테슬라 사이버트럭의 48볼트 아키텍처는 혁명이 아닙니다

자동차 업계는 50년대에 12볼트 전기 시스템을 채택했고 그 이후에도 변함이 없습니다. 고전압 트랙션 배터리가 장착된 하이브리드와 전기차도 창문 조절기, 시트 모터, 헤드라이트 등을 작동하기 위해 여전히 12V 배터리를 사용합니다. 지난 몇 년 동안 48볼트 '마일드 하이브리드' 차량이 여러 대 출시되었지만, 순수 전기차에 48볼트 배터리를 장착한 것은 사이버트럭이 처음이며, 마케팅팀에서는 이에 대해 여러분께 알려드리고자 합니다.

"전체 공급망과 전체 설계 인프라가 12V용으로 설계되었습니다."라고 머스크는 인터뷰에서 말했습니다. "이것이 바로 오랫동안 터무니없이 낮은 수치에 머물러 있던 이유입니다." 머스크는 48볼트 자동차를 만드는 방법에 대한 매뉴얼을 주요 자동차 제조업체의 CEO들에게 보냈을 정도로 이 문제에 대해 열정을 갖고 있으며, 포드 책임자인 짐 팔리도 트위터에서 이를 확인했습니다.

테슬라가 새로운 영역을 개척하여 기존 기업들이 따라잡을 수 없게 만든 또 다른 사례처럼 보입니다. 무선 소프트웨어 업데이트나 최근에는 기가캐스팅을 생각해 보세요. 사이버트럭이 48볼트 전기로 전환한 것도 같은 맥락으로 홍보되고 있지만, 항상 그렇듯이 테슬라의 과장된 메시지 속에는 진실이 숨어 있습니다.

먼저, 전압을 높이는 것이 좋은 이유는 무엇일까요? 옴의 법칙에 따르면 전압은 전류 곱하기 저항(V=IR)과 같다고 합니다. 저항이 고정되어 있다고 가정하면 전압을 높이면 전류가 낮아집니다. 전류가 낮아진다는 것은 같은 양의 전력을 전송하는 데 더 작은 전선을 사용할 수 있다는 뜻입니다. 따라서 무게와 비용이 절감되고 차량 효율성이 향상됩니다. 또한 전류가 높을수록 열로 손실되는 에너지가 많아집니다. 따라서 12V 시스템은 더 높은 전력 수준에서 비효율적일 뿐만 아니라 부품에 고전압 시스템보다 더 큰 방열판이 필요합니다.

자동차 제조업체들은 1950년대에 첨단 전기 부품, 특히 고압축 엔진용 점화 시스템으로 인해 증가하는 전력 수요를 해결하기 위해 6볼트 전기에서 12V 전기로 전환했습니다. 그 이후로 자동차 업계는 자동차 내 전기 시스템의 수가 엄청나게 증가했음에도 불구하고 일반적으로 12V 전기 시스템을 고수해 왔습니다.

자동차 업계는 1990년대와 2000년대 초반에 승용차에 더 높은 전력이 필요할 것으로 예상하고 더 높은 전압 표준으로 전환하기 위해 노력했습니다. 1999년 포드 엔지니어들이 36볼트 시스템에 대해 작성한 SAE 논문에서는 "수백 와트 이상의 전력이 필요한 새로운 전기 기능의 경우 효율성, 배선 비용, 패키징 및 반도체 제어 측면에서 실용성을 갖추기 위해 고전압 전원 공급 장치를 사용할 수 있어야 한다"고 결론을 내렸습니다.

하지만 대규모 전환은 일어나지 않았습니다.  

가이드하우스 인사이트의 수석 연구 분석가인 샘 아부엘사미드는 "[자동차 제조업체들은] 고전압 시스템으로 전환하기 위해 추가 비용을 지출할 필요가 없는 다른 곳에서 효율성을 찾을 수 있었습니다."라고 말합니다.  

하지만 지금은 48볼트 자동차가 시중에 나와 있습니다.

"아부엘사미드는 "2000년대 후반에 접어들면서 자동차에 많은 기능이 추가되기 시작했습니다."라고 말합니다. 열선 시트, 열선 스티어링 휠, 어댑티브 댐퍼 등 전력을 소비하는 모든 것들이요. 또한 기생 손실을 줄이기 위해 엔진의 다른 전기 부품에 전기를 공급하고자 했습니다."

이로 인해 일부 자동차 제조업체는 48볼트 시스템을 채택했지만, 아부엘사미드는 모든 제조업체가 12V 및 5V 전기 부품을 구동하기 위해 최소 2개의 DC-DC 컨버터를 사용한다고 설명합니다. 자동차 제조업체가 통합 시동 발전기나 액티브 롤 바에 48볼트가 필요할 수도 있지만, 전력 소모가 크지 않은 전기 부품을 교체하거나 재설계하는 데 큰 비용을 지출할 이유는 충분하지 않습니다. 48볼트로 전환하면 배선을 더 작게 할 수 있지만, 애초에 배선을 얼마나 작게 할 수 있는지는 현실적인 한계가 있습니다. 또한 48볼트 시스템은 아크 발생 가능성을 줄이기 위해 더 강력한 커넥터와 차폐가 필요합니다. 48볼트는 더 엄격한 안전 표준이 필요하지 않은 전기 시스템의 상한선이기도 합니다.

사이버트럭의 48볼트와 그렇지 않은 것을 정확히 알기는 어렵지만 - 테슬라는 몇 년 전에 홍보 부서를 해체했기 때문에 문의할 수 있는 채널이 거의 없습니다 - 일부 부품이 저전압이라는 것은 알고 있습니다. 테슬라의 저전압 전자제품 책임자인 피트 배넌은 인터뷰에서 사이버트럭의 오디오 증폭기는 24볼트이며, 48볼트 배터리가 방전될 경우 12볼트 배터리로 시동을 걸 수 있는 규정이 있다고 말했습니다.

사이버트럭의 온라인 부품 카탈로그를 살펴보면 일부 48볼트 부품은 이 트럭을 위해 특별히 설계된 것임을 알 수 있습니다. 두 창 레귤레이터의 부품명을 보면 부품이 48볼트임을 알 수 있습니다. 그러나 트럭의 레이더 센서 어셈블리의 부품 번호는 Model Y의 부품 번호와 매우 유사하므로 12볼트 또는 5V 부품일 수 있습니다.

따라서 테슬라가 여기서 하는 일은 다른 자동차 제조업체가 이미 한 일과 근본적으로 다르지 않은 것으로 보입니다. 테슬라 엔지니어들과 머스크는 와이어링 하니스의 무게와 자동차를 가로지르는 전선의 수를 줄였다고 주장하지만, 이는 새로운 이더루프 데이터 시스템 덕분이기도 합니다.  

사이버트럭의 48볼트 시스템은 또한 기존 스티어링 샤프트가 없는 양산차 최초로 SBW(Steer-by-Wire)를 사용할 수 있게 해줍니다. (인피니티 Q50은 SBW를 제공하지만 백업용으로 기존 컬럼을 사용합니다.) 아부엘사미드는 테슬라가 48볼트 차량용 SBW 시스템을 개발한 공급업체의 부품을 사용하고 있기 때문에 사이버트럭에 이를 적용하지 않는 것으로 의심하고 있습니다. 다양한 사이버트럭 부품이 등장하는 일부 동영상에서 사이버트럭의 스티어링 랙에 ZF 로고가 있는 것을 볼 수 있습니다. 아마도 Tesla는 전기차와 내연기관 자동차 모두에서 작동할 수 있는 ZF가 설계하고 제작한 부품을 사용하고 있는 것으로 추정됩니다.

하지만 아부엘사미드는 SBW 외에도 전기차에서 48볼트를 사용하는 이유가 무엇인지 궁금해합니다. 내연기관 자동차에서 12볼트에서 48볼트로 전환하면 다양한 전기 시스템에 사용할 수 있는 전기가 약 2/2.5kW에서 10/12kW로 늘어나므로 엄청난 이득을 얻을 수 있습니다. "전기차의 경우 훨씬 더 높은 전압을 쉽게 사용할 수 있기 때문에 문제가 되지 않습니다."라고 말합니다. "전기차는 이미 일반적으로 400볼트 이상에서 작동하고 있으며, 모든 전력이 배터리에서 공급됩니다. 저가형 전기차의 경우에도 최소 100kW 이상의 전력을 사용할 수 있으며, 일반적으로는 그보다 훨씬 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다. 다시 말하지만, 48볼트로 갈 만한 좋은 원동력은 없습니다."

그렇다면 테슬라는 4차원 체스를 두는 것이 아닐 수도 있습니다. 48볼트 시스템이 이점이 전혀 없다는 말은 아닙니다. 테슬라가 스티어 바이 와이어를 실현할 수 있는 유일한 방법이었을 수도 있습니다. 하지만 그 외에는 테슬라가 48볼트 시스템을 사용하는 다른 자동차 제조업체와 얼마나 다른지 알기 어렵고, 전기차에서 얻을 수 있는 이점은 더욱 명확하지 않습니다.

이 시스템이 사이버트럭의 이야기를 요약합니다. 혁신적인 천재의 작품일까요, 아니면 너무 영리한 반쪽짜리일까요?
 

https://www.motor1.com/features/704878/tesla-cybertruck-48-volts/

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