관련해서 2030년까지 기존 투자 계획 금액의 2배인 총 27조 원의 투자를 밝혔다. 이처럼 다임러, BMW 등 유럽 중심의 공격적인 전기차 투자는 점차 확대되고 있다. 2020년까지 CO2 배출량을 현재 대비 20% 이상 줄여야 하는데 내연기관만으로는 달성이 어려워 중장기 경쟁력 확보를 위해 전기차로 전환해야 한다는 인식이 강화되고 있는 것이다. 기존 전기차 시장의 성장 지연 요인은 자동차 업체들의 의지 부족으로 높은 가격과 낮은 일충전주행거리 등 상품성 부족이 주요했다. 그러나 정부 보조금 지급, 세제 혜택 등을 통한 전기차 보급 확대 노력과 연료비 절감, 조용하고 편한 승차감, 낮은 유지보수 비용 등 전기차 상품성 인식 확대로 소비자의 수요가 증가하며 시장을 형성하고 있다. 주요 완성차들은 전용 플랫폼 개발과 부품 공용화 등을 통한 효율 향상으로 일충전주행거리가 늘어난 신모델 출시를 점차 늘려가고 있다. 수소전기차의 경우 2014년 한국과 일본에서 공공기관에 보급을 진행하면서 판매가 시작되었으며, 한국, 일본, 미국에서 보급을 통해 연간 약 500대의 시장을 형성 중에 있다. 수소전기차는 높은 효율을 통한 긴 주행거리와 짧은 충전시간은 장점이나, 스택에 사용되는 백금 촉매 등 고가의 소재 사용에 따른 높은 가격은 걸림돌로 작용하고 있다. 나노 기술의 적용을 통해 연료전지 가격 저하와 스택의 경량화 관련 기술 개발을 통해 단점을 극복하고 보급을 확대하기 위해 노력하고 있다. 현재 판매되고 있는 차량의 주요 성능은 연비(100km/kg), 주행거리(500km), 내구성(10∼20만km) 등 국내외적으로 보급 가능한 수준에 도달하였으나 가격은 7천만 원 내외로, 일본, 미국 등 주요국에서는 정부 보조금 지급 및 세제 혜택, 충전소 보급 등 수소전기차 활성화를 위해 아직까지는 정부 주도의 적극적인 지원이 주축이 되고 있다. 매년 전세계 120만여명이 사망하는 교통사고를 줄이기 위해 각국 정부는 자동차의 능동안전 시스템 적용을 법제화 또는 인센티브화를 추진 중에 있다. 이에 대한 대표적인 예로 자동 긴급제동시스템에 대해 유럽에서는 Euro NCAP에서 가산점을 주는 방식으로 장착을 장려하고 있으며, 미국은 2022년까지 모든 신차에 의무 장착을 시행할 예정이다. 선진국에서는 이와 같이 능동안전 시스템 적용 확대를 통해 교통사고를 줄이고자 노력하고 있다. 완전자율주행을 위해서는 센서를 사용하여 장애물, 도로표식, 교통신호 등을 인식하는 주행환경인식 기술, HD맵, GPS, 센서 융합을 통해 차량의 절대･상대 위치를 추정하는 위치인식 및 맵핑 기술, 인지 신호를 효율적으로 처리하여 명령하는 판단 기술, 지시된 행동을 수행하기 위해 차량을 제어하는 제어 기술, 차량과 운전자(HVI), 차량과 주행환경(V2X)이 정보를 교환할 수 있는 인터랙션 기술의 개발이 필수이다. 많은 완성차 및 부품사들은 2030년 완전자율주행차 양산을 목표로 관련 핵심기술 개발에 많은 노력을 하고 있다. 미국, 유럽, 일본 등은 정부 주도의 차량-차량, 차량-인프라 간 통신 기술을 적용한 사고위험 감지, 회피 등 교통사고 저감 및 예방 시스템을 개발 중이다. 이와 함께 단순 자율주행을 넘어 무선통신을 활용한 다양한 커넥티드 서비스 관련 기술개발 및 적용이 확대되고 있다. 텔레매틱스 고도화와 인포테인먼트 시스템의 발전에 따라 내외부 기기 연결을 통해 다양한 서비스 제공이 가능해 졌다. 예로 GM에서는 음성인식 시스템과 연결된 인포테인먼트 시스템을 구축하고 스마트폰을 통한 원격조정과 같은 서비스를 제공하고 있다. 자율주행차 상용화를 위해서는 기계, 전자, 정보통신 등 기술 융합뿐만 아니라 인증체계 정립, 라이센스 관련 법규 마련 등 제도개선과 기술표준화, 사고 시 책임소재 법규 마련 등 비기술적 과제 해결이 병행되어 진행되어야 한다. 그러나 기술 및 제도 정립이 아직 기초적인 수준이며 향후 진행 방향에 따라 이해관계가 크게 달라질 수 있어 업체 간 주도권 경쟁이 치열해질 전망이다. 도로교통 분야에서는 스마트 자율협력주행 도로시스템이 개발되어 제한된 환경에서 시연이 이루어졌다. 카메라, 레이더, 라이다 등의 센서를 기반으로 주변상황을 인지하는 기존 자율주행기술은 날씨나 먼 거리, 사각지대에서 발생하는 상황 인지에 한계가 있다. 개발된 기술은 도로 인프라(V2I) 혹은 다른 자동차(V2V)에서 정보를 받아 사람의 개입 없이 스스로 방향전환, 감속하는 기술이다. 개발된 기술은 폐쇄된 도로의 제한된 환경(여주시험도로)에서 기술이 시연되었으나, 기술개발이 완료되는 2020년에는 일반도로에서 자율협력주행이 가능토록 할 계획에 있다. 항공 분야에서는 스포츠급 경량항공기(KLA-100)가 개발되어 초도비행이 이루어졌다. KLA-100은 설계, 제작, 시험평가에 이르는 전 과정이 국내 연구진에 의해 개발된 기술로 이루어졌으며, 동급의 경쟁 항공기(1.8억 원)에 비해 높은 연비와 가격 경쟁력(1.5억 원)을 갖추었다. 세계 경비행기 시장은 2017년 3조 원대 규모로, 전 세계 시장의 80%를 미국이 점유하고 있는 상황이다. KLA-100의 성공적인 개발은 국내 경량항공기 상용화 시대를 여는 것은 물론 아시아, 유럽, 미주 등 해외시장 진출로 이어질 것으로 예상된다. 민간 기업인 SpaceX는 최근 달 주변을 비행하고 돌아오는 우주관광 상품에 대한 계약을 체결하였다고 밝히기도 하였다. 또 다른 분야는 위성항법의 중요성 증대이다. 주요 선진국들은 안보목적으로 미국의 GPS 의존에서 벗어나기 위해 독자적인 위성항법시스템을 갖추고 있다. 최근 들어서는 산업적인 측면에서 그 중요성이 커지고 있는데, 이는 미래성장동력이 될 자율주행무인이동체의 핵심기반기술이 통신과 항법이기 때문이다. 위성항법시스템을 구성하기 위해서는 일반적으로 20여 기 이상의 위성이 필요하며 최소 40억 달러에 달하는 막대한 예산이 필요하기 때문에 현재까지도 이 분야의 투자는 주로 6개국(미국, 러시아, 유럽, 중국, 인도, 일본)에 집중되어 있다. 세계 각국은 2007년부터 2016년까지 총 110기의 항법위성을 발사했는데, 2016년에만 15기의 항법위성(EU 6기, 미국 1기, 러시아 2기, 인도 및 중국 각각 3기)이 발사되었다. 2017년 물리학 분야의 노벨상은 모두가 예상한대로 중력파 발견에 주도적 역할을 한 MIT의 라이너 와이스(Rainer Weiss), 칼텍의 베리 바리쉬(Barry Barish), 킵 손(Kip Thorne) 세 사람에게 주어졌다(이 중 칼텍의 교수인 킵 손은 흥행작 영화 ‘인터스텔라’를 자문한 사람이기도 하다. 중력파 발견의 핵심 인물로서 노벨상 수상이 유력했던 로널드 드레버 교수는 2017년 3월 7일 타계하여 아깝게 수상하지 못하였다.). 이미 중력파 발견에 대한 노벨상은 2016년부터 모두가 예상한 것이었지만, 노벨상 위원회는 첫 발견 이후 추가로 3차례 이상의 명확한 신호가 관측되어 발견이 좀 더 확실해진 후 노벨상을 수여를 결정하였으며, 위 세 사람은 중력파 검출장치 라이고(LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)에 결정적 기여를 한 업적으로 수상하였다.