48V 전원 공급 시스템을 사용하는 아키텍처가 다시 부상하고 있다. 기존 12V 시스템이 다양한 전기전자 장비 채용 증가로 최대 부하를 견딜 수 없기 때문이다. 현재 자동차 내 종 전력량은 3W~5W 수준으로 10년 전에 비해 30~50% 증가했다.
ECU에 내장된 SoC(System-on-Chip)는 지능의 발전에 필요한 처리 능력의 증가로 인해 전력 소비가 급격히 증가하고 있다. 고성능 자동차용 SoC의 소비전력은 약 5년 전 40~50W였는데, 현재 개발 중인 SoC의 소비전력은 약 300W로 증가했다는 데이터도 있다.
또한 자동차 사용자에게 보다 풍부한 경험을 제공하기 위해 디스플레이, LED 등 기존에 사용되던 것과는 다른 새로운 기기의 사용도 증가하고 있다. 자율주행과 첨단운전자보조시스템(ADAS)도 더욱 정교해지고 있다. 이런 기기들을 완전하게 작동하기 위해서는 800V 배터리와 48V 전원 시스템으로 레이더, 디스플레이 및 LED의 요구 사항을 충족해야 한다.
테슬라는 2023년 3월 인베스터데이를 통해 차량의 전기전자(E/E) 아키텍처를 12볼트에서 48볼트로 전환할 것임을 선언했다. 이에 대해 그 목적은 구조적으로 전력 효율을 높이고 차량 경량화를 보다 진전시키는 것에 있다고 밝혔다.
테슬라는 차기 모델인 사이버트럭부터 48V 기반 E/E 아키텍처로 전환할 것임을 선언했다. 테슬라에 따르면 각종 전자 장비가 탑재된 최신 자동차는 250 암페어(A)에 달하는 전류를 감당하기 위해 차내 배선이 복잡해지고 전선 중량이 증가하는 등의 문제를 노정됐다고 한다. 이에 테슬라는 2023년 하반기 양산 목표인 사이버트럭과 이후 출시될 차량, 휴머노이드 로봇 옵티머스에 모두 48V 아키텍처를 적용하고, 그에 필요한 주요 컨트롤 유닛은 자체 설계한다는 계획을 발표했다.
테슬라는 48V 기반 아키텍처는 구조적으로 전력 효율을 높일 수 있고 차량 경량화에도 일부 기여한다며 동일 필요전력 조건에서 12V에서 48V로 전환 시 전류가 1/4 수준으로 줄면서 각종 전력 손실이 감소한다고 밝혔다.
테슬라는 사이버트럭에 스티어 바이 와이어를 사용하고자 해 48볼트 시스템을 사용했다.
12V시스템은 이를 감당할 수 없다. 대신 48볼트 전원 시스템으로 전환하면 전선을 더 얇고 쉽게 구부릴 수 있어 전선의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 배선 공간도 줄어들고 캐빈이 더 넓어진다는 의견이 지배적이다.
48V 전원 공급 시스템은 42V 전원 공급 시스템이 논의된 2000년대 초반부터 여러 번 주목을 끌었었다. 다만 12V 전원 공급 시스템보다 비싸다는 점 등으로 구현되지 않았다.
차량용 48V 부품이 시장에서 흔치 않아 단기적으로는 납품 단가가 이전 대비 높아질 여지도 있다. 시판 중인 대다수 자동차가 12V를 사용하는 상황에서 48V 부품은 신규 개발이 필요하므로 개발비용 상각, 생산수량 부족 등을 고려하면 납품 단가는 12V 부품보다 오히려 높아질 가능성도 있다는 것이다. 상당수 12V 부품은 부품기업이 대량 생산 후 여러 완성차 기업에 납품하므로 규모의 경제가 발생하는 반면, 단기적으로 48V 부품은 그 수요처가 테슬라로 한정될 수밖에 없어 제조원가를 낮추기 어려울 수도 있다.
지금은 SDV 등으로 더 많은 기능의 채용으로 부하가 급증하면서 48V 전력 시스템의 채용은 증가할 것으로 보인다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)
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