[자동차 산업 메가트렌드, 전동화②]전기자동차 시대, 변화하는 소재·부품·장비

전동화가 자동차 산업의 메가트렌드로 급부상하면서 관련 소재‧부품‧장비 업계에도 변화의 바람이 불고 있다. ‘2023 서울모빌리티쇼(SEOUL MOBILITY SHOW)'에서 자동차 부품 기업을 찾아 구체적인 변화를 살펴봤다.

전기차 부품업계는 ‘다이어트 열풍’

전기자동차 부품업계의 최대 과제는 ‘다이어트’다. 연비를 높이고 안정적인 주행성능을 보장하기 위해서는 고용량의 배터리를 탑재해야 하지만, 배터리 용량이 클수록 무겁고 부피도 커져 다른 부분에서 무게를 절감해야 하기 때문이다.

전기자동차는 동급의 내연기관차보다 무게가 많이 나간다. 현대 쏘나타의 공차중량은 1천415~1천545킬로그램(kg)인데 비해, 동급의 전기차 아이오닉6는 1천930킬로그램(kg)에 달한다. 내연기관을 제거했음에도 추가되는 배터리의 무게 때문에 총 중량이 늘어나는 것이다.

이상현 대원강업주식회사(이하 대원강업) 선임연구원은 “배터리 용량을 늘리기 위해 다른 부품의 무게를 줄이는 추세”라면서, “최근 부품업체들은 FRP(섬유강화수지), 탄소섬유, 알루미늄 등 경량화 소재를 사용하며 무게 줄이기에 힘쓰고 있다”고 말했다.

대원강업은 타이어에서 차체로 이어지는 부분을 지지하는 ‘코일스프링’, 조향 시 쏠림을 억제하는 ‘스테빌라이저’를 선보였다. 이상현 선임연구원은 “더 많은 무게를 지지할 수 있도록 설계하면서도 부품 자체의 무게는 가볍게 만들고 있다”고 말했다.

전류 분배 위한 인버터

엔진에서 전기 모터로 구동계가 변화하면서 추가되는 부품도 있다. 대표적인 것이 배터리의 전류를 각 모터에 분배하는 ‘인버터’다. 배터리에서 출력되는 전원은 직류(DC)다. 모터를 구동하기 위해서는 이를 교류(AC)로 변환해야 하는데, 인버터가 그 역할을 수행한다.

인버터에는 제어연산 및 고장 진단 기능을 수행하는 MCU(Main Control Unit)가 탑재된다. MCU는 현재 모터 및 인버터의 상태를 주기적으로 VCU(Vehicle Control Unit, 차량 제어 유닛)에 전달하고, 전류‧전압‧위치 센서의 값을 읽어 현재 주행 상황에 적합한 회전량을 바퀴에 전달한다.

전기차용 인버터를 전시한 효성전기 관계자는 “배터리 용량에 따라 인버터 여러 개가 탑재될 수도 있다”면서, “전동카트처럼 소형 모델에 들어가는 인버터부터 대형차에 들어가는 제품까지 다양한 용도의 인버터를 준비했다”고 말했다.

늘어나는 전기모터, 전류관리 필요성 커져

전기를 사용하는 부품이 늘어나면서 전류 관리의 필요성도 커졌다. 김환배 슝크카본테크놀로지(이하 슝크) 대리는 “내연기관과 함께 시동을 걸기 위한 스타트모터가 사라지고, 내부적으로 작은 전기 모터가 증가했다”면서, “전류를 제어하는 부품이 추가된다”고 말했다.

슝크는 모터의 회전축에 접지해 전류를 안정적으로 흐르게 제어하는 ‘샤프트 그라운딩’을 소개했다.

전기모터가 회전할 때 회전축(샤프트)에는 모터와 인버터의 남은 전류가 흐르게 된다. 김환배 대리는 “남은 전류를 제어하지 않으면 전류의 파장이 들쭉날쭉해져 효율이 떨어진다”면서, “베어링에 전류가 닿으면 산화를 가속화하고, 그리스(윤활유)를 녹여 화재를 발생시킬 위험도 있다”고 필요성을 설명했다.

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