전기차 업계도 다이어트 열풍..핵심은 시스템 통합!

[데일리카 안효문 기자] 내연기관차의 숙명이었던 경량화가 최근 전기차 업계의 화두로 떠올랐다. 1㎏이라도 몸무게를 줄이기 위한 자동차 업체들의 경쟁이 치열하다. 업계에서는 파워트레인 시스템 통합에서 해답을 찾고 있다.

업계에 따르면 일반적으로 전기차는 동급 내연기관차보다 20~30% 더 무겁다. 부품수는 적지만, 전력공급을 담당하는 배터리 등 무거운 요소들이 상당수 추가돼서다. 여기에 전기차는 여전시 내연기관보다 제조원가가 평균 1만2000달러(한화 약 1380만원) 비싸다. 전문가들은 전기차 보급 확대를 위해 무게와 몸값 모두 ‘다이어트’가 필요하다고 입을 모은다.

기존 전기차는 배터리와 DC/DC 컨버터, 온보드 충전기, 트랙션 인버터 시스템 등이 각각 독립된 구조였다. 하지만 아날로그 및 임베디드 프로세싱 기술이 발전하면서 이제 설계자들은 단일 도메인 컨트롤러와 전력단을 사용하여 이들 시스템을 통합할 수 있게 됐다. 이에 따라 신형 전기차들은 점차 효율성과 안정성이 증대되는 한편 비용 저감과 경량화 효과도 누릴 수 있게 될 전망이다.

현재 통합형 파워트레인 시스템은 이전보다 전력밀도가 40~50% 증가한 동시에 실질적인 경량화 및 안정성 강화 효과를 구현했다는 것이 업계 설명이다. 전기차 부품 공급사 VAX 한용재 부사장은 “파워트레인 통합이 전기차 설계의 핵심이다”라며 “전문성 있는 전장기술과 전기차 파워트레인에 대한 높은 이해도가 경쟁력 확보의 핵심이다”라고 강조했다.

파워트레인 시스템을 하나의 소형 기계식 인클로저에 통합하면 설계와 조립이 더 간편해질 뿐 아니라 중복되는 하드웨어를 배제, 시스템의 중량과 부피를 크게 줄일 수 있다. 주요 자동차 제조사들은 전기차 전용 파워트레인을 개발하며 ‘시스템 통합’을 최우선 과제로 삼고 있다.

단순한 하드웨어 통합을 넘어서 전력밀도 증대, 고성능 실시간 마이크로컨트롤러(MCU) 등도 전기차 경량화에 필수적이다. 특히 IT업계는 MCU의 진화에 관심을 쏟는다. 정교한 전력 변환 등 전기차 효율 개선에 고성능 MCU가 필수불가결한 요소여서다.

나 콩(Na Kong) MCU 담당 자동차 매니저는 “제어 루프의 실시간 감지 및 스위칭 주파수 증대로 트랙션 모터를 20K RPM까지 구동할 수 있게 됐다”며 “그 결과 자동차 엔지니어들은 이전보다 성능은 두 배지만 크기는 3분의 1에 불과한 모터를 제작할 수 있게 됐다”고 설명했다.

한편, 전장 업계에서는 2020년 560만대 수준인 전기차 시장이 2025년 전체 신차 판매의 30%까지 성장할 것으로 전망했다.