미국 정부는 ‘친환경차’ 전환에 총력을 기울이고 있다. 지난해 발효된 인플레이션감축법(IRA)에 더해, 지난 4월 미국 환경보호청(Environmental Protection Agency, 이하 EPA)은 자동차 배기가스 기준 강화안을 발표했다. 이번 EPA 규제안으로 2032년까지 판매되는 소형 신차의 67%, 중형 신차의 46%가 전기차로 전환될 것으로 전망된다. 미국 바이든 정부는 집권 초기부터 ‘2030년까지 온실가스 배출량의 50% 이상 감축’을 목표하고 있으며, 이번 규제로 친환경차 전환을 가속하고 공기 질 개선과 기후 변화 대응을 위해 적극적으로 노력한다는 방침이다. 이번 규제의 세부안은 공청회 등을 거쳐 변경될 가능성도 있지만, 미국 정부가 정책적으로 전기차 보급 확대에 나섬에 따라 전기 승용차와 상용차 시장의 성장은 가속화가 전망된다. 그렇다면, 중장비, 특수차, 농기계 등 그 밖의 자동차들의 전기화는 어떻게 진행되고 있을까?

그 밖의 자동차? 오프하이웨이(Off-highway) 차량이란?

오프하이웨이 차량(Off-Highway Vehicle, OHV)은 고속도로에서 주행하도록 설계되지 않은 차량을 통칭하며 건설, 농업, 채광, 철도 등에서 사용되는 차량을 의미한다. 오프하이웨이 차량은 일반 포장도로와는 달리, 가파르거나 울퉁불퉁한 지면에서 사용하기 위한 특수 전문 목적으로 설계된 차량의 유형을 포함한다. 

오프하이웨이 차량은 일반적으로 크고 튼튼하며 깊은 홈이 있는 트레드(treads)가 있는 타이어를 장착하며, 유연한 서스펜션을 가지고 있고, 일부는 무한궤도식 바퀴인 캐터필러 트랙(caterpillar tracks)을 장착하기도 한다. 대표적인 예는 트랙터(tractors), 지게차(forklifts), 크레인(cranes), 콤바인 수확기(Combine harvesters), 불도저(bulldozers) 등이 포함된다.

<대표적인 오프하이웨이 차량>

[자료: 각 사 홈페이지]

전기차 패러다임 전환, 오프하이웨이 차량도 예외없다.

온실가스와 오염물질 배출 기준 강화로 인한 ‘순수 내연기관 차량의 퇴출’은 오프하이웨이 장비 및 차량으로도 영향을 주고 있다. 글로벌 시장조사기관인 팩트앤팩터스(Fact and Factors)의 보고서에 따르면, 2022년 전 세계 오프하이웨이 전기차 시장 규모는 약 169억1000만 달러로 평가됐으며, 2023년부터 2030년까지 연평균 약 21.5%의 성장률로 약 978억 달러까지 성장할 것으로 전망된다.

<전 세계 오프하이웨이 전기차 시장 동향 및 전망>

[자료: Facts and Factors]

일반 전기차와 마찬가지로 ‘친환경 솔루션’에 대한 추진과 ‘넷-제로(Net-Zero)’를 향한 노력이 계속되는 가운데, 오프하이웨이 장비 및 차량의 전기화가 예상된다. 

글로벌 시장조사 전문 기업 Market and Markets의 세부 분석에 따르면, 광산업 부문에서 전기 오프하이웨이 장비 및 차량의 시장 규모는 2022년에 41억4680만 달러로 가장 큰 시장 점유율을 차지하며 빠르게 성장했고, 2027년까지 연평균 21.3%의 성장률로 109억1000만 달러 규모까지 성장할 것으로 전망된다. 광산업은 엄격해지는 배출 규제와 증가하는 환기 비용으로 인해 운영상의 어려움을 겪고 있다. 탄소 배출 없는 전기 광업 장비의 도입은 지하 광산의 환기 비용을 크게 줄여주어 전기화 전환을 견인하고 있다.

<응용분야별 전기 오프하이웨이 장비 및 차량의 시장 동향 및 전망>

(단위: US$ 백만)

[자료: Markets and Markets]

잔디깎이 장비 및 차량이 포함된 조경산업에서의 오프하이웨이 장비 및 차량의 전기화 또한 빠르게 성장하고 있다. 전기 정원 장비 및 차량 시장 규모는 2022년 27억8920만 달러에서 2027년까지 연평균 19.4%의 성장률로 67억6580만 달러에 이를 것으로 전망된다. 탄소 배출과 소음에 대한 규제는 주거 및 상업 정원 관리를 위한 장비 및 차량의 전기화 발전을 동인이 되고 있다. 

건설업 부문에서 전기 오프하이웨이 장비 및 차량의 시장 규모는 2022년에 27억8920만 달러로 2027년까지 연평균 19.4%의 성장률로 45억3270만 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다. 특히, 도시 건설 지역에서의 차량 배출로 인한 환경 문제와 소음 및 유해 영향에 대한 인식이 증가함에 따라 건설 장비 및 차량의 전기화에 대한 수요를 견인하고 있다. 

2022년 농업 부문에서 전기 오프하이웨이 장비 및 차량의 시장은 3억6350만 달러로 제일 작은 규모를 기록했다. 하지만, 2027년까지 연평균 47.9%의 폭발적인 성장세로 25억6940만 달러의 규모로 성장할 것으로 전망된다. 농업 산업에서의 전기화 추세는 주로 인력 및 연료 비용의 증가, 인력 부족 문제, 식량 생산 수요의 증가 등에 기인해, 자율 주행 로봇 기술과 함께 성장을 견인할 것으로 전망된다.

건설 오프하이웨이 장비 및 차량, 전기화의 최전선

미국의 친환경 교통 컨소시엄인 칼스타트(CALSTART)는 미국 오프하이웨이 장비 및 차량 전기화 진행 속도는 예상보다 빠르게 진행되고 있다고 언급했다. 글로벌 시장조사 전문 기업 Market and Markets 보고서에 따르면, 미국 전기 오프하이웨이 장비 및 차량 시장은 2022년 24억8100만 달러에서 2027년까지 연평균 22.3%의 성장률로 67억9300만 달러에 이를 것으로 전망된다. 

특히, 도시 건설 현장 내의 규제가 강화되면서 소형 장비를 중심으로 건설 장비 및 차량이 빠르게 ‘전기화 전환’이 관찰된다. 소음 배출 감소와 탄소 중립 실현을 위해 굴착기(excavators)에서 모터그레이더(motor grader)에 이르는 건설 장비부터 광업 및 건설업에 폭넓게 사용되는 덤프트럭까지 전기화가 상당히 진전되고 있다.

<미국 전기 오프하이웨이 장비 및 차량 유형별 시장 전망(2022~2027년)>

(단위: US$ 백만, %)

[자료: Markets and Markets]

미국 농기계 전기화 황금빛 전망의 중심엔 트랙터

‘친환경’ 움직임과 더불어 미국 농업 인력 부족 문제를 동시에 해결하기 위한 농기계 전기화가 빠르게 진행될 것이며, 특히 트랙터의 전기화는 주목할 만한 황금빛 성장세(48.5%)가 전망된다. 사실 2016년, 미국의 선도적인 농업 및 건설 기계 제조 기업 존디어(John Deere)는 무게가 1150㎏인 150㎾h 배터리로 공급되는 전기 트랙터를 이미 선보인 바 있다. 이 트랙터는 최대 출력 130㎾로 1시간 동안 작동할 수 있지만, 배터리를 완전히 충전하는 데 약 3시간이 소요되며 효율성 측면에서 많은 도전과제를 남긴 바 있다.

그러나 최근, 주요 농기계 기업들은 배터리, 전기화 및 자동화 기술에 적극적으로 투자를 진행하며 ‘미래차 전환’를 준비하고 있다. 2021년, 존디어는 오스트리아 배터리 스타트업 크라이젤일렉트릭(Kreisel electric)의 대주주가 되며, 고밀도, 고내구성 전기 배터리 모듈 및 팩을 개발에 적극 뛰어들었다. 

미국 농기계 제조기업 AGCO 또한 지속적인 전기 트랙터 개발과 투자로 5시간의 실행 시간과 유압 및 전기 장치 호환 가능한 트랙터, Fendt e100 Vario를 선보인 바 있다. 2022년 5월, 캐나다 전자 시스템 설계 및 소프트웨어 개발 전문기업 JCA Industries를 인수하며 농기계 전기 자동화에 총력을 다하고 있다. 

지난 12월, 글로벌 다국적 농업 및 건설 기계 제조기업인 CNH 인더스트리얼(CNH Industrial)은 미국 농기계 스타트업 모나크 트랙터(Monarch Tractor)와의 협업으로 자율주행 전기 트랙터, New Holland T4 Electric Power를 공개한 바 있다.

<CNH 인더스트리얼사의 자율주행 전기 트랙터, New Holland T4 Electric Power>

[자료: CNH Industrial]

일반 전기차와의 ‘다름’에 따른 ‘과제’

오프하이웨이 장비 및 차량은 일반적으로 긴 시간, 고부하 작업에 용이하도록 대용량 배터리를 갖추어야 한다. 문제는 이러한 대용량 배터리는 오랜 충전 시간이 필요하며, 충전하는 동안 작업에 투입되지 못함에 따른 생산성 저하의 문제가 있다. 오하이오 러스엔지니어링및기술대학(Russ College of Engineering and Technology)의 산업 파트너십 부학장인 스캇 밀러(Scott Miller)는 "현재 대부분의 농기계가 디젤에 의해 작동되는 이유는 높은 출력 대 중량 비율 때문"이라고 설명하며, “작업 중간에 전기를 충전할 필요 없이 하루 종일 작업 가능하게 하는 것”이 전기화 전환의 열쇠라고 언급했다. 

오하이오농업국연맹(Ohio Farm Bureau Federation)의 에너지, 유틸리티 및 지방정부 정책 책임자인 데일 아놀드(Dale Arnold)는 작업 시간을 늘리기 위해 더 큰 배터리를 장착하는 것은 해결안이 될 수 없다고 설명했다. 기존 장비보다 무거워진다면 토양을 더 압축하게 되고, 압축된 토양은 경작법에 해가 될 수 있다고 설명했다. 스캇 밀러는 배터리의 내구성 및 신뢰성 해결과 더불어 “농기계의 전기화 전환을 위한 가장 중요한 부분은 충전 인프라 확충”이라고도 언급했다. 

오프하이웨이 장비 및 차량의 전기화 전환은 작업 효율성을 높이기 위한 고전력 및 고용량의 배터리 개발과 충전 소요 시간을 줄이는 기술개발에 의해 영향을 받을 것으로 보인다. 오프하이웨이 장비 및 차량 OEM들은 배터리 전문기업들과 함께 배터리 과열 문제를 포함한 여러 이슈들의 해결책 마련과 동시에 급속 충전 가능한 배터리 기술 개발에 힘을 쏟고 있다. 

또한, 장·탈착이 가능해 충전/방전 사이클 동안 교체 사용이 가능한 배터리 팩을 개발하고 있다. 또한, 미국 바이든 행정부는 초당적 인프라 패키지의 일환으로 미국 시골/외곽 지역을 포함한 전 지역에 충전소 설치에 지원금을 할당하며 국가적 충전 네트워크 구축을 목표로 하고 있다.

시사점

‘미래 기술’로 불리던 전기차는 예상보다 빠르게 우리의 현실이 됐다. 그러나 불과 몇 년 전만 해도 그 가능성에 대한 갑론을박이 있었다. 일각에서는 비슷한 시선으로 오프하이웨이 장비 및 차량의 전기화 가능성에 대해 의구심을 제기하고 있다.

최근 캘리포니아주는 2036년까지 판매되는 모든 트럭과 운행되는 모든 기관차를 배기가스 배출 제로로 전환하기 위해 더 강력해진 규제를 통과시켰다. 미국 연방 정부는 2040년까지 화력 발전소 온실가스 배출 제로를 추진한다는 발표도 이어졌다. 비영리 환경단체인 어스저스티스(Earthjustice)는 디젤을 주 연료로 사용하는 오프하이웨이 장비 및 차량의 탄소 배출은 캘리포니아주 전체 배출량의 약 35%를 차지하고 있어 오프하이웨이 장비 및 차량의 전기화가 미래 ‘넷-제로’를 향한 필수적인 디딤돌이라고 표현했다. 전 세계는 함께 기후 변화를 피할 수 있을 만큼 ‘충분한 규모의 배출량 감소’를 달성하기 위해 노력하고 있다.

글로벌 빅테크 및 자동차 Big3를 비롯한 전기차 스타트업까지 대규모 인력 구조조정이 있었다. 로이터통신은 “실리콘밸리 해고는 기술에 굶주린 농기구 제조기업들에 혜택”이라며 농기계 기업들의 미래 기술에 대한 수요와 이에 따른 인력과 기술 이동에 대해 언급한 바 있다.

존디어는 2022년 CES(Consumer Electronics Show)에 처음 완전 자율 트랙터를 선보인 바 있고, 다른 주요 기업들도 앞다퉈 전기화와 더불어 자동화까지 장착한 장비 및 차량을 시장에 내놓고 있다. 일리노이주 소재 농기계 전문 기업 관계자 A씨는 KOTRA 디트로이트 무역관과의 인터뷰에서 “농기계의 전기 및 자동화는 일반 도로 위의 상황과는 분명히 다르다. 하지만, 친환경 시대의 흐름에 동참하며, 운행을 최적화하기 위한 노력은 같은 선상에 있다. 기술의 진화는 계속되고 있고, 시대의 변화에 앞장서기 위해 총력을 기울여야 한다”라고 조언했다. 

정부의 인센티브, 규제, 시장의 힘이 정확히 어떤 조합으로 오프하이웨이 장비 및 차량의 ‘전기화’를 주도할지는 아직 뚜렷하지 않다. 하지만, 기술 및 시장의 발전은 계속되고 있다. 대용량 배터리의 고속 충전 기술은 발전을 거듭하고 있으며, 최근 수소 전기 트랙터 또한 공개됐다. 이와 관련 우리 한국 기업들은 시장의 변화에 주목해야 할 것이다.    

자료: 미국 환경보호청 (Environmental Protection Agency, EPA), John Deere, Caterpillar(CAT), Grove,  Fact and Factors, Market and Markets, CALSTART, AGCO, CNH Industrial, Earthjustice, KOTRA 디트로이트 무역관 자료 종합