"전기차나 내연차나" 같은 자동차가 뭐가 달라?

안녕하세요. 오토기와 김정민입니다. 전기차 플랫폼이 왜 이렇게 폭넓을까요? 이상하잖아요. 그리고 왜 전기차 플랫폼에 PC 시스템이 왜 들어간다고 그러고 배터리가 왜 들어간다고 그러고 소프트웨어는 또 뭐야? 말이 돼? 내연차 시절에는 그런 말 안 했잖아. 내연차 시절과 전기차 시절은 자동차의 설계 핵심이 완전히 바뀌었기 때문이에요. 독일이 전기차를 못한다는 거를 이해 못하시는 분들이 많을 거예요. 독일의 지멘스 프랑스의 고속전철 전기모터 만드는 기술이야 뭐 직류 발전기를 인류 최초로 만든 회사가 지멘스, 독일 회사입니다. RPM 높이는 거요? 이 전기모터는 회전수 2만 1000 RPM 이건 껌입니다. 이거 높이는 거 어렵지 않아요. 2만 RPM이 뭐예요? 그리고 전기모터도 이게 전기전자체으로 작동을 하지만 어쨌든 이것도 기계장치잖아요. 구조는 전자기유도로 돌아갈 뿐이지 독일이 못할 이유가 없잖아요. 그렇죠? 근데 왜 헤맬까요? 이게 포인트예요. 진짜 전기모터를 하드웨어에서 쓸만하게 훌륭하게 만들어줄 수 있는 회사는 지금 많습니다. 전기모터가 내연 엔진보다 훨씬 더 먼저 나왔어요. 그러니까 기술 축적으로 따지면 전기모터에 대한 노하우가 더 많죠. 그리고 산업기구서부터 가전제품까지 초소형, 우리가 여러분들 카메라에 쓰는 렌즈 있잖아요. 거기에도 초음파 모터 이런 것들이 들어갑니다. 모터의 종류와 모터의 기반 기술은 내연체 엔진보다 훨씬 더 광범위하고 또 그 테크트리가 잘 쌓여져 있습니다. 그리고 독일, 일본 일본은 특히 초소형 모터 기술이 아주 백운이죠. 미국 대형, 소형 할 것 없이 정말 잘 만듭니다. 그런데 왜 전기차 관련된 핵심 기술에 있어서 대한민국이 주도하고 중국이 저렇게 빠르게 따라오고 과거에서부터 그런 기반 기술을 잘 쌓아온 유럽과 일본 그리고 미국은 테슬라를 제외하고는 왜 어려움에 빠졌냐 배터리가 들어가서 그 한정된 전원을 가지고 최대한 성능도 내고 긴 거리도 확보를 해야 되기 때문입니다. 이게 자동차의 핵심이 되어버렸어요. 내연차에서는 적당히 엔진 잘 만들고 변속기 잘 만들고 그런데 사실 변속기까지도 본인들이 안 만들어도 됐어요. 보그원업, GF 특히 GF 변속기가 BMW와 궁합이 정말 잘 맞습니다. 그러니까 자동차 회사라고 하면 한마디로 말하면 엔진 잘 만드는 회사 이렇게 보시면 됩니다. 엔진만 잘 만들어서 파워트레인만 정말 걸출하게 생산을 해내면 나머지는 협력사에서 다 갖다 붙여서 자동차를 만드는 데 문제가 없습니다. 그러니까 기계공학 시절의 자동차는 이게 플랫폼이라는 그런 명칭이 아직 복잡하게 사용될 필요가 없었어요. 물론 2012년에 MQB가 나오면서부터 본격적으로 네온차도 플랫폼이 복잡해졌습니다. 플랫폼이 복잡해지기 시작한 건 이유가 딱 하나예요. 하나의 기본 툴을 만들어 놓고 최대한 많은 차를 생산하자 이게 포디즘에서 이야기하는 대량 생산에 가장 발전된 형태입니다. 그리고 그 MQB의 기본적인 주제가 모듈러예요. 이 플랫폼을 확장해서 여러 차종에 쓰려면 모듈러 설계가 가능해야 됩니다. 모듈러라는 건 모듈을 막 바꿔 낀다는 게 아니에요. 해당 부분을 대체할 수 있는 넣고 빼고 원가를 절감해서 좀 더 저렴한 차에 그 부분을 갖다가 집어 넣어도 그 전체적인 조화가 깨지지 않는 거예요. 그리고 또 비싼 부품을 가져다가 좀 더 공급스럽게 그 부분에 채워 넣어도 그 밸런스가 깨지지 않는 겁니다. 그러니까 같은 기반으로 다양한 차종을 낼 수 있는 MQB가 플랫폼 중에서는 가장 내연차 시절에 진보한 플랫폼이었죠. 그래서 소형 폴로서부터 대형 아틀라스까지 정말 그 하나의 플랫폼으로 멋진 차들이 막 줄줄이 나왔어요. 자 그런데 전기차 시대가 되니까 엔진 잘 만드는 회사가 더 이상 자동차 시대를 선도하는 그 내연차의 흐름이 딱 끊기고 새로운 시대로 들어갑니다. 모토 만드는 기술은 별 차이가 없다고 보시면 됩니다. 지금 유럽의 전기차들도 아니 모토 회전수만 높인다고 하면 3만 4만 갈 수 있어요. 근데 뭐가 문제냐? 제어가 문제예요. 이 연구자석을 쓰는 PMSM 모토 동기용 모토 연구자석이 들어가는 이 모토에서는 정토크 구간과 정출력 구간이 있어요. 그런데 이 회전수가 이제 정출력에서 쭉 높아지면서 뭘 해야 되냐면 역기 전력을 제어해야 됩니다. 약계좌 제어를 해야 되는 거예요. 근데 이 약계좌 제어가 회전수가 높아지면 높아질수록 효율 부분이 박살이 나버립니다. 그러니까 무조건 출력을 높이려고 전기 모토를 강하게 만들어도 이게 회전수를 높일수록 역기 전력을 출력과 효율 사이에서 잘 제어를 해야 되는데 이게 어려우니 무조건 회전수를 높일 수가 없는 거예요. 그러면 전기 모토를 잘 만들어서 넣으면 끝나는 게 아니라 이 전기 모토가 몇 RPM까지 회전을 하는 그 리미트를 설정해놓고 여기까지가 출력과 효율을 적당히 잡아내서 대중전기차로서의 가치를 잡아낼 수 있는 우리 기술의 한계다. 이게 명확해지는 거예요. 그러니까 예전에는 엔진을 공학적으로 잘 만들어놓고 이 엔진에 따라서 기업의 기술력이 이렇게 1,2,3,4등 줄을 세울 수가 있었고 물론 뭐 엔진만 다 좋다고 되는 건 아닌데 변속기도 잘 붙고 동력 전달 장치도 훌륭하고 차대 설계도 좋아야 되고 서스페이션 이것도 훌륭하게 구성이 돼야 되고 뭐 다 필요합니다. 그런데 그 출발이 엔진이었고 다른 장치들도 마찬가지였어요. 잘 만들어서 기계적으로 완성도를 높이고 소프트웨어가 점차 범위를 넓혀나가긴 했지만 잘 만든 기계 장치를 무색하게 할 만큼 좌지우지하는 요소가 절대로 아니었기 때문에 일단 공학적으로만 잘 만들어놓으면 그러면 우리께 최고 이렇게 할 수가 있었어요. 그런데 전기차는 전기모델 회전수를 높이는 건 문제가 없는데 높이면 제어 영역이 완전히 혼란해지고 그리고 출력과 효율 잡는 이 밸런스가 완전히 무너져버립니다. 이런 전기차를 어떻게 냅니까? 그러니까 야 여기까지 회전수를 제한할 수밖에 없겠다 우리는. 더 올라가면 아 우리는 더 이상 안 되는구나 이게. 약계좌제에서 더 이상 이걸 효율을 확보할 수 있는 방법이 없겠구나 해서 제한을 거는 거고 어떤 제조사는 우리껀 2만 1000rpm 까지도 괜찮아. 여기까지도 할 수 있어. 여기까지도 효율 확보해서 한정적인 배터리 전력만으로 출력과 비행주행거리를 아주 효율적으로 잡아낼 수 있어요. 그래서 2만 1000rpm을 딱 걸어놓고 그런데 그 핵심이 모터를 잘 만드는 게 아니에요. 임버터의 기술 약계좌제의 기술 소프트웨어의 영역으로 넘어간 겁니다. 그러니까 지금은 전기모터 잘 만드는 회사가 전기차 시대를 선도하는 게 아니라 이 전기모터를 가지고 배터리를 어떻게 관리하고 그리고 약계좌제어를 통해서 이 동기역 모터 연구자석을 사용하는 동기역 모터의 출력과 효율을 다시 말해서 인덕터스 설계를 얼마나 잘 할 수 있느냐 이 영역으로 넘어갔어요. 그러니까 내연차 시대에서 전기차 시대로 넘어가니까 플랫폼의 정리가 확 바뀌는 겁니다. PE 시스템이래 PE 시스템이 전기차의 핵심이래 그 PE 시스템을 보니까 전기모터, 임버터, 감속기 플러스 배터리 그리고 이걸 통해서 최적의 성능을 이끌어내는 소프트웨어 이게 한목공이 되는 거예요. 이게 가장 중요한 게 되는 겁니다. 자, 이렇게 생각을 해보세요. 현대, 기아, 테슬라가 사용하는 모터 그만한 모터는 독일 일본 다 만들어낼 수 있습니다. 배터리요? 사오면 되잖아요. 지금 IONIQ 5N이 서킷에서 끝판왕의 성능을 보여주고 있는데 거기 들어가는 21,000rpm 모터 만들기 어려운 거 아니에요. 거기 들어가는 배터리 SK에 주문하면 E603 셀이거든요. E603 셀을 사다가 끼우면 됩니다. 장착하면 돼요. 이미 포드에서 그거 M450 라이트닝에서 잘 쓰고 있습니다. 그러면 그거 갖다가 구성한다고 그 성능이 나오냐? 안 나오는 게 문제예요. 네온차 시절에는 벤츠에서 엔진 사오고 GF에서 변속기 사오고 이런 식으로 해서 가장 최고의 부품이 뭐냐? 이렇게 조율을 하잖아요? 그럼 얼추 비슷하게 나옵니다. 물론 그렇다고 해도 전반적인 밸런스를 조율을 하는 면에 있어서 차이는 있을 수 있겠지만 그렇다고 해서 야, 이게 왜 있다 오냐? 이런 결과물이 안 나와요. 전기차는 어? IONIQ 5N을 만들었어? 그럼 우리도 똑같이 해보자. 21,000rpm까지 내는 모터를 만들어. 그리고 배터리는 E603 셀 같은 그 정도의 하이니켈, 힐리업 밀도를 가지고 있는 에너지 밀도를 가지고 있는 배터리 붙여. 그럼 전기차가 나올 것 같죠? 그럼 벌써 나왔지. 안 나온다는 거예요. 왜? 전기 모터가 21,000rpm까지 올라가도 출력과 효율의 밸런스를 잡아낼 수 있을 만한 제어 기술이 없다. 그리고 배터리가 전력을 내면서 방전 시 출력 C레이트가 높아짐에도 불구하고 그 온도를 60도 이상 넘기지 않아야 돼요. 60도 이상 넘겨버리면 리튬, 이온 전지의 효율이 확 떨어지니까 항상 그 밑으로 제어를 해야 됩니다. 그리고 또 많은 제조사들을 당황하게 하는 게 바로 이 회생제동입니다. 회생제동. 이 회생제동은 그야말로 역기 전력을 어떻게 제어하는지에 따른 결과물이거든요. 이게 사실 배터리라는 한정적인 전원만 아니면 회생제동에 그렇게 목매를 필요가 없어요. 예를 들어서 배터리에 선이 계속 연결이 돼가지고 계속 충전만 가능하다면 스마트폰에 충전기 끼워서 쓸 수 있는 그런 정도라면 아무 상관없습니다. 그런데 이 스마트폰은 사실 배터리 용량이 중요하긴 한데 집안에서 사무실에서는 항상 충전을 꽂아주고 사용할 수 있잖아요. 전기차는 어떻습니까? 충전을 꽂아둔 상태로 사용할 수가 없어요. 전선 매달고 어떻게 달립니까? 그러니까 70kWh든 80kWh든 거기 그 저장된 에너지만을 사용해야 되는데 이것 때문에 회생제동이 정말 큰 역할을 하는 거예요. 감속시 생기는 그 에너지를 열로 날리지 말고 그걸 다시 재충전할 수 있어서 한정된 배터리를 계속 충전을 해서 주행거리를 확장하는 그 기술이 첫 번째고 그 다음 두 번째가 제동이니까 제동은 브레이크의 물리적인 부담감을 줄여주는 거잖아요. 그래서 이 회생제동을 강하게 설정하면 할수록 물리 브레이크를 사용하는 빈도가 줄어듭니다. 그럼 단순히 브레이크 로터와 캘리퍼를 절약하는 용도만이냐? 아니죠. 빠르게 감속해야 될 때 제동 신뢰성과 안정성을 높여주는 거예요. 그 대표적인 게 서킷을 뉴브로클링을 막 3렙을 한 번에 소화하는 아이언 5N의 그 강력한 회생제동에 따른 제동 효과 그래서 결국은 2.2톤이나 되는 그 무거운 전기차가 서킷에서 막 자유자재로 달리는 그런 황당한 장면들을 보고 제조사들이 깜짝 놀라는 그 결과물이 나온 겁니다. 이 회생제동을 하려면 역기 전력을 출력에 크게 영향을 주지 않으면서도 효율을 확보할 수 있으면서 제동 효과를 크게 볼 수 있게 이 모든 것들을 다 잡아내야 되는데 그래서 이 회생제동에 대한 확실한 회법 다른 제조사들보다 더 앞서가는 기술적인 포인트를 잡지 못하는 제조사들은 같은 모터와 같은 배터리를 써도 경쟁력에 있어서 확 떨어지는 결과가 나올 수밖에 없는 거예요. 자 그러면 상품성을 좌지우지하는 기술에서 가장 중요한 포인트가 결국은 전기차에서 가장 강조되어야 될 기술의 핵심이지 않습니까. 그걸 빼고 전기차를 논할 수가 없는 거예요. 그러니까 전기차 플랫폼이 이제는 PE 시스템부터 시작을 해야 된다. 근데 PE 시스템이 하드웨어가 사실 중요한 게 아니라 하드웨어는 이제 전기차 시대로 가면 왜 그런 얘기 들어보셨죠? 웬만하면 전기차 다 만든다고 그게 왜 그런 얘기를 하냐면 전기차를 만들기 위한 전기 모터나 그 인버터 기초적인 기술이나 그리고 배터리 관련된 그 구조와 제어 이런 것들은요. 웬만한 수준까지는 크게 어렵지가 않아요. 근데 이게 평규를 넘어서서 어깨를 선도하는 수준으로 가려고 그러면 이건 완벽하게 소프트웨어 영역이다 보니까 그걸 잘 준비하고 그 기술 기반을 갖추지 않으면 그러면 더 이상 선도할 수가 없어지는 겁니다. 왜 전기차 플랫폼에서 소프트웨어가 첫 번째로 중요시 여기는 포인트가 돼야 되느냐. 자동차 시장을 지배해왔던 파워트레인의 중심이기 때문이에요. 자동차 엔진 빼고 얘기할 수 있어요? 변속기 빼고 얘기할 수 있습니까? 엔진과 변속기가 먼저 들어와야 되고 그 다음에 구조물 이렇게 논하지 않습니까? 전기차 시대에는 전기 모터 배터리가 중심이 아니라 전기 모터와 배터리를 어떻게 피해 시스템의 완성도를 높이기 위해 제어를 하느냐의 문제예요. 이게 만약에 그 영역이 아니었다 그러면 독일이 못할 리가 없어요. 유럽이 못할 리가 없고 일본이 못할 리가 없습니다. 얼마나 전기 모터를 잘 만들고 물론 배터리는 좀 못하지만 사실 이 배터리 같은 경우에는 그냥 사오면 되잖아요. 만약에 제어가 문제가 없다 그러면 그러면 붙이면 되는 겁니다. 붙여서 될 문제가 아니니까 그럼 왜 고속전차를 잘 만들고 그 외에 전기 모터 들어가는 뭐 발전기라든지 초소형 초음파 모터라든지 이런 거 다 잘하는데 그럼 왜 그걸 못하냐 전기차는 배터리의 전력이 한경적이고 전원을 계속 공급할 수가 없으니까 이제 그 배터리의 70kWh, 80kWh 이 전력을 가지고 결과를 내는 그 결과물로 결판이 나기 때문이에요. 누구는 84kWh 배터리를 가지고 650마력의 출력을 내고 그리고 회생제동을 통해서 2.2톤을 자유자재로 담은 거 주행거리도 아주 대단하진 않지만 야 그래도 이 정도 나오네 여기까지 딱 뽑아내고 누구는 그보다 더 큰 배터리 쓰는데 모터 회전수는 약계좌 제어의 어려움 때문에 더 못 올리고 회생제동은 더 못 걸고 출력도 그래서 떨어지거나 수치적으로 높지만 그 출력 유지력이 오래가지 못하고 배터리의 온도를 잘 제어하지 못하니까 서킷 들어가서 한 2랩도 못해서 출력 제한이 걸리고 이런 결과물이 극명하게 갈리는 겁니다. 그래서 전기차를 보실 때 왜 PE 시스템 PE 시스템에 여러분 모터만 있는 게 아닙니다. 모터, 인버터, 감속기, 배터리까지예요. 그리고 이 하드웨어를 극강의 효율로 뛰어난 밸런스로 끌어올리는 그 소프트웨어까지가 PE 시스템이에요. 그러니까 이게 왜 전기차 시대에서 첫 번째 항목으로 거론이 되는지 여러분들이 그 점을 꼭 기억하셔야 됩니다. 하드웨어가 중요한 시대가 이제 끝났어요. 그러면 플랫폼에 대한 정의도 바뀌어야 되는 거예요. 왜 BMW도 아키텍처 르노도 아키텍처 현대도 아키텍처 이제 GM도 아키텍처라고 들고 나올 겁니다. 왜 아키텍처를 플랫폼 대신 쓰냐면 이제 아키텍처가 곧 플랫폼으로 통용되는 시대가 됐습니다. 소프트웨어와 하드웨어의 기반 기술 전체를 전기차에 담아내야 돼요. 그래서 EGMP 홍보 문구에도 보시면 EGMP 설명할 때 제일 먼저 뭘 설명하냐면 PE 시스템 일체형 PE 시스템 그 하드웨어만 설명하는 게 아니라 이걸 어떻게 잘 제어하기 위해서 임버터는 어떻게 설계를 했고 감속기는 어떻게 붙였고 발열 제어를 하기 위해서 인테그레이티드 감속기 오일로 어떻게 냉각을 하며 배터리는 어떻게 구성되어 있고 배터리 BMS는 어떻게 되어 있고 800V로 충전은 어떻게 이루어지고 이걸 가장 먼저 설명을 한 거예요. EGMP 플랫폼 설명의 이 부분을 제일 먼저 제일 길게 설명을 하고 있는데 이걸 빼면 안 돼요. 이게 첫 번째예요. 그리고 나서 뭘 설명을 합니까? 그리고 나서 3C 그리고 나서 충돌 안전성 그리고 나서 링크구죠. 뭐 이런 것들이 일부분인데 PE 시스템보다 뒤에 왔다라는 건 PE 시스템보다 우선순위에서 플랫폼을 구성하는 요소로는 뒤에 선다. 이런 얘기입니다. 그래서 전기차 시대에는요. 여러분들이 하드웨어에 목을 메실 필요가 없어요. 하드웨어는 사실 전기모터든 배터리든 각각의 기업에서 좋은 거 얼마든지 만들어줄 수 있습니다. 이제 그걸 가져와서 인버터를 어떻게 만들어서 그걸 잘 제어할 것인가 그리고 배터리의 온도 제어를 얼마나 잘 할 것인가 회생제동을 얼마나 적극적으로 걸어서 주행 중에 최대한 에너지 효율을 확보하면서 제동 이 제동이 굉장히 중요합니다. 전기차는 배터리가 엄청나게 늘어나기 때문에 이 무게 증가에 따라서 디스크 브레이크에 부담을 굉장히 많이 주거든요. 그 열화를 최대한 늦춰주면서 안정성을 확보할 수 있는 정말 필수적인 요소입니다. 사동차의 3대 요소가 뭐예요? 잘 달리고 잘 돌고 잘 서는 건데 그 중에 제일 중요한 게 잘 서는 거예요. 회생제동이 그 잘 서는 거를 만들어주는 가장 중요한 기반 기술입니다. 그러니까 에너지를 최대한 잘 사용할 수 있도록 효율을 높여준과 동시에 자동차의 안정성을 확보하는 굉장히 중요한 요소예요. 그런데 이 회생제동은 역기전력을 제어하는 문제 약계좌 제어 역력 근데 이게 너무나 지금 내연차 업체에서 힘들어합니다. 그걸 누가 제일 잘 하느냐가 결국은 연구자석 동기용 모터를 사용하는 지금의 전기차의 구조에서는 기술을 선도하는 업체와 따라가는 업체가 구분되는 포인트가 되는 거예요. IONIQ 5N이 그걸 잘해서 바로 그걸 잘해서 인덕턴스 설계 그리고 또 회생제도 관련된 또 열 제어 파워트레인의 전기전자 소프트웨어 제어 이걸 잘해서 우뚝 선 거예요. 지금 그 세그먼트에서 그러니까 이런 기술적인 포인트를 여러분들이 잘 알고 계시면 전기차 시대의 플랫폼이 왜 이렇게 광범위해졌지? 이런 개념을 잡으실 수가 있고 단순히 이 부분만 가지고 전체의 플랫폼을 정의하는 그런 오류에서 벗어나실 수가 있다. 이런 점들을 다시 한번 말씀드립니다. 독일, 일본 하드웨어가 지금 없어서 전기차 못 만드는 게 아니에요. 그리고 하드웨어만 잘 만들면 전기차가 우수하다고 했으면 하드웨어 잘 만드는 기존 레거시들이 절대로 헤매지 않습니다. 그러면 기술의 핵심이 바뀌었으니 이제 그 기술을 정의하는 그 중심에서 있는 플랫폼 앞으로는 이제 이 플랫폼을 아키텍처로 대처합니다. 아키텍처가 플랫폼의 의미를 담아서 전기차 시대에서는 기반 기술이 될 거예요. 이 정의가 바뀌는 것도 너무나 당연한 거예요. 그리고 그 정의에 가장 먼저 고려돼야 될 건 P-시스템 이게 명확한 흐름이다라는 걸 다시 한번 말씀드립니다. 저희는 다음에 더 좋은 콘텐츠로 찾아뵙겠습니다. 감사합니다.