좋든 싫든, 사이버트럭의 기술은 게임 체인저이다.

4년이라는 긴 시간 끝에 마침내 테슬라의 사이버트럭이 출시되었습니다. 11월 30일부터 배송이 시작되어 현재 진행 중이지만 반응은 다소 부정적입니다. 

전문가들은 인플레이션과 배터리 기술의 한계와 같은 현실을 무시한 채 당초 발표했던 것보다 가격이 높고 주행 거리가 짧다는 점에서 실망감을 감추지 못하고 있습니다. 반면, 반대론자들은 "우리가 말했잖아!"라며 기뻐하고 있습니다.

사이버트럭의 디자인에 대한 찬반이 극명하게 갈리고 있는 것은 의심할 여지가 없으며, 앞으로도 계속해서 찬사와 비난을 동시에 받을 것이라고 확신합니다. 

하지만 소수의 사람들이 이야기하는 것, 그리고 제가 오늘 이 글에서 이야기하고자 하는 것은 이 새로운 전기차가 가져올 모든 기술 혁신과 그것이 소비자와 자동차 산업에 어떤 영향을 미칠 것인가에 관한 것입니다. 좋든 싫든 사이버트럭의 기술은 업계의 판도를 바꾸고 있습니다.

사이버트럭은 완전한 스티어 바이 와이어를 적용했으며, 48V 저전압 시스템을 갖춘 최초의 양산 차량이고, 800V 고전압 아키텍처를 갖춘 테슬라 최초의 차량이며, 양방향 충전을 지원하는 최초의 테슬라 차량입니다.

또한 사이버트럭은 완전히 새로운 와이어링 하네스를 갖추고 있으며, 역대 최대 크기의 알루미늄 기가캐스팅과 구조적인 냉간 압연 스테인리스 스틸 차체 패널을 사용합니다.

완전한 스티어 바이 와이어

스티어 바이 와이어는 새로운 기술이 아닙니다. 몇 년 전부터 양산차의 후륜 스티어링에 사용되어 왔으며, 스로틀 바이 와이어(수십 년 된 기술)와 브레이크 바이 와이어(전기차 및 하이브리드 차량에서 회생 및 마찰 브레이크를 혼합하는 데 자주 사용되는 기술)와 같은 다른 드라이브 바이 와이어 기술에서 파생된 기술입니다. 2013년에는 닛산의 인피니티 Q50이 스티어 바이 와이어를 기본 스티어링에 사용한 최초의 자동차였습니다.

사이버트럭이 다른 점은 완전 스티어 바이 와이어라는 점입니다. 닛산의 10년 된 기술은 여전히 스티어링 휠에서 스티어링 랙까지 기계식 샤프트를 안전장치로 사용했습니다. 정상 작동 시에는 스티어링 휠이 스티어링 랙에서 분리되어 있지만, 동력이 손실되거나 시스템이 고장 나면 스티어링 샤프트에 다시 연결됩니다. 사이버트럭에는 샤프트가 없고 스티어링 휠과 두 개의 스티어링 랙(앞쪽과 뒤쪽)만 있습니다.

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이로 인해 세 가지 변화가 생깁니다. 첫째, 사이버트럭의 전원이 켜져 있지 않으면 스티어링 휠을 돌려도 아무 효과가 없습니다. 둘째, 스티어링은 속도에 민감하게 반응하며, 스티어링 휠은 약 340도만 회전합니다(한 바퀴 돌리면 잠김). 저속에서는 스티어링이 더 민감해져 주차할 때는 쉽게 조작할 수 있는 반면, 고속에서는 스티어링이 덜 민감해져 차량이 더 많이 고정됩니다.

마지막으로, 스티어링 휠은 기존 스티어링 시스템과 마찬가지로 앞쪽 스티어링 랙의 힘 피드백을 받아 자동으로 중앙으로 돌아옵니다. 역설적이게도 - 그리고 개인적으로 스티어링 휠을 대신하는 스티어링 요크에는 반대하지만 - 이 스티어 바이 와이어 설정은 한 번만 돌려서 잠그면(340도) 손으로 넘기는 회전이 필요 없기 때문에 요크에 매우 적합할 것입니다.

실제로 렉서스는 일부 지역에서만 요크가 있긴 하지만 RZ 450e 배터리 전기 크로스오버에 유사한 스티어 바이 와이어 시스템을 옵션으로 제공합니다. 기계적 안전장치가 없기 때문에 사이버트럭의 앞뒤 스티어링 랙(동일)은 이중 중복 전기 모터와 삼중 중복 센서를 사용하지만, 테슬라가 전원 및 전자 제어 장치에 대한 이중화를 어떻게 처리하는지는 알려지지 않았습니다.

동력에 관해 말하자면, 사이버트럭의 스티어링 랙 모터는 차량의 나머지 부분과 마찬가지로 48V로 작동합니다(자세한 내용은 아래 참조). 스티어링 샤프트와 두꺼운 12V 배선이 없는 테슬라의 스티어 바이 와이어 시스템은 복잡성, 무게, 비용을 줄여줍니다. 경험한 사람들에 따르면, 사이버트럭의 스티어 바이 와이어 시스템은 처음에는 익숙해지는 데 다소 시간이 걸리지만 금방 직관적으로 쉽게 사용할 수 있다고 합니다.

48V 저전압 시스템: 업계 최초

오늘날 거의 모든 자동차와 트럭은 12V 저전압 시스템을 사용하여 내연기관 차량의 엔진 관리부터 인포테인먼트, 조명, 와이퍼, 잠금장치, 창문, 시트 등 대부분의 전기 부품을 작동시킵니다. 마일드 하이브리드와 같은 일부 자동차에는 전기 모터와 액티브 서스펜션과 같은 기타 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 48V 저전압 시스템이 추가로 장착되어 있습니다.

1950년대까지만 해도 6V 저전압 시스템이 일반적이었지만, 자동차에 더 많은 기능과 전기 장치가 탑재되면서 곧 12V가 일반화되었습니다. 24V는 상용차에서 자주 사용되며, 48V는 1980년대부터 논의되었지만 기존 자동차 제조업체와 공급업체는 수십 년 동안 발만 동동 구르며 시간을 끌어왔습니다. 사이버트럭은 12V를 버리고 48V 저전압 시스템을 사용하는 최초의 양산 차량입니다.

48V가 중요한 이유는 무엇일까요? 전력(W)은 전압(V)과 전류(A)의 곱이고, 전류는 필요한 전선의 두께를 결정하기 때문입니다. 예를 들어, 사이버트럭의 스티어 바이 와이어 시스템은 5마력, 즉 약 3700W의 피크 전력을 사용합니다. 이는 12V에서 약 300A의 전류 또는 48V에서 75A에 해당합니다. 300A는 75A보다 훨씬 두꺼운 전선이 필요합니다. 더 많은 전류는 더 많은 열을 의미하며, 열은 낭비되는 에너지입니다.

전선이 두꺼우면 무거워지고 공간을 더 많이 차지할 뿐만 아니라, 전선이 두꺼우면 비용도 더 많이 듭니다. 따라서 테슬라는 사이버트럭의 저전압 시스템을 12V에서 48V로 전환하여 무게를 줄이고, 패키징을 간소화하며, 에너지 낭비를 최소화하고, 재료비를 절감할 수 있었습니다. 기본적으로 48V 저전압 시스템이 더 효율적이고 저렴합니다. 그리고 전기차의 경우, 더 가벼운 무게와 더 나은 효율성은 더 긴 주행 거리로 이어집니다.

또한 48V를 사용함으로써 테슬라는 다양한 전자 모듈에서 방열판을 제거하여 더 가볍고 작게 만들 수 있었습니다. 전기차에는 일반적으로 저전압 시스템에 전원을 공급하고 시동을 켜면 고전압 배터리를 스위칭하는 12V 배터리가 있습니다. 그런 다음 고전압 배터리는 교류 발전기 대신 DC-DC 컨버터를 통해 12V 배터리를 충전합니다. 이 12V 배터리가 방전되면 점프 시동을 걸어야 합니다.

사이버트럭은 저전압 시스템에 48V 리튬 이온 배터리를 사용하기 때문에 표준 12V 전원을 사용하여 점프 시동을 걸 수 있는 솔루션을 찾아야 했고, 이를 위해 맞춤형 컨버터를 설계했습니다. 또한 기존 자동차 제조업체와 공급업체가 48V로 더 빨리 전환할수록 48V 전기 부품의 가격도 더 빨리 떨어질 것이기 때문에 테슬라는 다른 제조업체가 48V 차량을 설계하는 데 도움이 되는 가이드를 만들었습니다.

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깔끔한 트릭이 적용된 800V 고전압 아키텍처

대부분의 전기 부품을 구동하는 익숙한 12V 저전압 시스템(사이버트럭의 경우 48V) 외에도 전기차에는 대용량 고전압 배터리, 하나 이상의 모터, 각 모터를 제어하고 회생 제동을 관리하는 하나 이상의 인버터를 포함하는 구동용 고전압 시스템도 있습니다. 오늘날 사이버트럭 이전의 모든 테슬라를 포함한 대부분의 전기차는 400V 고전압 아키텍처를 사용합니다.

포르쉐 타이칸, 아우디 e-트론 GT, 현대 아이오닉 5와 6, 기아 EV6와 EV9, 제네시스 GV60, 그리고 몇몇 중국 자동차를 포함한 몇몇 전기차는 800V 아키텍처를 사용합니다. 고전압 시스템에 800V를 사용할 때의 이점은 저전압 시스템에 48V를 사용할 때의 이점과 유사합니다. 800V를 사용하면 제조업체는 더 얇은 전선을 사용할 수 있으므로 무게와 비용이 절감되고 열이 감소하며 효율성이 향상됩니다.

사이버트럭 역시 800V 고전압 아키텍처의 이점을 누릴 수 있습니다. 하지만 현재 테슬라의 방대한 슈퍼차저 네트워크는 주로 400V만 지원하는 v3(및 이전 버전) 슈퍼차저로 구성되어 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 사이버트럭의 800V 배터리 팩을 두 개의 400V로 분할하고, 전자 스위치를 사용하여 두 개의 배터리 팩을 병렬로 연결하기만 하면 400V 슈퍼차저에서 충전할 수 있도록 했습니다. 깔끔한 트릭입니다.

이러한 접근 방식은 대부분의 중국 스마트폰 제조업체(예: 원플러스, 오포, 샤오미)가 고속 충전에 사용하는 방식과 유사합니다. 80W 이상으로 충전하는 최신 스마트폰은 일반적으로 두 개의 배터리 셀이 병렬로 충전됩니다. 테슬라는 800V 출력이 가능하며 단 20분 만에 사이버트럭의 123kWh 배터리를 15%에서 85%까지 충전할 수 있는 v4 슈퍼차저(350kW)를 출시하기 시작했습니다.

또한 사이버트럭은 테슬라의 파워쉐어 양방향 충전 기능을 도입했는데, 이는 F-150 라이트닝에서 사용할 수 있는 포드 프로 파워 온보드 및 포드 인텔리전트 백업 파워와 유사합니다. 이를 통해 사이버트럭은 실내에 있는 2개의 120V 콘센트와 1개의 240V 콘센트, 그리고 베드에 있는 2개의 120V 콘센트를 통해 최대 9.6kW의 전력을 공유할 수 있습니다. 또한 테슬라 파워월을 통해 11.5kW의 백업 전력을 집으로 보낼 수도 있습니다.

이더룹(Etherloop): 근본적인 새로운 배선 하네스

지난 30년 동안 자동차에는 더 많은 기능과 전자 장치, 기술이 급속도로 발전했습니다. 그 결과 와이어링 하니스는 엄청나게 복잡하고 조밀해졌습니다. 1990년대에 컨트롤러 에어리어 네트워크(CAN 버스)가 도입되면서 차량 배선을 간소화하는 데 도움이 되었지만, 이 오래된 기술은 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 및 멀티 디스플레이 인포테인먼트 시스템과 같은 최신 기능에 대응할 수 없습니다.

오늘날 많은 자동차는 다양한 서브시스템에 여러 개의 개별 CAN 버스를 사용하고 있으며, 차량용 이더넷도 산재되어 있습니다. 이는 복잡할 뿐만 아니라 무엇보다도 와이어링 하니스가 150파운드(68kg)에 달하는 등 무거워져 제조 및 설치에 많은 비용이 들고 노동력이 많이 소요됩니다. SDV(소프트웨어 정의 차량)는 더 적은 수의 하드웨어 부품을 사용하기 때문에 테슬라는 항상 배선을 관리하기 쉬운 상태로 유지할 수 있었습니다.

하지만 사이버트럭은 테슬라가 이더룹이라고 부르는 완전히 새로운 배선 하네스를 통해 한 단계 더 발전했습니다. 이는 사이버트럭 내부를 순환하는 단일 연속 기가비트 이더넷 케이블로 구성됩니다. 토큰 링을 기억하시나요? 토큰 링은 368개의 엔드포인트에 연결되며 차량 간 배선을 68%까지 줄여줍니다. 데이터는 시간에 따라 분할되고 지연 시간은 0.5ms에 불과합니다. 루프가 끊어지면 데이터는 반대 방향으로 이동합니다.

더욱 놀라운 점은 이더룹이 디지털 오디오를 각 스피커로, 여러 마이크의 디지털 신호를 실내 ANC(액티브 노이즈 캔슬링)로, 여러 카메라의 디지털 비디오를 FSD(완전 자율 주행) 컴퓨터로 전송하는 등 모든 종류의 데이터를 실시간으로 전송하면서 통신 배선의 무게를 절반으로 줄인다는 것입니다. 또 다른 이점은 모든 전자 모듈에서 모든 데이터를 사용할 수 있다는 것입니다.

알루미늄 기가캐스팅 및 스테인리스 스틸 바디 패널

이전에 기가캐스팅에 대해 쓴 적이 있지만 기억을 되살려 보겠습니다. 기가캐스팅은 자동차 제조업체가 수십 개의 개별 부품을 스탬핑 하고 용접하는 대신 하나의 대형 부품으로 주조할 수 있는 공정입니다. 생산을 간소화하고, 제조 비용을 낮추며, 무게를 줄이고, 충돌 안전성을 높입니다. 테슬라는 기가캐스팅을 개척했으며 현재 모델 Y와 사이버트럭의 전면과 후면 구조에 기가캐스팅을 사용하고 있습니다.

사이버트럭은 현재까지 가장 큰 알루미늄 기가캐스팅을 사용하는 것 외에도 구조적으로 견고한 냉간 압연 스테인리스 스틸 차체 패널을 갖추고 있습니다. 테슬라가 이러한 제조 기술을 완성하는 데는 다소 시간이 걸렸지만, 상당한 이점이 있습니다. 예를 들어, 이제 도어 스킨이 하나의 차체 구조 부품으로 작용하기 때문에 측면 충돌 테스트를 통과하기 위해 도어 내부에 기존의 강철 빔이 더 이상 필요하지 않아 무게를 줄일 수 있습니다.

테슬라를 좋아하든 싫어하든, 특히 일론 머스크의 의심스러운 행동을 좋아하든 싫어하든, 과거에 얽매이지 않는 이 회사의 깨끗한 접근 방식 덕분에 전기차 엔지니어링 및 제조 분야에서 업계 선두주자가 되었다는 사실은 부인할 수 없습니다. 더 좋은 점은 위험을 회피하는 기존 자동차 제조업체와 공급업체를 끌어들이고 있다는 점입니다. 이것이 바로 사이버트럭의 기술이 중요한 이유입니다.

게다가 이 모든 새로운 기술은 자동차 산업에만 도움이 되는 것이 아닙니다. 전기차를 더 효율적이고, 저렴하고, 사용하기 쉽게 만들어 여러분과 저와 같은 소비자들에게도 도움이 될 것입니다. 어느 쪽이든 모두에게 이익입니다. 따라서 사이버트럭을 구매할 계획이 있다면 1~2년 정도 기다리시는 것이 좋습니다. 모델 Y와 마찬가지로 생산량이 늘어나면 사이버트럭의 가격도 크게 떨어질 것으로 예상합니다. 그때까지는 다른 옵션이 있습니다.

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