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테슬라 모델 3 분해해 봤더니.. 기술수준 토요타. 폭스바겐 6년 앞서

이상원 기자 입력 2020.02.12. 11:17
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2019년 테슬라 모델 3의 판매량은 전체의 81%에 달하는 30만대 이상을 기록했다.[M 오토데일리 이상원기자] 지난해 미국 전기차업체 테슬라의 글로벌 판매량은 36만7,500대로 2018년 대비 50% 이상 증가했다.

이 가운데 범용모델인 모델 3의 판매량은 전체의 81%에 달하는 30만대 이상을 기록했다.

특히, 테슬라는 지난해 4분기에만 11만2,000대가 판매됐으며 이 중 모델 3는 9만2,620대로 약 83%를 차지했다.

테슬라는 올해 전 세계 판매목표를 50만대로 잡고 있다. 역시 이 같은 목표달성의 선두에는 모델 3가 있다.

테슬라 모델 3의 폭발적인 인기는 모델 S나 모델 X 등 기존 1억 원 대가 넘는 고가모델 위주의 라인업에서 탈피 가격이 절반 이상 낮아진 5천만 원대 범용 모델이라는 점 때문이다.

가격대가 낮아졌지만 성능이나 기능, 고급성에서 모델 S등과 별반 차이가 없다는 점도 강점이다.

최근 테슬라 모델 S가 폭발적인 인기를 얻자 각 자동차업체들이나 연구기관들이 모델 3 인기에 대한 분석에 나섰다.

니케이 크로스 테크는 최근 일본 닛케이 BP 프로젝트 팀이 수행한 모델 3 분해 결과를 공개하고 분해에 참여한 전문가의 의견을 통해 차량의 두뇌에 해당하는 통합 ECU(전자제어장치)와 MCU(미디어 제어 장치) 등이 자동차업체들 중 가장 기술력이 앞서는 토요타와 폭스바겐을 적어도 6년 가량 앞선다고 평가했다.

모델 3의 가장 큰 놀라운 점은 자율주행 뿐만 아니라 차량 전체를 제어하는 ​​통합 ECU로, 3kg 미만의 '통합 ECU‘는 테슬라 모델 3 파워의 원천이 되는 동시에 부품 공급망 자체를 확 바꿨다.

분해팀은 "우리 기술로는 테슬라 자동차의 컴퓨터를 도저히 따라 잡을 수 없다“고 밝혔다.

테슬라는 양산 차량인 모델 3와 모델 S 등에 ‘HW3.0’ 자동차용 컴퓨터를 탑재하고 있다. 이는 내장 반도체를 테슬라가 자체적으로 개발한 것으로, 연산 처리성능이 144TOPS(초당 144조 회)로 엄청난 속도를 자랑한다.

테슬라는 중앙집중형 고성능 컴퓨터 HW3.0를 지난 2019년 초에 도입했다.이 초고속 컴퓨터는 다른 자동차업체들도 채택을 검토해 왔으나 높은 비용 때문에 적용을 하지 못하고 있다. 더불어 초고속 컴퓨터를 순식간에 식혀 주는 수냉시스템도 재빨리 도입했다.

최근 자동차업체들이 연구를 진행하고 있는 기술은 자율주행용 ECU와 미디어 제어 장치(MCU) 등 2장의 기판을 탑재하는 것이다.

전자화 차량 플랫폼의 핵심은 고성능 컴퓨터로, 자동차업체들은 아키텍처에 중앙집중형 컴퓨터를 결합하는 기술은 오는 2025년 이후에나 실용화가 가능한 것으로 전망하고 있다.

하지만 테슬라는 이같은 중앙집중형 고성능 컴퓨터 HW3.0를 지난 2019년 초에 도입했다. 이는 기존 자동차업체들을 적어도 6년 이상 앞선 것이다.

왜 테슬라는 중앙집중식 자동차 전자플랫폼을 이처럼 빨리 실용화 할 수 있었을까?

분해팀은 기존 엔진차량의 한계 없이 자유로운 상태에서의 설계가 가능했기 때문으로, 기술의 우열만으로는 판단 할 수 없는 영역에서 테슬라가 갖고 있는 장점이 빛을 발하고 있다고 분석했다.

모델 3는 달리고 코너링을 하고 멈춤을 하는 제어는 고성능 컴퓨터 HW3.0과 3개의 ‘보디 컨트롤러’가 실행을 한다.

약 70개의 ECU로 차량을 통제하는 독일 폭스바겐의 엔진차량에 비해 훨씬 적은 수치다. 때문에 에너지 제어시스템도 매우 간단하고 효율적이다.

파워트레인을 전기화하면 부품 수가 줄어들기 때문에 ECU도 자연히 적어지게 된다.

하지만 테슬라의 모델 3는 다른 전기차 와도 확실한 차이를 보여준다. 같은 전기차인 닛산자동차의 전기차 리프나 현대 코나 같은 전기차도 적어도 30개 정도의 ECU가 탑재되고 있는 것으로 알려져 있다.

즉, 테슬라 전기차의 강점은 중앙집중식 고성능 컴퓨터로, 수 십개의 작은 단위의 ECU를 장착하고 있는 차량들을 효율성과 성능 면에서 훨씬 앞선다는 것이다.

또, 모델 3 롱레인지의 항속거리는 WLTP 기존 560km로 매우 길다. 여기에 앞뒤 바퀴에 모터를 한 개씩 배치하는 4륜구동(4WD) 방식이며, 시스템 최고 출력은 307kW에서 최대토크는 510Nm이다.

특히, 모델 3에 작용된 모터는 인버터. 감속기와 일체화된 전기구동 모듈인 ‘e-Axle’이다. 테슬라가 ‘e-Axle’을 적용한 시기는 지난 2012년 판매를 시작한 모델 S 때부터다.

반면, 폭스바겐은 2019년 11월부터 양산을 시작한 전기차 ‘ID.3’에 ‘e-Axle’을 적용하기 시작했고 일본 토요타, 혼다 등 다른 자동차메이커들은 2020년 이후에 판매될 전기차에 이 ‘e-Axle’을 탑재한다는 계획이다.

모델 3는 또, 원통형의 입체 구조였던 인버터를 평면 구조로 변경했다. SiC 파워 반도체를 채용, 냉각 구조를 재설계해 대폭적인 소형 및 경량화를 실현했다.

배터리 패키징 기술 역시 테슬라는 다른 자동차업체들보다 훨씬 앞서고 있고 조립공장도 10개월 정도면 거뜬히 가동할 수 있는 기술을 갖고 있다.

기존 자동차업체들이 고성능 컴퓨터와 e-Axle 등을 자체 개발하는데는 수 년 이상이 걸리기 때문에 앞으로도 테슬라의 독주는 계속될 전망이다.

테슬라는 미국 프리몬트와 중국 상하이에 이어 독일 베를린에 연산 50만대 규모의 조립공장 확보에 나서고 있으며 최근에는 기가 팩토리가 있는 미국 네바다와 멕시코에도 대규모 조립공장 건설을 검토하고 있어 2-3년 내 연간 200-300만대 규모로 생산능력이 확대될 것으로 예상된다.