1. 서론
자동차 개발 과정은 새로운 모델을 만들 것인지? 아니면 기존 모델을 완전히 바꿀 것인지에 따라 많이 달라집니다. 기존 모델을 변경한다는 것은 과거의 판매 실적과 이익이라는 데이터가 있어야 하고, 그 안에는 양산설비에 대한 투자와 제품 제조원가 그리고 각각의 부품별 데이터등도 있어야 합니다. 하지만 기존에 가지고 있지 않았던 새로운 생산 라인에서의 차량 생산라인(Platform), 새로운 차량 Powertrain이나 그 외 각종 부품 같은 요소들이 맞물리면서 제품 기획 이전단계에서 제품 구상을 어떻게 그려 나갈지는 제로 스타트(Zero Start)이기 때문에 개발 프로세스가 길어지면서 약간 복잡해집니다. 자동차가 완성되기까지 과정은 자동차 메이커마다 차이는 있지만, 계속 자동차를 만들어온 자동차 메이커라면 대부분 이러한 동일한 과정을 거쳐 가며 새로운 생산 라인을 만들고 있습니다. 다만 가장 차이가 나는 점은 상품기획을 시작하면서부터 판매까지의 계획인데, 일본의 자동차 메이커는 전체적으로 보면 유럽과 미국, 한국보다 이 기간이 짧습니다. 그 이유는 설계와 시작, 평가와 실험등이 일체화되어 있는데, 디지털 데이터에서의 설계검토와 설계, 즉 가상 단계(Virtual Stage)가 개발 과정의 반 이상을 차지하기 때문입니다.
실제로 물건을 만들어 평가하는 물리적 시험단계는 개발의 최종 단계가 아니면 하지 않습니다. 충돌 안정성도 가상으로 하며 실제 충돌실험은 확인만 하는 게 추세입니다. 많은 부품이 내장되어 있는 Dash board 또는 Instrument panel에서 각각의 부품 담당 공급자가 실제 시제품을 가지고 와서 조립해 보는 것도 한 번뿐인 경우가 많습니다. 그만큼 개발초기의 디지털화가 상당히 발전되었기 때문입니다.
2. Battery Electric Vehicle과 내연기관 자동차 개발 과정의 차이
Nissan의 자동차 '리프'는 차량 무게가 1520kg으로 설계되었습니다. 그런데 Battery의 탑재로 인해 200kg이상 무거워질 것으로 예상되어서 무게 감량을 최우선으로 재 설계하였습니다. 유사차량인 폭스바겐의 E-Golf또한 베이스 차량인 7세대와 신규 개발의 MQB플랫폼 개발단계에서 기획되었습니다. 가솔린과 경유, CNG등과 함께 멀티 연료의 일각을 담당하였으며, 약 47개월 동안 5.2만 대가 생산되었지만, 폭스바겐은 Battery Electronic Vehicle을 시리즈화할 때의 비용과 모델 혼용 차원에서 Battery Electronic Vehicle전용 Platform을 MEB(Modularer E-Antriebs-Baukasten) 방향으로 전환하였습니다. Battery나 Powertrain을 범용 화하는 한편, 차체 Body는 골격구성이나 강판 종류, 접합방법까지 변경하면서 가격을 낮추었습니다. PSA社나 Opel社, Ford-Europe은 기존 모델에 접합할 수 있는 Electric Powertrain을 기존 모델의 설계변경을 최소한으로 억제하는 방식으로 소형 Battery Electronic Vehicle를 개발하였습니다. Ford-Europe은 SUV와 픽업트럭을 위해 Flat-underbody를 설계하였습니다. 한편, Battery Electronic Vehicle과 ICE(내연기관 자동차) 모두에서 변함없는 사실은 충돌안전성으로 차제 보디 골격의 조립방식입니다. 바닥 면에 배터리를 배치하는 방법도 충돌안전 요건을 어떤 방법과 가격으로 만족시킬 것이냐는 대전제 하에 고안하였으며, 일반도로를 달리는 자동차인 이상, 자동차로서의 설계규칙이 Battery Electronic Vehicle이기 때문에 많이 다르지는 않습니다. 유일한 차이는 시스템 전압인데, 60V이하인 내연기관 자동차는 접지귀환 방식이면 되지만, 60V를 능가하는 고전압 Battery Electronic Vehicle에서는 부동접지(Floating Ground)가 필수인 점이 다릅니다.
3. 전기차와 내연기관차와의 제조 공정 차이
Battery Electronic Vehicle전용 모델과 내연기관 자동차공통 모델은 제조공정에서 차이가 별로 없습니다. 가장 중요한 요소는 생산대수인데, 연간 100만 대를 생산하는 자동차 메이커가 3만 대의 Battery Electronic Vehicle를 생상 하기 위해 전용 제조라인을 설치하는 것은 현실적이지 않습니다. 일본의 미쓰비시 자동차는 중설비가 아닌 소량생산 차량만을 모은 공장에서 i-MiEV를 제조했습니다. 내연기관 자동차와의 공동생산이 아니라 반전용 식의 라인을 구축하였는데, 배터리 팩을 바닥에 탑재하는 공정에는 전용차대를 사용하고, 조립검사 라인에서는 액체연료를 넣지 않는 자동차로만 취급했습니다. 2020년 12월에 취재한 마쯔다의 우지나 공장에서는 로드스터나 MX-30 하이브리드, MX-30EV가 똑같이 최종 조립라인을 사용하고 있습니다. 보디용접 라인은 내연기관차와 완전히 같아서, Powertrain을 탑재할 때에도 대규모 설비를 사용하지 않습니다. FF(Front-Engine, Front-Drive) 차나 FR(Front Engine Rear Wheel Drive) 차, Battery Electronic Vehicle가 모두 같은 라인에서 만들 수 있도록 차량을 설계하고, 제조라인도 동일 라인을 사용합니다. 그리고 2021년 9월에는 호주 제2공장의 개선이 끝나면서 Multi-Powertrain 공동생산과 아마도 후륜구동 모델 대응까지 감안한 AGV(자동수송차량)를 이용하는 조립라인을 완성하였습니다.
4. 폭스 바겐의 Battery Electronic Vehicle전용 Platform
한편 Battery Electronic Vehicle전용 Platform MEB를 사용해 직렬 차량의 대량생산을 계획하는 폭스 바겐은 일본에 새로운 제조라인을 설치하였습니다. MEB Platform을 만들 때 배터리는 차량실내바닥 전부를 사용하는 것이 효과적이라고 판단하고, Body 제조 비용 절감까지 포함해서 새로운 MEB를 신설하였습니다. MEB에는 소형과 대형이 있어서 B세그먼트 위급부터 D세그먼트까지 대응하지만, 현시점에서 발표한 내용으로만 보면 ID.3시리즈는 약간의 휠베이스 차이와 후륜구동을 중심으로 전륜에 소 구동시스템을 추가하는 정도의 모델들이 등장할 것으로 추측됩니다. 또 Ford의 Battery Electronic Vehicle는 폭스바겐과 같은 Mechanism을 사용합니다. Multi-Powertrain으로 가는 마쯔다는 일부 생산라인을 자동수송차량화 하였습니다. 폭스 바겐은 Battery Electronic Vehicle전용 지그지향 제조라인을 깔고 제조설비를 고정해 상부를 다양화할 계획인데 다른 자동차 메이커와는 방향성으로만 보면 정반대입니다.
폭스 바겐의 MEB라인 작동률을 유지하기 위해서는 상당한 판매대수를 확보해야만 했었습니다. 최근 동향을 보면 바닥 프레임에 모든 기능을 넣고 공장 내에서는 AGV로 운송하는 방식도 있는데, 특히 미국의 메이커들이 이런 방식으로 픽업트럭과 SUV-Battery Electronic Vehicle을 만들고 있습니다. 그렇다고 해서 폭스바겐의 일본공장의 새로운 라인이 Battery Electronic Vehicle 이외에는 대응하지 못하느냐면, 그렇지는 않습니다. 내연엔진을 탑재하는 PHEV에도 대응할 수 있습니다. 마쯔다나 폭스바겐 모두 언제라도 Battery Electronic Vehicle로부터 벗어날 수 있는 요소까지 반영하고 있는 것으로 생각됩니다.
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