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현대자동차㈜

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ssh957 (토론 | 기여)님의 2020년 8월 27일 (목) 17:51 판
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현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)
현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)

현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)는 1967년 정주영이 미국 포드자동차와 합작하여 설립한 한국의 자동차 제조 회사이다.

1976년 한국 최초의 자동차 고유 모델인 포니(Pony)를 생산했다. 1988년 쏘나타, 1995년 아반떼 등의 차종을 출시했다. 1998년 기아자동차를 인수했다. 1999년 정몽구가 대표이사에 선임되었다. 아반떼(Avante), 쏘나타(Sonata), 그랜저(Grandeur), 제네시스(Genesis) 등의 차종을 제조·판매하고 있다. 기존의 에쿠스(Equus)는 제네시스 EQ라는 이름으로 변경했다.

인공지능(AI) 기반 자율 주행 자동차(Smart Car)를 개발하고 있으며, 2016년 3월 국토교통부로부터 제네시스(Genesis) 자동차에 대해 자율 주행 임시운행 승인을 받았다. 2015년 매출은 44조원이다. 본사는 서울특별시 서초구에 있다.

개요

현대자동차㈜는 현대자동차그룹의 모기업으로 세계 5위의 완성차 업체이다. 주력 사업은 완성차 생산이며, 현대카드, 현대캐피탈, 현대로템 등 자회사를 통해 금융업과 철도제작업도 한다. 현대자동차는 1967년 12월에 설립돼 1976년 국내 최초 자체 모델인 '포니'를 생산함으로써 국내 자동차 역사의 첫 장을 열었다. 1998년 기아자동차를 인수하고 국내 최대 자동차업체가 되었으며, 2000년 이후로는 준중형차 '아반떼', 중형차 '쏘나타', 준대형차 '그랜저' 등을 성공시켜 대한민국 내수 시장의 강자로 군림하게 되었다. 2005년에는 완성차 생산 세계 5위에 올랐다. 한편으로 해외 시장에 쓰이는 부품에 비해 대한민국 내수 시장에 쓰이는 부품의 질이 낮다는 점과 에어백의 설치 가격이 해외 시장에 비하여 대한민국 시장에서 훨씬 비싸다는 등으로 많은 논란을 낳아 왔다. 신사업으로 미래 모빌리티 사업인 스마트카(자율주행 자동차, 커넥티드카) 개발에 주력하고 있다.

역사

현대자동차㈜는 근 연원이 1940년부터 아산이 운영했던 자동차 정비공장 아도서비스(Art Service)로까지 거슬러 올라가지만 독립회사 현대자동차주식회사가 탄생한 것은 1967년 12월 30일이다. 그해 5월 포드가 한국 진출을 결정하고 9월 현대 측과 제휴를 확정했었다. 현대차의 홈페이지에도 회사 연혁이 1967년에서 시작되고 있다.

2017년 개봉한 영화 '택시운전사'에서 등장한 택시기사들은 현대 포니를 몰고 있다. 포니는 아마도 쏘나타 다음으로 한국 자동차산업 역사에서 가장 큰 존재감을 가지는 모델일 것이다. 아산은 포니를 꼭 '꽁지 빠진 닭' 같다고 하면서 마음에 들지 않아했지만 이와 반대로 포니는 성공작이었다. 출시되었던 1976년 그해 6월에 에콰도르에 6대를 수출하기까지 했다. 포니는 한국을 세계에서 16번째로 자동차 고유 모델을 보유한 나라로 격상시켰다. 가격은 그 당시 가격으로 2,289,200원이었는데 출시된 첫해에 10,726대가 판매되었다. 1982년까지 약 30만 대가 생산되었다. 후속 포니 2는 1991년까지 총 36만여 대가 생산되었다. 포니의 제작에 필요한 기술은 미쓰비시의 힘을 빌렸었는데 문자 그대로 '빌린' 것이었다. 중요한 기술이 유출될 것을 염려한 미쓰비시 측은 보상을 받는 만큼만 알려주고 그 이상의 기술은 공개하지 않았다. 차체 디자인은 이탈리아 업체들에 사람을 파견해 진행했다. 팩스도 없고 국제전화는 걸기가 부담스럽던 시절이었고, 어찌저찌 어렵게 얻어낸 정보를 다시 한국으로 보내는 일도 당시 통신기술로는 쉽지 않았던 시절이였다. 울산공장에서는 다국적 팀이 작업을 진행했다. 포드로부터 조립기술을 배워온 우리 기술자들이 영국 기술자들의 도움을 받았고 디자인 설계는 이탈리아에서, 프레스는 프랑스에서, 부품 제조기술과 생산설비는 일본의 미쓰비시에서 빌려와 작업했다. 첫차가 출시되기까지 부품은 부품대로 조립은 조립대로 애를 먹였다. 도장 작업의 문제와 원인을 알 수 없는 잡소리까지 온갖 문제를 해결해야 했었다. 이러한 열악한 환경에서 국산 고유의 자동차 포니를 만들어냈다.

1985년에는 최초의 전륜구동인 엑셀이 출현했다. 마이카 붐이 시작되던 때여서 큰 성공을 거둔다. 엑셀은 처음으로 자동차 '신의 영역'이라 일컬어지는 미국 시장에 진출했던 모델인데 성공작이었다. 유럽에는 인기 있던 포니 모델 때문에 포니라고 해서 나갔다. 이탈리아 로마시에는 현대 경찰 순찰차까지 등장했었다. 그리고 1986년에 그랜저, 아산이 유치한 서울올림픽이 열렸던 1988년에 거의 국민차인 쏘나타가 탄생했다. 1991년에 이미 전기차를 개발했고 1994년에 연 생산 100만대를 돌파한다. 1998년 에 기아자동차를 인수했다. 1999년에는 고급차 에쿠스와 EF쏘나타를 내놓았고 현대-기아는 글로벌 11위에 올랐다.

1996년에 정몽구 회장이 현대자동차를 맡게된다. IMF 사태로 잠시 적자경영이었던 현대자동차는 얼마가지 않아 4천억 원의 흑자를 냈고 2000년 현대그룹에서 계열분리되면서 혼란했던 때에도 6,700억 원의 순이익을 기록했다. 2001년 매출 20조를 달성하고 순익 1조 원 시대를 열었다. 정몽구 회장 체제가 시작된지 10년 만인 2006년에 글로벌 6위에 진입했다. 2008년에 제네시스가 태어났고 2018년에는 세계 최초로 차세대 수소전기차를 공개했다. 오늘날의 현대모비스인 현대정공을 성공적으로 키웠던 정몽구 회장 체제의 현대차에서는 품질 경영이 특히 강조되었다. 이후 1998년 9월에 미국에 도입한 '10년간 10만 마일 무상보증'은 단순한 파격 마케팅 기법이 아니라 품질에 대한 각오였다. 당시 포드와 GM은 3년간 3만 6천 마일, 도요타는 5년간 6만 마일이었다. 당연히 미국 소비자들의 현대차에 대한 인식이 변했다. 2006년에 미국 소비자조사업체 JD파워 신차 품질조사 일반브랜드 부문에서 첫 1위를 기록했다. 1998년에는 최하위였었다. 2015년에는 제네시스가 독립 브랜드로 탄생했다. 현대-기아는 2016년에 도요타와 폭스바겐에 이은 글로벌 3위에 올랐다. 2019년에는 약 600만대를 판매해서 GM(630)에 이은 글로벌 5위다. 포드(440)가 그 뒤를 따른다.

현대자동차의 성장 역사는 현대중공업의 성장 역사만큼이나 한 편의 드라마다. 자동차라는 물건의 특성상 사회적 파급효과가 더 커서 현대차는 훨씬 더 큰 기업이 되었고 아산이 일군 현대의 DNA가 대표적으로 이어져 내려오는 기업이다. 한국 경제의 기존 구조를 규정짓는 기업이기도 하다. 포스텍의 송호근 교수는 현대자동차그룹의 성장과정이 한국 제조업의 역사이며 아산의 일대기 자체가 한국 산업화의 스토리이고 현대라는 재벌의 강점과 허점이 그대로 한국경제의 내부구조로 이전되었다고 본다.

현대자동차가 수출을 시작한 것은 1976년이고 해외에 직접 진출한 것은 1983년 캐나다 현지법인 설립이다. 1985년에 드디어 미국 현지법인을 설립했다. 해외 공장은 1997년 터키, 기아차를 인수했던 1998년에 인도, 2000년에 러시아, 2008년에 체코, 2012년에 브라질 등에 공장을 지었다. 이제 현대자동차는 세계 거의 전 지역에 진출해 있다. 또한 현대자동차는 세계 최대의 자동차 시장 중국의 북경에도 북경기차와 합작으로 2002년에 공장을 지었다. 새로 지은 것은 아니고 북경기차의 공장을 현대화한 것이다. 중국은 상하이 자동차와 폭스바겐이 합작을 한 사례가 그 전에 있었는데 현대차와의 합작은 중국의 WTO 가입 이후 첫 사례다. 그러나 2016년 중국의 사드보복으로 타격을 크게 받았다. 미국의 현지 공장은 2005년 앨라배마 주 몽고메리에 완공되었다. 17억 달러가 투입 되었는데 약 3천 명을 고용했다.

이제 글로벌 현대자동차는 시가총액 5위 권, 기아자동차는 시가총액 20위 권에 든다. 2019년 매출은 각각 105조 8천억 원, 58조 1척억 원이다. 현대모비스의 매출이 38조 원을 넘어서면서 그룹 내 3사 전체 매출 200조 원 시대를 열었다. 정몽구 회장은 2020년 7에 헨리포드, 알프레드 슬론, 코트리브 다임러, 엔조 페라리 등이 올라있는 미국 자동차 명예의 전당(Automotive Hall of Fame)에 헌액됐다.[1]

특징

수소전기차

현대자동차㈜는 1998년부터 20여년 동안 수소연료전지 연구개발에 집중했고, 그 결과 2013년 세계 최초로 투싼ix 수소 전기차를 양산했으며, 2018년 마침내 친환경과 미래기술이 집약된 차세대 수소전기차 '넥쏘'를 세상에 선보였다. 신규 수소연료전지 시스템을 기반으로 다양한 첨단기술이 적용된 넥쏘는 수소전기차 최초로 유로 NCAP(European New Car Assessment Programme)에서 가장 높은 별 다섯 등급을 획득하는 등 글로벌 시장에서 안전하고 효율적인 친환경 자동차로 각광 받고 있다. 또한, 미국의 자동차 전문 미디어 워즈오토(WardsAuto)가 선정한 '2019 세계 10대 엔진' 넥쏘의 수소전기 파워트레인이 선정되며 수소전기차 분야의 선두주자로 기술력을 입증했다. 또한 수소전기차의 대중화를 위한 인프라 구축을 하고 있다. 현재 국내 수소충전소는 주유소에 비하면 많이 부족한 상태이다. 따라서, 정부는 2022년까지 수소충전소를 310기로 확대한다는 계획을 세웠으며, 현대자동차가 힘을 더하고 있다. 2019년 4월 12일, 친환경 수소충전소인 'H 스테이션' 2기를 고속도록 휴게소에 건설한 현대자동차는 연말까지 도심과 고속도로 휴게소에 각 4기를 추가로 구축하여 총 8기의 H 스테이션을 구축할 예정이다. 현대자동차가 직접 투자하고 구축한 H 스테이션 외에도 수소 충전소 인프라 확대를 위한 특수 목적법인 '수소에너지네트워크'에 출자해 수소충전소 건립을 위한 적극적인 지원을 이어나가고 있다.

수소에너지네트워크는 2022년까지 수소충전소 100기를 구축한 뒤, 향후 10년간 운영을 맡아 수소충전소 구축 및 운영에 있어서 비즈니스 모델을 수립할 계획이다. 또한 수소사회 실현을 위해 글로벌 협력의 폭을 넓히고 있다. 2018년 6월, 현대자동차그룹은 수소전기차 시장의 주도권을 확보하기 위해 독일 폭스바겐그룹의 아우디와 수소전기차의 특허 및 주요 부품을 공유하고 향후 기술 협업을 확대하기로 합의했다. 2019년 4월에는 스위스 수소 에너지 기업 H₂Energy와 2019년부터 7년간 수소전기 대형 트럭 1,600대를 유럽 시장에 공급하는 계약을 체결했으며, 2018년 10월에도 프랑스의 세계적인 가스업체인 에어리퀴드(Air Liquide), 다국적 에너지기업 엔지(Engie)와 수소전기차 및 수소충전소 보급 확대를 위한 양해각서를 맺고 2025년까지 수소 전기차 5천대를 프랑스에 수출하겠다는 목표를 제시했다. 현대자동차는 또한 2017년부터 수소에 대한 장기적인 비전을 제시하는 국제 협의기구인 수소위원회 공동의장사로 활동하고 있으며, 2019년 1월 정의선 현대자동차그룹 수석부회장이 공동의장으로 새로 선임되었다.

솔라시스템

주요 기술

자율주행

자율주행 자동차는 자동차가 정보통신기술(ICT)과 융합해 스마트 디바이스화된 '첨단기술의 집합체'로 불린다. 단순한 이동수단이었던 자동차가 개인화된 디지털 공간, 로봇택배 서비스, 움직이는 사무실, 편안한 휴식 공간 등으로 용도 확장해 삶의 질을 높여줄 것으로 기대된다. 현재 완성차 업체는 주로 운전자가 있는 자율주행차를 위주로 셀프주차, 고속도로 자율주행, 완전 자율주행 등으로 영역을 넓혀가고 있다.

SAE(Society of Automotive Engineers, 미국 자동차공학회)에서는 자율주행 단계를 기술 수준에 따라 여섯 단계로 분류 하며 현대자동차그룹은 오는 2021년까지 스마트시티 안에서의 4단계 수준 도심형 자율주행 시스템 상용화를, 2030년까지는 완전 자율주행기술을 상용화할 계획이다.

고속도로 자율주행

현대자동차그룹은 2018년 2월 차세대 수소전기차, 제네시스 G80 기반 자율주행차로 서울-평창간 고속도로 약 190km 자율주행에 성공했다. 또한 현대자동차그룹은 운전자에게 더 나은 편의를 제공하기 위하여 차로 유지 및 차간거리 제어를 동시에 하는 미국자동차공학회(SAE) 기준 2단계의 주행 편의 시스템인 HDA(Highway Driving Assist)를 2015년부터, 양산, 판매하고 있다. 또한, 차로 변경 제어, 주행차로 내 편향주행기능 등이 포함된 HDA II를 연구개발하고 있다.

국내 고속도로 일부 구간에서 제한된 속도로 자율주행이 시연된 적은 있었지만, 수백 킬로미터에 달하는 장거리 코스를 구간별 법규가 허용하는 최고 속도 (100km/h~110km/h)까지 구현해 내며 자율주행 기술을 선보인 것은 처음이다. 국내 고속도로는 도심도로 못지 않게 교통량이 많은 편이기 때문에 교통사고 및 공사구간과 같이 예고 되지 않은 돌발 상황까지 종합적으로 고려해야 하는 만큼 상당한 기술력과 노하우가 필요하다. 이를 위해 현대자동차그룹은 미국자동차공학회(SAE) 기준 4단계의 자율주행 기술을 갖춘 차세대 수소전기차 기반의 자율주행 자동차 3대와 제네시스 G80 자율주행 자동차 2대로 경부 및 영동고속도로에서 수십만 킬로미터에 달하는 시험 주행을 진행하며 데이터베이스를 축적, 자율주행 자동차 성능 개선을 진행했다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 고속도로 제한속도 속도 유지 및 안전 거리 유지
  • 자동 차로 변경 및 서행 선행 차량 추월
  • IC/JC 자동 진출입 기능 및 IC/JC 자동 주행
  • 경로 연동 최적 톨게이트 통과
  • 돌발 상황(공사구간/사고 차량/낙석) 시스템 자동 대응

도심 자율주행

현대자동차그룹은 2015년 11월 제네시스의 서울 도심 자율주행 기술을 국내 최초로 선보였으며 2017년 1월에는 자율주행 4단계인 "완전 자율주행"을 탑재한 아이오닉으로 미국 라스베가스에서 야간 주행을 했다.

2010년 첫 자율주행 자동차로 '투싼ix 자율주행 자동차'를 데모카 형태로 선보인 바 있다. 이 '투싼ix 자율주행 자동차'는 검문소, 횡단보도, 사고 구간 등 총 9개의 미션으로 구성된 포장 및 비포장도로 4km의 시험 주행에 성공하며 본격적인 '자율주행 자동차' 개발의 시작을 알렸다. 이후 기술 개발을 거쳐 2015년 12월 미국 네바다 주로부터 투싼 수소전기차에 대해 고속도로에서 자율주행 시험을 할 수 있는 운행 면허를 취득했을 뿐 아니라 2016년에는 국내 도로에서의 자율주행까지 허가 받으며 자율주행 자동차 기술을 인정받았다. 특히, 2016년 11월 LA오토쇼에서는 SAE 기준 4단계를 만족하는 '아이오닉 자율주행 자동차'를 처음 공개하고 12월에는 라스베이거스 도심에서 차량의 주야간 운행을 성공리에 마쳤다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 신호 체계 연동 교차로 주행 : 정밀 지도 기반 정밀 위치 인지. 직진/좌/우회전 및 유턴 경로 주행
  • 위험 상황 예측 성능 : 이면도로 합류 차량 대응/회전 교차로 등 주행
  • 교통 상황에 따른 우회 경로 주행

자율주차

현대자동차그룹은 고속도로 및 도심 자율주행 뿐만 아니라 자동으로 주차까지 완료하는 통합적 자율주행 기술 개발을 통해 주행부터 주차까지 모든 것이 자율주행으로 수행되는 새로운 경험을 제공하고자 한다. 현대-기아자동차 뿐만 아니라 현대모비스, 현대오토에버, 현대엠엔소프트, 현대오트론 등 현대자동차그룹 계열사의 전문성을 바탕으로 기술 연구 개발을 하고 있다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 원격 스마트 주차 보조 시스템(RSPA, Remote Smart Parking Assist) : 2018년 3월, 원격 스마트 주차 보조 기능이 넥쏘에 최초로 적용되었다. 스마트키를 연동한 원격 스마트 주차 보조는 현대ㆍ기아차의 주도로 현대모비스와 공동 개발한 기술로 운전자가 탑승 또는 하차한 상태에서 주차와 출차를 보조하는 편의 기능이다. 운전자가 차량에서 하차 후, 스마트키의 작동버튼을 누르고 있으면 스스로 주차를 수행하며, 직각/평행 주차는 물론 출차 시에도 활용할 수 있다.
  • 자율 발레파킹(AVPS, Automated Valet Parking System) : 현대-기아자동차는 더 편리한 주차를 위해 자율주차 기술을 개발하고 있다. 차량의 자율주행 센서를 이용해 마치 믿음직한 발레파킹을 맡기는 것 같은 편리함을 제공하는 기능이다. 운전자 없이 스스로 이동하여 주차공간을 탐색하고 주차는 물론 출차까지 진행한다. 이러한 기능은 전기차 충전이 필요하면 알아서 충전지역으로 이동 후, 충전이 끝나면 다음 차량을 위하여 이동 주차하는 기능으로도 활용할 수 있을 것이다.

능동 안전

사고 발생 시 승객 보호 목적으로 시작된 자동차 안전은 사고가 나지 않도록 운전자를 돕는 방향으로 진화하고 있다. 사고 위험 감지 시 자동차 스스로 운전자에게 위험을 경고하고 브레이크를 밟거나 핸들을 조작하는 기능 등과 같은 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단 운전자 보조 시스템)는 그 기술의 총체라고 할 수 있다. 현대자동차그룹은 '보편적 안전'을 제공하기 위하여 다양한 기술을 개발하고 양산차에 적용해 안전 수준을 높이면서 자율주행의 실현을 준비하고 있다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 전방 충돌방지 보조(FCA, Forward Collision-avoidance Assist) : 주행 중 전방 장애물과의 충돌 방지를 목적으로 운전자에게 위험을 경고하는 제동/조향을 제어하는 주행안전 시스템
  • 차로 이탈방지 보조(LKA, Lane Keeping Assist) : 주행 중 사고를 미연에 방지하기 위해 차로를 이탈한다고 판단되는 경우, 운전자에게 경고하고 조향을 제어하는 주행 안전 시스템
  • 후측방 충돌방지 보조(BCA, Blind-spot Collisionce-avoidance Assisst) : 차로 변경 시 측방/후측방 차량과의 충돌 방지를 목적으로 운전자에게 위험을 경고하고 제동/조향을 제어하는 주행안전 시스템
  • 후방 교차 충돌방지 보조(RCCA, Rear Cross-traffic Collision-avoidance Assist) : 후진 출차 시 측방에서 다가오는 장애물과의 충돌 방지를 목적으로 운전자에게 위험을 경고하고 제동을 제어하는 주차안전 시스템
  • 주차 충돌방지 보조-후방(PCA-R, Parking Collision-avoidance Assist-Reverse) : 주차/출차 및 저속 후진 중 후방 보행자 및 장애물과의 충돌방지를 목적으로 운전자에게 위험을 경고하고 제동을 제어하는 주차안전 시스템
  • 하이빔 보조(HBA, High Beam Assist) : 야간ㆍ저조도 상황에서 타 운전자의 눈부심을 최소화하면서 전방 가시거리를 확보하기 위해 차량의 하이빔 작동여부를 제어하는 주행안전 시스템
  • 로우빔 보조(LBA, Low Beam Assist) : 야간ㆍ저조도 상황에서 전방 가시거리를 확대하기 위해 차량의 추가램프 작도오가 로우빔 방향을 제어하는 주행안전 시스템

V2X

현대자동차그룹은 V2X 기술 등 차량 IT 기반의 차세대 신기술 개발에 연구개발 역량을 집중함으로써 미래 모빌리티 혁신을 주도하고 있다. 자율주행 자동차 개발을 넘어 고객에게 이동의 완벽한 자유로움을 통한 보다 나은 삶이라는 가치를 제공한다.

V2X(Vehicle to Everything)는 차량과 차량 간 무선 통신(V2V), 차량과 인프라 간 무선 통신(V2I) 등 자동차가 자율주행을 하기 위해 도로에 있는 다양한 요소와 소통하고 공유하는 기술이다. 차량과 차량 간의 통신으로 서로의 위험 상황을 알려주거나, 주차장ㆍ신호등과 같은 인프라와 차량 간 통신으로 주차 정보 위치, 신호 변경 시간 등의 정보를 확인할 때 사용할 수 있으며 완벽한 자율주행을 위해서는 꼭 필요한 기술로 꼽힌다. V2X 시스템은 자율주행 자동차의 주요 기술인 레이다, 센서, 카메라 기능을 한층 보완해 360도 주변 인식 능력을 제공함으로써 보다 완벽한 자율주행 기술 구현을 가능하게 한다. 현대자동차그룹은 V2X를 통해 송수신해야 할 정보의 양이 방대해 질 것에 대비해 '5G 통신' 기반의 V2X 시스템 선행 연구에도 개발 역량을 집중하고 있다. 또한, 운전자에게 경고나 안내 메시지를 전달하는 수준을 넘어 적극적으로 차량 운행에 개입, 위험 상황에서 직접 차량을 제어하는 기술로 고도화 하고 있다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 전방 차량 급제동 상황에 대한 경고
  • 교차로 진입 차량과의 충돌 가능성 경고
  • V2I(Vehicle to Infra) 통신 기반 공사 구간 및 회피차선 정보 제공
  • V2I(Vehicle to Infra) 통신 기반 교차로 신호 정보 제공, 현재 신호상태 정보제공, 신호 위반 경고, 교차로 통과속도 안내
  • V2V(Vehicle to Vehicle) 통신 기반 응급차량 및 접근 방향 정보 제공

자율주행 시트

자율주행 4단계 이상이 실현되면 우리는 더 이상 운전을 하지 않아도 된다. 현대자동차그룹은 자율주행 시대의 자동차 실내공간 변화에 주목하고 있다. 운전하는 공간에서 휴식, 회의, 취침 공간 등으로 자동차 실내의 기능이 확장됐을 때 변화될 시트의 움직임과 기능, 형태 등을 선제적으로 연구개발하고 있다.

자율주행 자동차 시대에는 자동차의 겉모습뿐 아니라 자동차 내부는 '움직이는 공간'의 개념으로 새롭게 변모할 것이다. 그시기에는 자동차 안에서 마음껏 독서하고 휴식하고 업무를 처리하는 공간으로의 라이프스타일의 변화를 경험하게 될 것이다. 이 공간의 중심에 시트가 있다. 자율주행 자동차 시대에는 운전석을 180도로 회전시켜 회의모드로 전환될 수 있도록 하는 스위블 메커니즘과 적재모드로 변환시킬 수 있도록 시트를 이동시키는 롱 슬라이드 등의 메커니즘의 변화가 두드러지며, 원활한 공간 활용과 시트 이동을 위해 슬림화, 경량화가 동반되어야 할 것이다. 또한 승객 개개인에 맞춘 다양한 편의기능의 발전을 통해 쾌적한 휴식 공간을 제공하는 자동차 시트의 역할이 진화될 것으로 기대된다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 시트조절 메커니즘 : 4단계 이상 자율주행 시 차안에서의 휴식/취침 등 다양한 상황에 맞춰 시트 이동/회전(스위블 메커니즘, 롱 슬라이드, 시트 회전 등)
  • 맞춤형 편의기능 : 단순한 기능을 넘어 승객의 감성품질에 부합하는 승객맞춤형 편의기능(시트 온습도 최적 제어, 다양한 마사지 기능 등)
  • 슬림화 경량화 : 원활한 이동/회전과 다양한 편의 부품 장착을 위해 시트의 슬림화(플라스틱 프레임, 패드리스 쿠션 등)

커넥티비티

IT기술이 융합된 자동차가 달리는 고성능 컴퓨터가 되어 이동하는 동안에도 정보가 이어지고 운전자의 의지가 실행되는 '움직이는 생활공간'으로 발전하고 있다. 현대자동차그룹은 커넥티비티 기술을 통해 자동차 자체가 곧 생활이 되는 '카 투 라이프' 시대를 선도하여 '초연결 지능형 라이프 스타일'이라는 새로운 경험을 제공하고자 한다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 음성인식 서비스(Assistant Chat) : 차량 내 장치의 음성조작과 운전자 필요정보의 실시간 제공을 지원하는 지능형 음성인식 서비스
  • 스마트케어(Smart Care) : 사전에 일정을 지정하면 이동시간을 감안해 목적지를 안내하겠다고 알리는 식으로 이용자의 필요를 미리 파악하고 추천하는 기술
  • 카투홈서비스(Car To Home Service) : 집에 있는 전자기기와 가전제품을 음성으로 제어할 수 있는 기능
  • CCSP(Connected Car Platform) : 카 클라우드와 연결을 통해 운전자에게 각종 서비스를 제공하는 커넥티드 카 최적화 서비스 플랫폼
  • CCOS(Connected Car Operating System) : 차에서 생성되는 데이터를 신속하게 처리하는 커넥티드 카 전용 운영체제

인포테인먼트

자율주행 자동차의 가장 큰 역할은 자동차가 생활공간으로 바뀌는 것이다. 현대자동차그룹은 자동차가 '인포테인먼트(Infotainment)'의 중심이 되기 위해 정보기술(IT)을 활용하여 새로운 편의 가치를 제공하기 위해 노력하고 있다.

얼마 전까지만 해도 인포테인먼트라고 하면 자동차 오디오 시스템, 그리고 내비게이션 정도의 의미만을 가졌다. 그렇지만 스마트폰 등장 이후 자동차 인포테인먼트에도 큰 변화가 일어났다. 자동차도 하나의 컴퓨터처럼 작동하기 시작하며 스마트폰에서만 쓰일 줄 알았던 구글 안드로이드 OS는 자동차 인포테인먼트 시스템으로도 활용되고 있다. 현재 자동차 인포테인먼트 시장은 제4차 산업혁명의 변화와 함께 날마다 새롭게 변하고 있다. 커넥티드카 커머스라는, 자동차 안에서 운전자가 앱을 통해 상품을 주문하고 결제할 수 있도록 하는 새로운 서비스도 최근에 등장하며 인포테인먼트 시장의 새로운 가능성을 선보이기도 했다. 현대자동차그룹은 이렇듯 시시각각 변하는 인포테인먼트 시장에서 날마다 새로운 모습을 선보이며 운전자들에게 더 편하고 안전한 운전 환경을 제공한다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 정밀 교통 정보제공 : DMB(Digital Multimedia Broadcasting)망을 이용해 제공하던 교통 정보를 IP 통신을 이용해 더 빠르고 정확하게 제공하는 기술로서 기존 기술에 비해 더 빠르고 정확한 사고 및 정체 상황 등 전달 가능
  • 사물인터넷 연계 실내환경 제어 : 가정이나 사무실 등 실내에서 스마트폰이나 스마트기기를 이용해 외부에 주차된 차량의 실내 환경을 쾌적하게 제어하는 기술로서 탑승자가 가장 쾌적한 환경에서의 주행 가능
  • 지능형 원격 정비 : 차량이 스스로 부품 교환이나, 부품 고장 등을 예측하여 운전자에게 안내하고 이후 정비소 입고 예약 등의 서비스까지 연계하는 기술로서 차량제어기의 원격 업데이트 시 차량 성능 개선도 가능
  • 차량 내 전자결제 : 운전 중 결제가 필요한 상황에서 차량 내에서 즉시 결제할 수 있는 기술로서 차량에 디지털 아이디를 부여하고, 이를 내부 인포테인먼트 시스템과 연결해 주유비나 주차비 등의 편리한 결제 가능

헬스케어

헬스케어 시스템은 운전자의 건강 상태를 파악하여 차량 시스템과 연계하여 안내, 경보, 긴급 연락을 취하거나 안전운전을 유도하는 기술을 말한다. 현대자동차그룹은 운전이라는 특수한 상황을 고려하여 사고나 응급상황이 발생했을 때 재빨리 대처하고 심박수와 스트레스 체크 등 일상적인 관리까지 포함하는 광범위한 개념의 기술을 개발하고 있다.

헬스케어 시스템은 생체 정보를 누적관리함으로써 운전 중 건강 변화 추적 외에도 일상 생활 건강 케어까지 가능하다. 냄새와 세균, 먼지들을 효과적으로 제거하고, 계절과 날씨를 고려한 온ㆍ습도 자동 조절 기능은 쾌적한 운전 환경을 만들어주고, 운전자의 감정 상태를 파악한 후 맞춤 음악과 조명, 향기로 상쾌한 기분을 불러일으켜 준다. 잘못된 운전 자세와 피로도를 포착하여 부주의한 상황을 해소하고, 응급상황 시 커넥티드 기술을 이용하여 신속하게 도움을 받을 수 있어 탑승자를 더욱 안전하게 지켜주고 삶의 질을 높일 수 있게 한다. 주요 기술은 다음과 같다. 1) 생체 정보 수집(비접촉식 센서) : 운전자의 움직임을 감지하여, 신호로 변환, 신호패턴 기반으로 측정한다. 2) 판단 : 멀티 센서를 통하여 들어온 다양한 생체 정보는 운전자 상태 판단 통합 알고리즘을 통하여 분석되어 판단한다. 3) 생체 정보 수집(접촉식 센처) : 스티어링휠에 내장된 센서로 심전도, 심박 등을 측정한다. 4) 표시ㆍ제어 : 판단된 생체정보는 건강상태 종합 안내 콘텐츠로 표시한다(건강상태, 스트레스 표시, 졸음 감지 시 냉풍모드 실행, 심한 졸음 등 운전불가 상황에서 갓길 자동 정차 후 'e-Call' 작동).

음성인식

자동차 안에서의 음성인식은 더욱 까다롭다. 무엇보다 '안전'을 전제해야 하기 때문이다. 그럼에도 불구하고 자동차 음성인식 기술은 운전자의 편의를 극적으로 향상시킬 수 있는 기술이다. 현대자동차그룹은 자동차라는 까다로운 환경 속에서 제대로 인식하고 파악하는 음성인식 기술을 개발하고 있다.

자동차 음성인식은 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계에서는 사용자의 음성을 주변 노이즈와 상관없이 한 번에 정확하게 인식해야 한다. 두 번째 단계에서는 주행상황과 안전을 고려하여 사용자와의 인터렉션 단계를 최소화해야 한다.

지능형 음성인식은 인식 이후 단계인 사용자와의 인터렉션 단계를 최소화하기 위한 목적으로 개발되었다. 사용자가 음성인식을 이용해서 전화걸기나 목적지 설정 등의 편의기능을 사용할 때, 사용자의 차량 사용 이력을 기반으로 사용자 의도를 추론하여 기종의 2~3단계의 음성 조작 단계를 한 단계로 즉시 수행하거나, 음성 검색에 따른 수많은 선택지 중 사용자가 필요로 하는 선택지로 축소하여 사용자에게 제안하는 기능들을 제공한다. 현대자동차그룹은 'Barge-in' 기술과 '지능형 음성인식' 기술을 통해 자동차 음성인식의 한계를 극복하고 있다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • Barge-in : 음성인식 Barge-in 기술은 시스템 음성 안내 및 효과음이 출력되고 있는 도중에 사용자가 명령어를 발화하더라도 인식이 가능하게 하는 기술이다. 사용자 음성 명령어가 에코 신호와 함께 마이크로 입력되는 상황에서 Barge-in 기술은 에코 성분을 제거한 후, 음성 명령어만 음성인식 엔진으로 전달한다. 이후 후처리 모듈에서는 에코 제거 후 남아있는 잔여 에코를 제거하고, 에코 제거에 의해 발생한 신호 왜곡을 보상하는 기능이 수행된다.
  • 지능형 음성인식 : 지능형 음성인식 서비스는 사용자가 어떠한 목적성을 띄고 말하면 그 의도를 파악하고, 그것을 처리하는 시스템이다. 요컨대 사용자의 일상어를 이해하고, 대화의 상황을 파악해 운전자의 의도와 맥락에 맞는 응답과 서비스를 제공하는 것이다. 현대자동차그룹의 지능형 음성인식 서비스는 궁극적으로 사용자의 음성 명령 이해 및 적절한 응답 생성을 통해 다양한 서비스 제공을 목표로 하고 있다.

차량 전동화

차량 전동화는 기존의 내연기관 엔진을 장착한 차량이 화석연료의 힘에 주로 의존했던 패러다임을 벗어나 전기 에너지를 생산하고 이를 활용한 주행을 통해 오염물질을 거의 배출하지 않는 형태로 변화하는 것을 말한다. 현대자동차그룹은 전동화 차량(친환경차)을 2025년까지 44종으로 대폭확대해 세계 친환경차 시장 2위 달성을 목표로 하고 있다.

전동차(친환경차)는 구동 방식이 내연기관에서 전기모터로 전환되는 것을 의미하며 대표적으로 하이브리드(HEV)ㆍ플러그인 하이브리드(PHEV)ㆍ전기차(EV)ㆍ수소전기차(FCEV) 등 4가지 타입의 차량이 있다. 차량을 움직이기 위한 동력을 전기모터가 보조/주도하는 점에서 기존의 내연기관 자동차와 구별되며, 내연기관에 비해 연비가 높고 CO₂배출량이 낮다는 장점을 보유하고 있다.

현대자동차그룹은 지속적으로 증대되는 친환경 전동차 시장에 대응하기 위해 내연기관(ICE : Internal Combustion Engine) 차량에서 무공해차(ZEV : Zero Emission Vehicle)로의 점진적 변화를 준비하고 있다. 이에 따라 기존 내연기관 차량의 연비 향상은 물론 친환경 전동차 전 타입을 개발, 운영하면서 중장기적으로 무공해 차량의 확대를 추진할 것이다. 또한, 현대자동차그룹은 2025년까지 친환경 전동차 44차종으로 확대, 준중형 승용차량부터 대형 SUV, 상용차까지 전 차급에서 친환경 전동차를 운영함으로써 고객의 니즈에 부합하는 매력적인 상품을 제공할 것이다.

수소전기차

현대자동차그룹은 2013년 세계 최초로 수소전기차 양산에 성공한 이후 수소전기차의 대중화에 전력 투구하고 있다. 2017년 3월 제네바 모터쇼에서 수소전기차 콘셉트카를 선보였고, 이후 차세대 수소전기차와 수소 사회의 일상을 엿보게 할 수소전기하우스도 세계 최초로 공개했다.

수소전기차를 전기차와 단순히 성능, 경제성 등으로만 비교하는 것은 단편적인 접근이다. 왜 수소전기차인가를 이야기하기 전에 우선 수소 에너지에 대한 이해가 필요하다. 현재 전 세계의 화석연료(석유, 천연가스) 에너지 의존도는 85%로 절대적이다. 화석연료가 가지는 효율성에도 불구하고 각종 환경 문제 및 자원 고갈 문제로 각국에서는 탈 화석연료를 위한 움직임이 활발히 일어나고 있다. 특히 대부분의 국가에서 태양열이나 풍력과 같은 지속 가능한 친환경 재생에너지의 비중을 늘리고자 하나다. 우리나라 역시 정보는 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20% 까지 늘릴 계획을 가지고 있다. 하지만 재생에너지는 자연을 이용한 힘이기에 간헐성, 경직성, 지역 편차라는 근본적인 한계를 가진다. 즉, 잉여 전력 혹은 전력 부족이 필연적으로 발생할 수 밖에 없다는 의미이다. 이 문제를 해소하기 위해서는 발생한 잉여 전력의 저장ㆍ운송이 필요한데 이 과정에서 주목받게 된 것이 바로 수소 에너지이다. 수소 에너지는 대규모 저장ㆍ운송이 용이한 2차 에너지로 물을 전기분해하여 얻을 수 있다. 이러한 특징을 활용하면 재생에너지의 잉여 전력을 통해 수소를 생산ㆍ저장하였다가 소비지로 운송하여 연료전지를 통해 발전시킬 수 있다. 이를 통해 재생에너지가 가지는 한계를 극복하고 안정적이고 효율적으로 전력을 활용할 수 있다.(P2G, H-ESS) 즉 재생에너지 확대에 수소 에너지의 '에너지 캐리어' 역할이 필수적인 것이다. 수소 에너지가 제 역할을 하기 위해서는 연료전지, 수소 생산, 저장, 운송에 대한 기술이 뒷받침되어야 한다. 그리고 수소전기차가 그 기술 발전의 첨병 역할을 수행할 것으로 보인다. 우선 가정용, 발전용 연료전지에 비해 수송용 연료전지의 기술 요구 수준이 높기 때무넹 수소전기차에서 얻은 혁신 기술이 타 부문으로 이전되어 기술 발전이 이뤄질 것이다. 또한, 수소전기차 보급 확대는 수소 생산, 저장 운송 기술의 발전을 이끌어 전체 수소 에너지 산업 육성의 촉매제로서의 역할을 할 것이다.

수소전기차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)는 차량에 저장된 수소와 대기 중의 공기의 결합으로 생성된 전기로 운행이 되는 100% 무공해 차량으로 전기 생성 과정 중 배출하는 것은 순수한 물(H2O)뿐이다. 전기를 만드는 과정에서 대기 중에 있는 초미세 먼지(PM2.5)를 99.9% 이상 제거하는 기능이 있어 '달리는 공기청정기'로 불리기도 한다. 내연기관 차량의 연료탱크 대신 수소를 저장하는 탱크를 탑재한 수소전기차는 내연기관 차량과 유사한 수준의 항속거리 뿐만 아니라 수소 충전 시간 또한 내연기관 차량의 주유시간과 동등한 3~5분이면 충분하다. 또한, 수소전기차는 전력계통을 상용 전원 발전기로 활용이 가능하여 차량 외부로 전력을 공급할 수 있다.

수소전기차는 수소저장 탱크에서 공급한 수소를 직접 태워서 에너지를 발생시키는 것이 아니라 수소와 공기 중 산소의 전기화학반응을 통해 전기를 생성하고 생성된 전기로 모터를 돌려 동력을 발생시키는 원리이다. 부산물로 물을 배출하며 전기모터 구동으로 소음이 적다.

수소전기차는 수소와 공기 중 산소를 전기화학반응을 통해 생성된 전기를 동력으로 활용하고, 전기차는 전기를 배터리에 저장하고 저장된 전기를 동력으로 활용한다. 하이브리드차는 엔진과 배터리를 동력으로 활용하는 차량이다. 수소전기차는 빠른 충전 시간(3~5분)과 장거리 특성, 더 많은 탑재량을 요구하는 차량(트럽, 버스 등)에 가장 적합하다. 특히, 수소전기차는 유해배출가스가 없으며, 부가적으로 공기 정화 효과까지 있어 친환경에 가장 부합하는 차량이다.

700bar의 고압으로 압축시킨 수소를 저장한 수소전기차의 수소탱크는 위험할지도 모른다는 오해를 받곤 한다. 하지만 수소전기차에 사용되는 수소는 일반적인 '수소분자'이다. 삼중수소와 중수소 등이 1억 도의 온도와 수천 기압의 압력 하에서 핵융합 반응을 일으켜야 하는 수소폭탄과는 다르다. 또한, 현대자동차그룹의 수소전기차는 수소가 탱크 외부로 새어 나오지 않는 내투과성, 차량 화재 발생 시 탱크가 폭발하지 않는 내화염성, 주행 중 충돌 사고 등에도 탱크가 안전한 내충격성 등 주요 안전항목 뿐 아니라 국내는 물론 유럽을 넘어 가장 가혹하다는 유럽연합의 세계 통합 규격까지 만족시키고 있다.

전기차

4가지 친환경차 시스템 중 가장 단순한 구조를 갖고 있는 것이 바로 전기차(EV)이다. 전기차는 출발 및 가속 시에는 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용해 구동 모터에서 구동력을 발생하여 바퀴에 전달하고, 감속 및 내리막길 운전 시에는 관성을 통해 발생하는 운동 에너지를 이용해 구동모터를 발전기로 사용하여 배터리를 재충전하는 회생제동 시스템이 적용된다.

전기차(EV) 시스템은 전기모터를 사용하기 때문에 부드럽게 가속이 가능하고 매우 조용하다. 운행 중 오염물질 배출이 전혀 없으며 배터리를 차량 하단부에 탑재 시 무게중심의 하향화로 운전성 측면에서 유리하다. 또한 내연기관의 엔진룸 대비 전기모터 탑재공간이 적어 보다 넓은 내부 공간 확보가 가능하며 디자인 자유도도 높다. 뿐만 아니라 심야시간 대에 저렴하게 전기를 충전하여 낮 시간 차량 미 운행 시 다른 용도로 전기를 사용하는 스마트 그리드에 활용 가능하고 점차 전자화 되고 있는 신기술 및 자율주행 기능 등 수행 시 배터리의 전원을 바로 사용할 수 있어 미래에 적합한 차량으로 평가 받고 있다.

전기차 배터리 용량이 늘어나면 충전시간 또한 길어짐에 따라 일상 생활에서 전기차 사용의 불편함이 존재한다. 현대자동차그룹은 현재 개발 중인 800V 전용 급속충전 시스템 개발을 통해 전기차 충전에 대한 불편을 혁신적인 기술로 해결할 계획이다. 800V 전용 급속충전시스템은 3분대의 충전 시간으로 100km 주행이 가능할 것으로 예상되면 이를 위해 현대자동차그룹은 배터리 에너지 밀도 향상 및 고전압 시스템 기술 개선 등 관련 연구 개발에 매진하고 있다.

수소전기차

현대자동차그룹은 2013년 세계 최초로 수소전기차 양산에 성공한 이후, 수소전기차의 대중화에 전력 투구하고 있다.

수소에너지

수소는 석유와 같이 채굴 가능한 1차 에너지가 아닌 에너지캐리어(energy-carrier)로서, 갈탄ㆍ석유ㆍ천연가스 등 1차 에너지 또는 태양광ㆍ풍력 등 재생에너지로부터 생산해야 한다. 수소의 생산방식은 세 가지로 구분할 수 있다.

구분 추출(개질) 부생수소 수전해
생산 방식 천연가스(메탄), LPG, 갈탄 등을 고온/고압에서 분해 석유화학이나 제철공장의 공정 중에 부산물로 발생 물을 전기분해 하면 수소와 산소가 발생
특징 * 기존 에너지 활용 가능
* CO₂발생
* 현재 가장 저렴한 방법
* 분리ㆍ정제로 생산
* 탄소 제로 방법
* 현재는 고비용 방법

현재 수소는 부생수소를 공급 받는 방식이며 수소 판매가격은 약 8~9,000원/kg 수준이다. 정부는 수소경제활성화 로드맵에 따라 향후 수소 가격을 2030년 4,000원/kg, 2040년 3,000원/kg으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 수소가격은 수소생산비용과 운반비, 수소충전소 운영비로 구성되며, 정부는 목표 달성을 위해 대규모 생산과 유통을 통한 규모의 경제 실현으로 수소가격 경쟁력을 확보할 계획이다.

기술력

수소차는 유럽, 미국, 일본, 중국, 한국 등에서 승용차, 버스, 트럭으로 출시되어 보급 및 실증이 진행되고 있으며, 수소차를 판매하고 있는 기업은 약 20여 개로 미국, 유럽, 일본 등의 실증기업까지 포함하면 30개 이상으로 추정된다. 승용차의 경우 한국의 현대자동차그룹, 일본의 도요타/혼다, 독일의 메르세데스 벤츠가 양산 중이며, 선도업체와 후발업체 간의 제휴가 활발하게 이루어지고 있다. 상용차의 경우 유럽, 미국, 일본, 중국, 한국 등에서 보급 및 실증이 진행되고 있다. 특히, 중국은 전기차에 이어 수소차 시장에서도 글로벌 주도권을 쥐겠다는 목표(2030년 100만대) 아래 이미 40여개 업체에서 56종의 수소버스ㆍ트럭 모델을 개발했다.

현재까지 세계적으로 출시된 수소차(승용)는 현대자동차그룹의 투싼ix(2013년)와 넥쏘(2018년), A사(2014년), B사(2016년)가 있다. 현대자동차그룹의 수소차는 2014년 '세계 10댜 엔진'에 최초로 선정된 이후 2018년 두 번째로 선정된 바 있으며, 타 완성차의 수소차는 아직까지 세계 10대 엔진에 선정된 사례가 없다. 넥쏘는 타사 수소차 대비 항속거리, 최고속도, 가속성능 등 대부분 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다.

안전성

현대자동차그룹 넥쏘는 2018년 유로 NCAP '가장 안전한 SUV'로 선정 되었으며, 미국의 비영리 자동차 안전연구기관인 고속도로안전보험협회(IIHS)가 실시한 측면 대차 충돌 테스트에서 모두 'GOOD' 등급으로 일반 내연기관 차량 이상으로 안전함이 입증 되었다.

수소차는 국제적으로 안정성 인증을 받고 있다. 수소차는 국내외 인증기관으로부터 안정성 평가(14개 항목) 및 수소탱크 인증시험(15 항목)을 통해 안정성이 입증된 후에 출시된다. 수소차는 충돌, 화재, 충격시에도 안전하게 설계 되었으며, 긴급한 상황에서는 스택에 수소 공급을 차단하고, 화재나 위험인지 시 탱크에 있는 수소를 대기로 방출하는 안전장치를 갖추고 있다. 특히, 현대자동차그룹 넥쏘는 2018년 유로 NCAP '가장 안정한 SUV'로 선정 되었으며, 미국의 비영리 자동차 안전연구기관인 고속도로안전보험협회(IIHS)가 실시한 측면 대차 충돌 테스트에서 모두 'GOOD' 등급으로 일반 내연기관 차량 이상으로 안점함이 입증 되었다.

수소차의 연료로 사요오디는 수소가스는 수소폭탄에 사용되는 중수소ㆍ삼중수소와는 반응 원리나 개념이 전혀 다르다. 수소차의 연료로 사용되는 수소는 우리가 흔히 말하는 '수소(1H)'로, 산소와 수소의 단순 화학 반응으로 작동하게 된다. 반면, 수소폭탄에 사용되는 중수소(2H)ㆍ삼중수소(3H)는 자연상태에서 극소량(0.015% 이하) 존재하며 원자폭탄이 터져서 1억℃ 이상의 온도조건에서 핵융합 반응을 일으켜야 폭발할 수 있다.

법구상 수소연료탱크의 최대 사용 한도는 15년(유럽 20년), 충전 횟수 4,000회(유럽 5,000회)이다. 하지만 현대자동차그룹이 사용하는 수소연료탱크는 법적 요구사항을 훨씬 뛰어넘는 안전성과 내구성을 갖추고 있다. 실제 현대자동차 연구소는 수소연료탱크를 충전하는 시험 과정을 45,000회 가량 거쳤다. 낙하 시험이나 혹한ㆍ혹사 모사 시험 등 가혹한 환경에서의 테스트 뒤에도 15,000회 가량 충전을 진행, 운송 중 낙하에 의한 충격 손상 시험, 예리한 칼날 손상에 따른 복합재 인공 결함 탱크의 내구 시험을 12,000회씩 진행하여 수소연료탱크의 내구성을 충분히 검증했다. 45,000회 충전 내구성은 700bar로 1일 1회 충전하다고 가정할 경우 하루 최대 주행거리 609km로 최대 123년 동안 사용 가능한 수치이다.

현재 국토교통부에서 제시하는 '자동차용 내압용기 안전에 대한 규정'에 따르면 파열과 화염, 총격 시험 등 총 14개 항목에서 안전성을 검증 받아야 한다. 이 외에도 전후방 충돌시험, 혹서기 및 혹한기 시험 등 다양한 안전 시험 과정을 거친다. 시험 결과를 보면 수소를 700bar 충전한 탱크에 총탄을 쏴도 폭발하거나 하지 않고, 관통된 부위를 통해 내부의 수소만 대기중으로 방출된다. 내연기관 자동차와 같은 조건으로 측방, 후방 충돌시험을 진행했을 때도 수소연료탱크 시스템의 안전성이 검증되었다. 넥쏘의 수소연료탱크 및 고압 수소부품은 개발 초기보다 시험 항목을 거의 2배로 늘렸다. 양산을 위해 안전 수준을 높여 국내외 법규를 모두 충족시켰다. 아울러 자체적으로 200여 개 항목의 별도 테스트를 진행하여 요구 기준보다 훨씬 엄격하게 안전과 내구성을 검증하고 있다. 현대자동차그룹 넥쏘의 전반적인 성능 및 안전성을 위해 200여 대에 달하는 시험차를 사용해 꼼꼼한 안전 검증 과정을 거쳤다.

수소는 공기보다 14배 정도 가벼워 누출 시 공기 중으로 빠르게 날아간다. 화재가 발생해도 누출된 수소에 불이 붙는 경우는 사실상 없다. 수소연료탱크, 연료 공급 시스템, 연료전지스택에는 실시간으로 수소 누출 여부를 모니터링하는 수소 누출 감지 센서가 장착되어 있다. 만약 주행 중 수소 누출 혹은 외부 충돌에 의한 배관 수소 누출을 감지할 경우, 운전석 전면 디스플레이를 통해 운전자에게 경고하고, 수소연료탱크 밸브를 차단해 수소 공급을 중지하고 수소 대량 누출에 의한 사고를 사전에 막는다. 만약 화재로 수소연료탱크 주변 온도가 과도하게 올라가면 안전밸브를 통해 수소연료탱크 내부의 수소 가스를 신속하게 강제 방출하기 때문에 수소가 가득찬 탱크가 폭발하는 일은 없다. 심지어 차가 완전히 불타버린다 해도 수소연료탱크 외부 표면에 내화재를 적용했기 때문에 수소연료탱크는 폭발하지 않는다. 사실상 모든 종류의 자동차 중 화재나 폭발 위험성 측면에서 가장 안전하게 만들어진 셈이다.

수소연료탱크의 내피는 수소의 투과를 최소화하는 얇은 폴리아미드 라이너(나일론 소재)로 구성된다. 외피는 700bar의 높은 압력을 유지하는 20~25mm 두께의 탄소섬유 강화 플라스틱(탐소섬유+에폭시 소재)으로 만들어졌다. 수소연료탱크의 파열 안전성을 위해서는 '강도'가, 내구성을 위해서는 '강성'이 중요하다. 강도는 어떤 힘을 받았을 때 부서지는 것에 대한 저항, 강성은 모양이 변형되는 것에 대한 저항을 하는데 탄소섬유 강화 플라스틱은 같은 무게의 강철과 비교했을 때 강도는 6배, 강성은 4배로 가벼우면서 튼튼하다.

공기정화기능

수소차는 수소와 산소를 전기화학반응시켜 얻는 전기를 통해 움직이는 차량이다. 따라서 연료전지의 내구 성능 확보를 위해 공기 중 먼지와 CO 등 화학 물질을 제거한 후 연료전지에 에너지를 공급하게 된다. 이러한 3단계 공기 정화 시스템을 통해 공기 중 초미세먼지의 99.9%를 제거한다.

세계보건기구에 따르면 몸무게 64kg의 성인 1명이 1시간 동안 호흡하는데 필요한 공기량은 0.63kg이다. 넥쏘 1만대 운행 시 나무 60만 그루와 같은 수준의 탄소 저감효과가 기대되며 성인 약 4만 9천명에게 필요한 공기가 정화되는 효과로 주행 중 도로 위에서 발생되는 상당량의 미세먼지(타이어, 도로표면 마모 등) 또한 직접 정화하는 효과이다.

경제성

실질적인 운행 경제성인 1km 주행 시 소요되는 연료비를 비교해보면, 동급 가솔린 차량 연료비(155원) 대비 디젤 차량 연료비는 62%, 수소전기차는 54%, 전기차는 36% 수준이다. 즉, 수소전기차의 운행 경제성은 기존 내연기관 차량보다는 우수하고 전기차보다는 다소 떨어지는 수준이다. 하지만 현재는 수소 에너지에 대한 초기 시장 형성 단계이고, 추후 공급측면의 규모의 경제 실현, 수소 운송ㆍ생산 기술 발전 및 시장 참여자 증가와 함께 수소 가격이 낮아지면서 운행 경제성은 더욱 나아질 것으로 예상된다.

수소충전소

세계 각국은 오래 전부터 에너지 절감과 친환경 에너지 사용을 위한 정책을 펼치고 있다. 그 중에서도 수소는 오랫동안 화석에너지를 대체할 친환경 에너지로 손꼽혔다. 그리고 수소를 가장 발 빠르게 적용하고 있는 분야가 수소전기차이다.

수소충전소는 수소 수급방식(자체 수소 생산 여부)에 따라 Off-site 방식과 On-site 방식으로 분류된다. 현재 국내에 구축된 수소충전소는 대부분 튜브트레일러 방식(Off-site)이며, 향후 구축될 대용량 수소버스 충전소에는 On-site 방식이 적용될 예정이다.

구분 생산 및 공급 방식
Off-site 수소충전소(외부로부터 수소 공급) 공장에서 생산된 수소를 파이프라인, 튜브트레일러 등으로 수소 공급
On-site 수소충전소(자체적으로 수소 생산) 충전소 내에서 천연가스 추출(개질), 수전해 등 통해 수소 생산

튜브트레일러 방식 수소충전소를 기준으로 볼 때, 수소충전소는 CNG 충전소와 유사하게 압축기, 저장용기, 냉동기/칠러, 충전기로 구성되어 있다. CNG 충전소와는 충전 과정에서 발생하는 수소의 온도 상승을 방지 위한 냉각설비가 추가된 점이 다르다.

현대자동차그룹이 구축하는 수소충전소는 현재 14시간 운영 기준으로 하루 최대 넥쏘 70대 충전을 할 수 있다(5kg/대 충전). 다만, 고압(900bar) 저장탱크가 적용되지 않은 수소충전소의 경우, 연속으로 많은 차량을 충전하면, 수소가 압축기를 거쳐 고압을 유지하기까지 추가적인 시간이 소요될 수 있다. 향후 수소충전소 설비 기준 상향(1,200kg/day(24hr) 이상)을 통해 수소전기차 충전 가능 대수가 증가될 것으로 예상된다.

현재 수소충전소의 충전 능력으로는 버스 1대당 약 30분 가량 소요되는데 이는 현재 수소충전소가 승용차 충전에 적합하도록 설계되어 있기 때문이다(수소버스 충전과 압력 회복시간까지 고려하면 총 50분 소요, 즉 수소버스 충전 후 다음 충전까지 50분 대기). 향후 수소버스 개발이 완료되어 보급이 본격화 된다면 상용차량용 수소충전 프로토콜(최대3.6~7.2kg/min)이 개발되고 이를 반영한 충전설비가 도입되어 충전 시간은 15분 이내로 단축될 것으로 예상한다.

수소충전소에 적용되는 주요 설비의 부품은 국내ㆍ외 인증을 받은 것을 사용한다. 각 국가별 설치 기준에 따라 수소가스 검지기, 불꽃(화염) 검지기, 온도/압력센서 및 인터록(Interlock) 안전장치를 충전소에 적용하고 있으며 이를 통해 수소충전소의 안전을 확보하고 있다. 국내 수소충전소 설치는 고압가스안전관리법에 따라 한국가스안전공사의 안전검사를 받고 관할 행정관청의 승인을 받아 설치되고 있으며 안전관리기준은 일본과 유사한 수준이다. 전세계 충전소는 현재 약 370기 운영 중인데, 프랑스의 경우 에펠탑 인근에 수소충전소가 설치돼 있고 일본도 도쿄타워 옆과 건물 밀집지역에 위치해 있는 등 국제적으로 충전소의 안전성은 입증된 것으로 볼 수 있다.

일본과 중국도 수소 사회로 가기 위한 계획을 갖고 있다. 일본은 2014년 '연료전지 전략 로드맵(~2040)' 발표를 통해 2020년 도쿄올림픽을 기점으로 수소 사회 진입을 목표로 하고 있다. 중국은 수소차를 미래 산업으로 지정해 2020년까지 5,000대, 2025년까지 5만 대, 2030년까지 100만 대를 보급하고, 수소충전소도 2020년까지 100개소, 2025년까지 300개소, 2030년까지 1,000개소를 구축한다는 목표를 세웠다. 우리나라의 수소자동차와 수소충전소 보급 현황은, 국내 수소차는 2018년 기준으로 약 18,000대(내수 약 9,000대)가 보급되어 있으며, 그에 따른 수소충전소 설치 확대가 필요한 시점이다. 정부는 2022년까지 수소충전소 310곳을 구축할 계획을 갖고 있고, 환경부는 2018년 기준으로 14개소가 설립되어 있으며, 연내 10개소 추가 건설 중이다.

국내외 전망

2050년 수소산업은 연 2.5조 달러의 부가가치와누적 3,000만 개의 신규 일자리를 창출할 것으로 전망된다. 전세계 수소에너지 수요는 2015년 8EJ에서 2050년 78EJ로 급속하게 증가하면서 에너지수요의 18%를 차지할 것으로 예상된다.

수소는 미래 한국의 청정 에너지 사회 진입을 위해 필수적인 요소이며, 산업 발전 및 국민 삶의 질 개선에도 다음과 같은 상당한 기여를 할 것으로 예상된다. 첫째, 빠르게 성장하는 글로벌 수소 경제에서 한국은 앞선 기술을 바탕으로 세계시장을 선도할 수 있다. 한국은 이미 수소차 및 연료전지 부문에서 상당한 기술을 보유 중이다. 둘째, 수소는 한국의 발전, 수송, 산업 및 건물을 비롯한 다양한 부문의 탈탄소화에 지대한 기여를 할 수 있을 것이다. 셋째, 수소 도입을 통한 에너지원 다각화로 국가 에너지 안보를 향상시킬 수 있다. 수소는 재생에너지 전력을 기반으로 생산된 후 대량으로 저장 및 운송될 수 있는 에너지 캐리어이다. 맥킨지의 '한국 수소산업 로드맵'에 따르면, 2050년 국내에서만 연간 약 70조원의 경제효과 및 약 60만 명의 고용창출 효과가 있을 것으로 전망된다.

신소재

경량화 소재

기존의 소재에 대한 관념은 "무거울수록 강하다"였다. 하지만 소재 산업이 발전하면서 가볍고 강한 신소재들이 개발이 되고 있다. 자동차용 경량화 소재는 계속하여 진화하고 있고, 부품마다 요구하는 물성이 다양하여 한가지 소재를 모든 부품에 확대 적용하기 보다는 적재적소에 맞춤형 소재를 적용(Multi Material Mix)하는 것이 세계적 트랜드이다. 고성형성 초고강도강판 (3세대강판), 알루미늄, CFRP 등의 첨단소재들이 자동차에 적용되기 위하여 서로 경쟁하기도 하고 서로 융합하면서 발전하고 있고 자동차 부품화 기술 및 이종재료 접합기술 또한 그에 맞추어 개발되고 있다. 현대자동차그룹은 신소재 및 부품화 기술을 지속적으로 발굴하여 차량에 적용함으로써, 보다 안전하고 연비가 좋은 차량을 고객들에게 제공하기 위해 노력하고 있다.

  • 3세대 강판 : 기존의 초고강도 강판은 고강도를 제공하는 대신 성형성의 제한으로 부품 적용에 한계가 있었다. 3세대 강판은 성형성을 기존대비 30%이상 향상시켜 고강도와 고성형성을 동시에 확보한 소재이다. 현대자동차그룹에서는 3세대 강판을 차체 부품개발에 적극 활용하여 부품 경량화, 강도향상 및 일체화 효과를 극대화하고 있다.
  • 알루미늄 : 차량 경량화를 목적으로 차체 및 서스펜션 부품에 알루미늄 적용을 확대하고 있다. 차체 외판 성형 품질을 높이기 위해서 기존 알루미늄보다 우수한 성형성을 가진 소재를 개발하고 있으며, 서스펜션 부품의 경량화를 위해서 품질 경쟁력이 우수한 고품질 주고 공법을 개발하고 있다.
  • CFRP : CFRP(탄소섬유 복합재)의 무게는 철의 1/4 수준이며, 강도는 철의 5배 이상인 초고강도 섬유이다. 강판 대비 50%, 알루미늄 대비 30% 이상의 경량화 효과가 있으며, HP-RTM(고압수지이송성형) 공법을 이용한 루프, 후드 등의 부품을 개발하고 있다.

미래차 혁신소재

자동차의 미래는 자율주행, 커넥티브, 친환경의 키워드로 대벼노디고 있다. 주위의 상황에 맞게 자동차가 스스로 운행하며 외부환경과 연결되어 있는 자율주행 자동차, 커넥티드카 그리고 친환경차인 수소전기차, 전기차 등이 가까운 미래에 자동차의 패러다임을 바꿀 것이다. 이러한 미래차와 관련된 기술은 다양한 소재로 구성된 부품을 통하여 구현되기 때문에 신소재의 개발로부터 시작된다. 또한 기존의 전통적인 금속, 고분자의 소재로는 혁신 기술의 기능을 구현하기 힘들기 때문에 새로운 기능의 소재 개발이 필요하다. 현대자동차그룹은 소재 단위에서의 연구를 통해 미래차 혁신소재의 원천기술, 응용기술, 공정기술을 확보해 나가고 있으며 이를 통해 차세대 미래기술을 창출해 내는 혁신을 이끌기 위해 노력하고 있다.

  • 자율주행/커넥티드용 전자기파 제어 소재 : 자율주행/커넥티드카를 구현하기 위해서 전파, 적외선, 가시광선 등 전자기파의 정보를 효율적으로 송수신해야 한다. 이러한 기능을 수행하기 위한 기술을 소재의 전자기 특성 제어 기술, 분자배열 제어 기술, 메타머티리얼 등이 핵심 기술이다.
  • 수소전기차용 연료전지 소재 : 현재보다 높은 성능, 내구성, 안정적 구동 성능의 수소전기차용 연료전지 개발을 위해 촉매와 분리판의 성능 향상이 필요하다. 수소, 산소 반응을 일으키는 촉매입자를 원자 단위로 소재에 증착하는 기술, 나노 단위의 전도성 카본 형성 기술 등을 통해 연료 전지의 성능을 향상시키고 있다.
  • 전장 모터용 희토류(NdFeB) 영구자석 : 친환경차 증대 및 차량 전동화에 따라 전장 부품의 핵심인 영구자석 소재의 고성능화가 필요하다. 일반 페라이트자석 대비 3~4배 강한 자기 특성을 지니는 희토류 영구자석에 신합금/신공법을 접목시켜 전장부품의 고효율/소형화를 통해 연비 개선이 가능하다.
  • 차세대 전력반도체용 소재 : 전력반도체는 전기 에너지를 변환, 처리, 제어하는 반도체로서 친환경차, 자율주행차량의 전력변환시스템에 많이 사용된다. SiC, GaN계의 소재가 적용된 차세대 전력반도체는 내전압, 전류값, 작동온도가 개선되어 전력 효율과 연비를 향상시킨다.

고효율 에너지 변환소재

화석연료 고갈, 유가 상승 등 에너지의 문제는 지속적으로 대두되고 있다. 현대자동차그룹은 이러한 에너지 문제를 궁극적으로 해결할 수 있는 신에너지 개발에 힘쓰고 있으며 그 중 에너지 효율을 극대화할 수 있는 태양광을 활용한 솔라 에너지 시스템과 열전 변환 시스템 등을 개발하고 있다.

태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 자동차 배터리에 저장, 자동차 주행 등에 사용할 수 있도록 하는 것을 솔라 에너지 시스템이라고 한다. 현대자동차그룹의 솔라 에너지 시스템은 자동차에서 발전기 역할을 하는 알터네이터의 부하를 낮출 수 있으며 친환경 전동차의 경우에는 주행용 배터리에 태양광으로 만들어진 전기로 충전을 한다. 이를 통해 연비 향상은 물론 CO₂크레딧 확보에도 기여하고자 한다.

에너지 효율의 극대화를 위해 열전(Thermoelectric) 변환 시스템을 사용한다. 열전이란 열에너지가 전기에너지로 변하거나 전기에너지가 열에너지로 변하는 것을 의미하며 이러한 열전을 활용하는 기술에는 열전 발전과 열전냉각이 있다. 열전발전이란 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열에너지가 흘러갈 때 반도체 내 전자와 정공을 함께하여 이동시키면서 전기를 발생시키는 원리이다. 자동차 엔진에서 나오는 폐열을 전기 에너지로 변환하여 사용함으로써 알터네이터의 부하를 낮추고 이를 통해 연비 향상과 CO₂크레딧 확보가 가능하다. 열전 냉각은 전류를 흘렸을 때 열을 이동시켜 한쪽은 가열이 되고 반대쪽은 냉각이 되는 원리로서 냉매와 소음이 없이 냉난방이 가능한 친환경 기술이다. 이와 같은 열전 냉각 기술은 자동차의 냉난방 보조장치 및 전장부품의 온도제어 시스템에 활용이 가능하다.

  • 고효율 열전 소재 저가화 기술 : 열전소재 특성 제어 기술, 저가 공정 기반 소재 물성 향상
  • 열전 반도체 응용 기술 : 엔진 폐열 활용 중, 고온용 발전 시스템, 전장 폐열을 활용한 저온용 발전 시스템, 친환경차 냉난방 보조 시스템, 전장 부품 온도 제어 시스템
  • 고내구 열전 모듈화 기술 : 고온 접합 및 확산 방지 소재/공정, 적용 환경 반영 형상 최적화 해석, 박막/후막형 열전 모듈화 기술

ICME 재료개발기술

일상 생활에 사용하는 모든 물건과 기기의 기본 재료는 다년간의 경험과 지식으로 선택되고 개발된 산물이다. 현대자동차그룹은 인간의 유한한 경험과 지식으로 개발하던 방법에서 더 나아가 개념과 생각만으로도 미래 신소재 개발이 가능한 ICME 기술로 시간과 비용의 한계를 극복하고 궁극적으로는 생산자와 소비자 모두에게 도움이 되는 재료를 개발하고자 한다.

눈에 보이지 않는 원자 단위의 다양한 양자역학 현상부터 실제 사용하는 물건의 무게, 강도, 부서지는 정도 등을 분석하고 해석하는 모든 일들을 수식화하고 수치화하여 컴퓨터 등의 가상의 공간에서 재료 개발하는 것을 전산재료과학(ICME, Integrated Computational Material Engineering)이라고 한다. 가상 실험실(Virtual Laboratory)에서 소재를 설계하고 생산 공정을 정립한 후, 최종 제품의 물성을 예측하여 개발한다. 원자, 분자 단위부터 머리카락 1/100단위에서 일어나는 재료의 미세조직 변화를 조율하고 조절하는 방법을 계산으로 확인한 후, 최적의 생산 조건을 찾아내어 재료가 사용되는 목적에 맞춰 물성을 조절한다. 이후 최종 제품으로 만들 때 일어날 수 있는 문제점들을 사전에 대비하여 사용 목적에 맞는 최적의 재료를 개발한다. 주요 기술은 아래와 같다.

  • 인공 지능 : 소재별, 부품별 특화 함수, 소재 개발용 목적 함수 다양화
  • 열역학 데이터 베이스 구축 : 원소간 상호 작용을 고려하기 위한 다양한 종류의 물성 도출
  • 소재 미세 구조 예측 : 조직별(상, phase) 생성 원리 및 성장 거동에 대한 완벽한 이해, 구성 방정식 개발 및 수치화
  • 재료별로 특화된 예측 기술 : 원자 단위에서부터 미터 단위까지 재료의 물성을 표현하는 다양한 방법, 각 개발 단계별 연동 기술
  • 부품 성형 기술 : 재료 변형 거동 예측 수치화(구성방정식), 복원력(스프링백) 예측 기술
  • 변형 제어 기술 : 부품 가공 이력별 응력 변화 예측, 내부 에너지 분포 예측 및 영향도 평가

안전 소재

최근 전세계적으로 강진 발생 빈도가 증가함에 따라 건축물의 붕괴를 지연시키고 손상을 최소화하는 '내진강재'가 주목받고 있다. 내진강재는 지진의 충격을 흡수하고 지각의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 고성능 건축구조용 강재이다. 일반강재 대비 강재 성능의 신뢰성이 높아 설계자가 의도한대로 건축물을 구현할 수 있으며 우수한 에너지 흡수력, 충격인성, 용접성능을 갖춰 외부 충격으로부터 건축물을 보다 안전하게 지켜준다. 또한 '항복강도(변형이 발생한 소재가 원상태로 복구될 수 있는 한계점)'와 '항복비(강재의 변형강화 정도를 추정하는 척도)'를 엄격히 규정해 지진과 같은 강한 충격이 발생했을 때 건물이 붕괴되는 시간을 최대한 지연시켜 사람들이 대피할 수 있는 시간을 확보할 수 있게 도와준다. 현대자동차그룹의 현대제철은 대한민국 최초로 내진용 H형강 개발에 성공하며 내진강재 개발에 앞장서 왔다. 또한, 국내 최초 내진철근 KS 전 규격을 개발했을 뿐만 아니라 후판, 강관 등 다양한 내진강재 포트폴리오를 구축해 왔다. 이러한 기술력을 바탕으로 대한민국의 건축물을 안전하게 지킬 내진 강재 브랜드 H CORE를 론칭했다.

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최근 현황

한국전력 부지 입찰

현대자동차는 2014년 9월 18일, 서울 강남구 삼성동 한국 전력 부지 입찰에서 10조 5,500억 원의 입찰금액을 제시하여 최종 낙찰자가 되었다. 문제는 입찰 경쟁자였던 삼성전자에서는 4조 6천원대의 입찰 금액을 적어 낸 점이다.[2] 결과적으로 현대자동차는 경쟁자인 삼성전자보다 2배를 훨씬 넘는 금액을, 부지 감정가인 3조 3,3346억 원 대비로는 3배 이상의 금액을 주고 한국전력 부지를 사게 되었다. 이는 입찰에서는 승리했으나 금전적으로 큰 손해를 본 셈이라 승자의 저주로 불린다.

노무라 증권을 비롯한 대부분의 증권사에서는 이를 자금의 비효율적인 사용이라며 혹평했고, 과도한 낙찰가로 인해 낙찰 당일 현대자동차의 주가는 9% 넘게 폭락하여 52주 신저가를 갱신하였다.[3] 반면, 예상보다 훨씬 비싼 갑에 땅을 매각한 한국전력의 주가는 당일 5.82% 상승하여 52주 신고가를 갱신했다. 삼성그룹과의 과열된 자존심 경쟁으로 비이성적인 높은 금액을 소진한 탓에 자칫 현대 그룹 자체의 경쟁력까지 흔들리는 것 아니냐는 분석도 있다.[4]

각주

  1. 김화진 서울대 법학대학원 교수, 〈현대자동차의 탄생과 성장〉, 《더벨》, 2020-02-13
  2. 김지현 기자, 〈"자존심 싸움보다 수익성" 아버지와 다른 이재용 경영스타일〉, 《동아일보》, 2014-09-20
  3. 박철근 기자, 〈현대차그룹, 10조5500억 원 베팅 배경은?〉, 《이데일리》, 2014-09-18
  4. 유희곤 기자, 〈(단독)삼성전자, 한전부지 입찰액 5조원 초중반, 현대차 '...'〉, 《경향신문》, 2014-09-18

참고 자료

같이 보기


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