(서평) 과학이슈 퓨처 모빌리티 -김정훈 作-

과학이슈 하이라이트 Vol.04 퓨처 모빌리티 ㅣ 과학이슈 하이라이트 4
김정훈 지음 / 동아엠앤비 / 2022년 9월

미래를 이끌 테크놀로지 4차 산업의 기술로 손꼽히는 분야가 있다. 로봇, IT 기술들과 더불어 우리의 미래를 바꿔줄 모빌리티이다. 현재 상용화된 전기자동차 이후 자동차 전장기술의 발달, 연료처리 과정에서의 친환경화 그리고 운전자를 대체하는 자율 운전 자동차 등이 오르내리고 있다. 앞으로 기대할 수 있는 미래형 모빌리티의 기술들은 무엇이 있을까? 그리고 이러한 모빌리티 기술의 발전은 우리의 미래를 어떻게 바꿀까? 누구나 궁금할 법한 모빌리티 변화의 미래를 한번 생각해보자.

Prologue

'모빌리티' 를 직역하면 '이동성' 으로 해석되나 '이동하기 위한 수단' 이나 '그러한 수단을 제공하는 서비스' 등에 총칭해서 사용된다. 미래 모빌리티 서비스는 기존의 이동성을 넘어 ICT (정보통신기술) 융합을 통해 다양한 분야에서 삶의 편의 성을 제공할 것이다.

포드, GM, 벤츠, 볼보, 재규어, 닛산 등 누구나 알 만한 대표적인 자동차 회사들이 가까운 미래에 내연기관 자동차 생산을 중단하고 전기 자동차만 만들겠다고 발표했더. 철옹성과 같이 견고하던 내연 기관 기반의 자동차 산업에 변화가 시작된 것이다. 이러한 변화를 이끄는 힘은 과연 무엇일까?

자동차로 대변되는 내연 기관 산업의 변화는 온실가스로 주목받는 환경 문제와 결부되어 있다. 온실가스와 지구 온난화 문제는 더는 미룰 수 없는 중대한 시대적 과제가 되었다. 이에 발맞추어 미래 자동차는 빠르게 친환경 중심으로 변화하고 있다. '퓨처 모빌리티' 가 추구하는 중심 키워드는 '친환경, 자율주행, 공유 (연결)' 이다.

Chapter 01. 자동차에 일어난 세 가지 변화

- 내연 기관이 140년 동안 바뀌지 않은 이유

자동차 산업은 단순히 차 한 대를 만드는 것으로 완성되지 않는다. 자동차 산업과 관련된 기반 시설들을 (석유 화학 시설 -정유-, 정유 시설까지의 운송시설 -송유관-, 도로의 개통 등) 빠짐없이 갖춰야 '자동차' 라는 물건을 제대로 사용할 수 있다. 지금까지 이를 구축하기 위해 엄청난 시간과 자원을 이미 투입했고, 이들 산업에 종사하는 사람의 수는 억 단위에 이른다. 만약 내연 기관보다 뛰어난 엔진이 발명됐다고 해서, 오랜 시간 쌓아 온 기반과 일자리를 무시한 채 쉽게 바꿀수 있을까? 불가능은 아니더라도 쉽지 않은 일이다.

- 외적 변화 : 친환경 자동차

- 내적 변화 : 자율주행 자동차

- 서비스의 변화 : 공유 자동차

내연 기관 기반의 자동차 산업이 변화하도록 이끄는 힘 : 온실가스로 대표되는 환경 문제

내연 기관 자동차가 친환경 자동차로 서서히 전환되면, 앞서 언급한 내연 기관 자동차와 연관된 모든 산업이 순차적으로 변화할 것이다. 먼저 주유소는 전기 자동차 보급률에 비례해서 급속 충전소로 서서히 대체된다. 값싸고 용량이 큰 배터리를 개발하기 위한 제조업, 배터리의 원료인 리튬 등을 생산하는 산업이 발전할 것이다. 또한 전기는 특성상 수요에 맞춰 실시간으로 생산을 조절해야 하므로, 전기 생산을 정교하게 관리하는 다양한 솔루션 산업이 발전할 것이다.

그러나 정유 시설이나 운송 시설은 여전히 비슷한 수준으로 유지돼야 한다. 아직 선박이나 공장 등에 쓰는 초대형 엔진은 내연 기관 기반이고, 상당 기간 바뀌지 않을 전망이므로 석유 연료가 필요하다. 또 우리가 플라스틱이라고 부르는 석유 화합물은 인류가 가장 많이 쓰는 원재료이며, 이를 대체할 수단은 현재까지 거의 없어 보인다. 다만 석유 사업의 전반의 위상은 서서히 줄어들 것으로 전망된다.

친환경 자동차가 가져오는 온실가스 배출 감소, 인공지능 자동차가 가져오는 안전하고 편리한 운송, 공유 자동차가 가져오는 교통의 혁신, 이 세가지 요인이 만드는 이득이 기존 자동차 산업을 유지할 때 얻는 이득을 능가하기 시작했다. 그리고 힘들게 굴러가기 시작했지만, 한 번 굴러가기 시작한 이 바퀴를 멈출 수 없는 건 거의 없어 보인다. 미래 자동차는 '친환경적으로 더 깨끗하고, 자율주행으로 더 편리하며, 서로 공유하고 조화롭게 연결하는 자동차' 로 계속 나아가고 있다.

Chapter 02. 미래 자동차는 친환경으로 간다

전체 온실 가스 배출량 중 자동차와 같은 운송 수단이 차지하는 비율은 약 14%로 절대다수라고 말할 정도는 아니다. 하지만 자동차가 주는 상징적 의미가 커서 유럽 연합을 중심으로 강력한 제재를 펼치고 있다. 우리나라 산업 통상 자원부는 2030년 까지 내수 판매의 신차 3대 중에서 1대는 친환경 자동차가 될 것이라고 전망했다 (현재 2020년 말 기준 친환경 자동차의 차지 비율 : 11.8%)

대표적인 온실가스 6가지 : 이산화탄소 (CO), 메테인 (CH), 아산화질소 (NO), 과불화탄소 (PFCs), 수소불화탄소 (HFCs), 육불화황 (SF)

이들 온실가스들의 배출량을 산정할 때는 각 온실가스의 온실 효과 지수를 반영해서 이산화탄소 배출량으로 환산한다. 이산화탄소가 온실가스를 대표하므로, 하나의 지수로 통일하자는 의도다. 실제로는 이산화탄소만 신경쓰는 것이 아니라 모든 온실가스를 절감하도록 노력하고 있다.

문제는 전기 공급 방식 : 전차선 방식 / 태양전지 방식 / 수소연료전지 방식 / 배터리 방식

전기 자동차의 구조 : 모터 / 감속기 / 온보드 차저 / 통합 전력 제어 장치

전기 자동차의 인프라 : 충전소 보급 / 친환경 발전과 전기 자동차 / 폐배터리 처리

Chapter 03. 미래 자동차는 자율 주행으로 간다

자율주행 자동차란 운전자의 조작없이 스스로 운행이 가능한 자동차를 말한다. 1960년대 벤츠에서 처음 제시한 개념으로 이후 기초 수준의 연구가 조금씩 진행되며 발전했다. 초기에는 차선 감지 등 주행 보조의 수단 정도였지만 컴퓨터와 인공지능 기술이 발달하면서 인간 운전자를 완전히 대체하는 수준의 자율주행을 바라볼 수 있게 되었다.

미국 자동차기술자협회 (SAE) 는 자율주행 기술을 레벨 0부터 레벨 5까지 6단계로 나눠 구분한다.

레벨 0 : 운전자가 모든 조작을 제어하는 상태

레벨 1 : 운전자를 보조하는 수준의 자율주행 (예 : 크루즈 컨트롤)

레벨 2 : 부분 자동화 수준의 자율 주행 (현재 가장 진보한 자율주행 자동차)

레벨 3 : 조건부 자동화 수준의 자율주행 (이 단계부터 자율주행 자동차라고 부를 수 있음)

레벨 4 : 고도로 자동화한 자율주행 (예외 상황 : 비상 상황과 도로 조건)

레벨 5 : 완전 자동화 자율주행 (운전자 불필요)

자동주행 기술의 기본원리 : 인지 / 판단 / 제어

자율주행의 기술적 허들과 사회적 허들

자율주행이 가져올 생활의 변화 : 운전사 필요 없음 / 교통사고 감소 / 도로 상황 개선 / 인구 분산

자율주행이 가져올 갈등 : 인공지능과 일자리 문제 / 개인정보 보호 문제 / 보안 문제

Chapter 04. 미래 자동차는 공유로 간다

사람들의 이동을 편리하게 만드는 각종 서비스를 통틀어 '모빌리티' 라는 단어로 설명한다. 예전에 자동차 산업은 실물 자동차를 잘 만드는 산업이었고, 유통 및 여객 산업은 다양한 탈것을 사용해 물건과 사람을 실어 나르는 별개의 산업이었다. 그런데 IT기술의 발전으로 이들이 통합되기 시작하자 이를 지칭할 새로운 용어가 필요해졌다.

모빌리티 서비스 기술의 키워드는 '연결' 이다. 이미 있는 가치를 서로 연결하는 것만으로도 우리 생활을 편리하게 바꿀 서비스를 만들 수 있다. 이 가치를 먼저 발견해 사업으로 만든 기업은 엄청난 부를 축적하고 있다. 가치있는 '연결'을 만드는 힘은 방대한 데이터, 이 데이터를 의미 있게 만드는 인공지능, 그리고 소프트웨어에서 나온다.

만화에서나 나올법한 운전자가 없는 미래형 자동차는 곧 일어날 미래라고 인식되던 때가 있었다. 하지만 모든 혁신적인 기술이 그러하듯이 현실적인 규제의 장벽과 기술적인 한계를 뛰어넘으면서 성장하기에 언제쯤 도달할지 누구도 알 수는 없다. 또한 미래형 자동차의 한 부분인 친환경 자동차의 경우는 과거의 내연 기관 자동차가 가지고 있던 산업 구조의 대대적인 변경이 필요하기에 그 속에서 벌어질 내부적인 저항 또한 만만치 않을 것이다. 그리고 미완의 기술로 아직까지는 AI가 운전하는 자동차에 마음놓고 몸을 맡기기에 이르다.

하지만 인간은 이성을 가진 낙관주의로 미래를 대하며 위기에 처하거나 난관에 봉착할 때마다 지식과 협력으로 혁신을 추구했고 그 어려움을 뛰어넘었다. 모빌리티의 변화 역시 마찬가지라고 생각된다. 당장은 어려운 기술이지만 이제 기술의 방향은 정해졌고, 시간만 주어진다면 언젠가는 우리 실생활 속의 기술로 크게 다가오리라 생각된다.