안녕하세요 가장 빠른 자동차 뉴스와 F1 뉴스, 자동차 전문 지식을 전달하는 헌터입니다.로드 앤 트랙의 컬럼은 항상 제 관심과 흥미의 범위를 넘어서는 것은 아닙니다. 다른 사람들은 어떨지 모르겠지만, 저에게는 확실히 제 뇌를 꿰뚫고 있는 것 같은 생각이 듭니다.오늘 칼럼 역시 상당히 흥미로워서 제가 궁금했지만 적극적으로 찾지 못했던 주제인데 전기차의 마력, 이걸 늘리는 데 도대체 돈이 얼마나 드는지 알아보는 글입니다.궁금하시죠? 지금부터 같이 가보죠. 전기마력 비용은 얼마인가요?
답은 너무 복잡해요.
기아 EV6 GT는 순간처럼 느껴집니다.물론 이 차는 로드&트랙 2024년 10만달러 미만의 올해의 퍼포먼스 전기 자동차에 선정됐지만 576마력의 기아 자동차에 불과합니다.최근 몇년, 많은 발전을 이룬 한국 브랜드의 자동차라고 해도 엄청난 수치입니다.특히 EV6 GT스티커가 62,695달러라는 점을 감안하면 그 자체로 충분히 놀라운 일입니다.이는 한 단계 아래의 모델인 320마력 EV6 GT-Line AWD보다 4000달러도 크지 않습니다.흥미로운 질문이 있습니다:전기 마력의 가격은 얼마입니까?이 질문은 간단한 대답 없는 질문입니다.우선 자동차 업계는 물론 어느 자동차 회사에서 표준화할 수 있는 전기 마력 부근의 달러 수치를 제시하는 것은 불가능하다고 생각합니다.또 이는 모터만 아니라 훨씬 많은 분야에 관련된 문제이기도 합니다.그러나 모터는 시작하는데 좋은 곳입니다.낯익은 내연 기관(ICE)의 세계와의 비교를 포기하는 것은 어렵지 않습니다.일반적으로 자동차 업계는 내연 기관으로부터 보다 많은 출력을 얻고자 할 때에 프로그래밍을 변경하고 출력을 좀 더 높일 수 있습니다.그렇지 않을 경우 자동차 회사들은 실린더를 추가하거나 충전기를 추가하거나 할 수 있습니다.전자의 경우 이들 변경은 복잡함과 부품 수를 증가시키는 것을 알고 있습니다.인라인 4기통에서 인라인 6기통으로 바꾸시려면 밸브 8개, 캠 샤프트 길이, 크랭크 샤프트 길이, 새 블록과 헤드, 피스톤 2개, 로드 2개가 더 필요하고 냉각 부품도 달라집니다.터보차저 엔진의 부스터를 고조시킬 경우에서도 일부 부품을 업데이트하거나 저 마력 버전과 고 마력 버전에 같은 부품을 사용하지만 더 강력한 엔진에 충분히 견딜 수 있게 할 필요가 있습니다.
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그래서 ICE에서 더 많은 힘을 얻는 것은 복잡해서 어렵습니다.한편 전기 모터는 훨씬 간단합니다.전기 모터의 만드는 방법은 몇가지 있지만 기본적인 컴포넌트는 간단합니다.로터, 고정자, 그리고 수많은 구리 배선만 있으면 좋습니다.많은 경우 영구 자석도 있지만 기본적으로는 그것 뿐입니다.”모터 아키텍처 내에서 많은 비용을 들이지 않고, 더 많은 힘을 얻을 수 있습니다”와 TREMEC엔지니어링 및 프로그램 관리 담당 이사인 Matt Memmer는 설명합니다.”어느 순간, 모터, 인버터, 감속 기어 박스를 구입하는데 필요한 기본 비용이 정해지면 내연 기관 엔진처럼 동력을 추가할 큰 문제가 안 되는 시점에 도달하려고 합니다” 하지만 전기 모터 부품은 싸지는 않습니다.구리가 많이 필요하고 영구 자석 모터의 경우 제조 비용이 매우 높고 가격 변동이 큰 희토류를 포함할 필요가 있습니다.모든 자동차의 전기 견인 모터는 제작비가 높고 높은 마력을 낼 수 있는 모터를 제작하는 것은 보다 비용이 듭니다.TREMEC은 고성능 변속기로서 가장 유명하고 있지만 지금은 고성능 차량용 전기 모터 제작 사업에도 참가하고 있습니다.기존의 차량 아키텍처의 공간에 맞춘 더 높은 전력 밀도를 가진 구동 장치를 작성하는 것이 목표입니다.포드 머스탱 마하 E의 트윈 모터 장치는 표준 차량의 단일 리어 모터와 같은 공간을 차지하면서 출력을 2배로 높이는 컨셉의 하나입니다.
TREMEC의 트윈 모터 드라이브 유닛.
“우리가 검토하는 방법은 기존의 차량에 장착하여 나머지 비용을 최소화할 수 있는 고성능 변형을 개발하는 것입니다”와 Memmer는 말합니다.”그래서 전력 밀도가 높은 모터의 경우 설계가 바뀌면서 구리 코일의 밀도가 높아지면서 자석 레이아웃이 바뀌는 등 비용이 증가합니다.그러므로 적은 비용이 추가됩니다.그러나 기본 머스탱을 갖고 GT500으로 업그레이드하는 것과는 비교가 안 되지요.”그러나 그 모터는 비싸잖아요?가이드 하우스 인사이트 수석 애널리스트인 마이크·오스틴은 “여전히 오 캄즈 레이저가 작동하지”라고 합니다.”물건을 줄이는 것은 비용이 많이 들어 더 많은 성능을 내기 위해서는 일반적으로 노동 집약적 또는 더 비싼 물건을 써야 합니다.”소프트웨어를 사용하고 모터의 출력을 제한하고 추가 요금을 내겠다는 의사의 한 고객에게 더 많은 퍼포먼스를 제공하는 자동 차 업체도 있습니다.그러나 이 경우 전체 범위에서 더 강력하고, 그래서 더 비싼 모터만 만들게 됩니다.일부 자동차 회사들은 복수의 전기 모터의 변형에 걸쳐서 부품을 공유할 수도 있습니다.독자적으로 설계한 모터를 설명하는 광범위한 동영상에서, 루시드는 모든 견인 모터가 고정자를 공유하기 때문에, 코스트 삭감 효과를 거둘 수 있다고 말하고 있습니다.그러나 캘리포니아에 있는 이 스타트 업의 경우 600마력 이상 구동 장치에 적합한 고정자를 만들어야 합니다.그리고 이건 모터 자체에 해당하는 이야기입니다.전기 자동차 회사가 더 큰 모터를 사용하고 출력을 높이기로 결정하자 냉각 요건이 증가하며 제품에 더 많은 비용이 추가됩니다.내연 기관 자동차도 마찬가지입니다.또, 출력이 높아지면 더 큰 브레이크, 더 큰 접지력이 더 나은 타이어, 또 공기 역학적으로 조정할 필요가 있는데 이들은 모두 비용이 들고 전기 자동차의 효율성도 떨어질 가능성이 있습니다.다음은 시스템의 전압입니다.대부분의 전기 자동차는 400볼트 아키텍처를 사용하고 있지만 현대 자동차의 모든 E-GMP플랫폼 차량(예:EV6), 포르셰 타이 칸, 테슬라 사이버 트랙은 800볼트 시스템을 사용하고 있습니다.루시드 에어는 900볼트시스템을 사용합니다.옴의 법칙에 따르면 전압을 올리면 전류가 낮아지고 전술처럼 전류를 내리면 차량 배선 사이즈가 작아지고 열 축적이 줄고 충전 시간이 빨리 됩니다.800볼트 또는 900볼트 시스템의 열특성이 개선되면 자동차 회사는 더 작은 값싼 모터에서 더 많은 전력을 얻을 수 있습니다.포르셰의 대변인으로 타이 캔 800볼트 시스템 전문가인 캘빈·김은 이 시스템의 이점을 설명하는데 유용한 가정을 제시합니다.
곧 출시될 800볼트 포르쉐 마칸 EV 섀시. PORSCHE
8볼트 아키텍처와 32와트 출력의 매우 간단한 전기 자동차를 작성하려고 합니다.모터는 4암페어의 전류를 처리할 필요가 있습니다.전압을 4볼트에 내리면, 모터는 2배의8암페어의 전류를 처리할 필요가 있습니다.즉, 모터가 더 뜨겁고 그것에 대응하고 커질 필요가 있습니다.그럼 전력을 40와트에 높이겠다고 합니다.8볼트 차에서는 전류가 4앙페아에서 5앙페아에 오르며 4볼트 차에서는 전류가 8앙페아에서 10앙페아에 올라갑니다.즉, 800볼트아키텍처에 10을 걸자 자동차 업체는 마력을 추가하는 많은 여유를 확보할 수 있습니다.김은 Road&Track와의 인터뷰에서, 포르셰가 타이 캐에 800볼트 아키텍처를 채택한 것은 자동차 회사가 이 아키텍처를 통해서 적어도 10년 이상 사용할 수 있도록 하기 위한 것이라고 말하고 있습니다.물론 800볼트(또는 그 이상)아키텍처를 개발하려면 초기 비용이 들어 현재 이를 실현한 자동차는 거의 없습니다.그러나 이 기사의 영감이 된 자동차에서 기아 자동차는 800볼트 아키텍처 덕분에 다른 자동차 업체가 400볼트 전기 자동차에서기보다 쉽고 저렴하게 EV6에 큰 출력 향상을 제공할 수 있었습니다.그러나 그러기 위해서는 막대한 초기 비용이 필요했습니다.여기에는 다양한 요인이 작용했지만 아마 가장 중요한 요인은 Memmer가 지적했듯이”모든 OEM이 모든 제품의 가격을 완전히 다르게 책정하고 값이 실제 비용을 반영하지 않는다는 점”요.최종적으로 “전기 마력의 원가는 얼마인가”라는 질문은 더 많은 질문으로 이어질 뿐입니다.이는 또 이미 분명한 사실을 증명하는 것도 있습니다:전기 자동차는 외형만큼 쉽지 않아요.Source:roadandtrack.com
그래서 고전압 아키텍처를 갖춰야 고출력 전기 자동차를 만드는 것이 유리한 거네요… 그렇긴 결국 전력=전압(전류라는 공식만을 생각하고, 전류가 흐르는 전선은 전류의 양에 비례하고 발열이 늘어난다는 것만 알면 의외로 쉽게 답이 얻어지는 것이었죠.현대·기아 자동차는 처음부터 고압 아키텍처인 800VE-GMP를 개발함으로써 전기 자동차의 출력 향상을 도모하는 것이 조금 쉬웠군요.결국, 루시드가 900V, 포르셰 타이 칸이 800V인 것을 고려하면 출력을 높이기 위해서는 장기적으로는 고압 아키텍처에 갈 수밖에 없다는군요.
그러니까 고전압 아키텍처를 갖춰야 고출력 전기차를 만드는 게 유리한 거죠…결국은 전력=전압×전류라는 공식만 생각하고 전류가 흐르는 전선은 전류의 양에 비례해서 발열이 늘어난다는 것만 알면 의외로 쉽게 답을 얻을 수 있는 거였죠.현대기아차는 애초부터 고전압 아키텍처인 800VE-GMP를 개발함으로써 전기차 출력 향상을 꾀하기가 조금 수월했던 것 같네요.결국 루시드가 900V, 포르쉐 타이칸이 800V임을 감안하면 출력을 높이기 위해서는 장기적으로는 고전압 아키텍처로 갈 수밖에 없을 것 같네요.
그러니까 고전압 아키텍처를 갖춰야 고출력 전기차를 만드는 게 유리한 거죠…결국은 전력=전압×전류라는 공식만 생각하고 전류가 흐르는 전선은 전류의 양에 비례해서 발열이 늘어난다는 것만 알면 의외로 쉽게 답을 얻을 수 있는 거였죠.현대기아차는 애초부터 고전압 아키텍처인 800VE-GMP를 개발함으로써 전기차 출력 향상을 꾀하기가 조금 수월했던 것 같네요.결국 루시드가 900V, 포르쉐 타이칸이 800V임을 감안하면 출력을 높이기 위해서는 장기적으로는 고전압 아키텍처로 갈 수밖에 없을 것 같네요.
