현대모비스 

현대모비스는 현대차그룹 내의 전략적인 부품사이다. 그렇기에 기존에는 현대오토에버가 차량 시스템 단의 소프트웨어, 현대모비스가 차량 부품과 각 제어기 단의 소프트웨어를 담당하였었다. 그러나 각 제어기 단의 소프트웨어의 부가가치가 축소되면서 현대모비스는 소프트웨어 Tier1으로의 확장을 목표하고 있다. 올해 초 CES2023에서 현대모비스는 Qualcomm과 Level 3 수준의 자율주행 통합 제어기 개발을 위해 협력할 것임을 밝혔다. 즉, 현대오토에버의 모빌진을 대신할 소프트웨어 플랫폼을 개발하여 현대모비스의 응용 소프트웨어와 통합하겠다는 목표이다. 현대차와 기아는 nVIDIA를 기반으로 하지만 현대모비스는 Qualcomm을 기반으로 하겠다는 것은 현대차그룹 외의 타 완성차 업체로의 수주를 염두에 둔 것으로 해석된다. 

HL만도 

HL만도의 ADAS/자율주행 계열사인 HL클레무브는 2021년말부터 Intel, Qualcomm, nVIDIA 등과 협력하여 자율주행 통합 제어기 개발을 목표하고 있다. 특히 올해 2분기에 출시 예정인 현대차 G90의 Level3 자율주행 시스템에 레이더/카메라 센서, DCU 등을 납품할 예정이다. 또한 올해 초 CES2023에서 HL클레무브는 Sonatus와 협력할 것임을 밝혔다. Sonatus는 클라우드 기반의 자동차 소프트웨어 개발 스타트업으로, 소프트웨어 업데이트와 데이터 수집에 대한 디지털 다이내믹스를 모듈식 구조로 구현하고자 한다. 2021년부터 현대모비스와 협력하여 GV60에 적용된 바 있다. HL클레무브와 Sonatus가 협력하게 된 것은 소프트웨어 Tier1으로의 사업 확장을 위한 것이라 판단된다. 

중앙집중형 E/E 아키텍처는 SDV로 가기 위한 출발점 

전통적 차량의 E/E 아키텍처는 게이트웨이(서로 다른 근거리 네트워크간 연결 지점)를 중심으로 기능에 따라 수십 개의 ECU들이 차량 네트워크로 연결된 분산형 구조를 가지고 있다. 기존 내연기관차에 들어가는 총 부품 수는 약 2~3만개로 이를 공급하는 부품사를 체계적으로 조직하고 관리하기 위해서는 분산형 구조가 유리할 수 있다. 스마트키, 디지털 대시보드, ABS 브레이크, 자동 헤드라이트, 자동 공조기, 엔진 제어, ADAS 등 전자적으로 제어되는 모든 기능들은 각각의 ECU를 통해 제어되며 엔진을 제어하는 ECM(Engine control module), 브레이크를 제어하는 BCM(Brake Control Module), 에어백을 제어하는 ACU(Airbag control unit) 등 수많은 ECU들이 존재한다. 

기능이 추가된 신차가 개발되면 차량 내 ECU 개수는 점점 증가할 수 밖에 없었다. 특히 다양한 제조사들이 각기 다른 펌웨어(하드웨어의 제어와 구동을 담당하는 일종의 운영체제)가 사용되기 때문에 성능 개선을 위한 소프트웨어 업데이트가 어렵다. 또한 차량 전체에 산재되어 있는 다수의 센서, 액추에이터들과 CAN(Controller area network) 통신 연결과 배선/배전을 해야만 하는 과정에서 차량 내 와이어링 하네스 복잡도는 매우 커질 수 밖에 없다. 

반면 기존의 전통 방식에서 자유로웠던 Tesla는 수십 개에 달하는 ECU를 중앙집중형 방식으로 통합했다. 차량의 하드웨어 플랫폼을 넘어 차체 소프트웨어 플랫폼을 구축하고자 한 것이다. 특히 전기차는 사용되는 부품수가 약 1만여 개로 내연기관 대비 약 35~40% 줄어든다는 점도 SDV 구현에 유리하게 작용했을 것이다. Tesla는 2014년 9월에 HW 1.0 플랫폼을 출시하면서 복잡한 구조의 분산형 E/E 아키텍처 대신

이를 통해 OTA 업데이트를 통해 차량의 오류, 제로백 시간 단축 등 자동차 성능의 개선을 소프트웨어로 구현하는 모델을 구축했고, 프리미엄 커넥티비티 서비스를 유료화하고 FSD(Full self-driving) 자율주행 시스템을 서비스 업데이트 형태로 제공하며 새로운 수익 모델을 창출했다. 이러한 중앙집중형 E/E 아키텍처는 SDV로 가기 위한 중요한 출발점이다. 단 4개만의 ECU(오토파일럿 1개, 바디컨트롤 3개(좌/우/전방))로 구성된 중앙집중형 E/E 아키텍처 기반의 소프트웨어 중심적 제어 시스템을 구현했다.  

SDV의 뼈대가 되는 중앙집중형 E/E 아키텍처 방식 ① 도메인, ② 존 

기존의 완성차 제조사들이 기존 분산형 E/E 아키텍처 방식을 벗어나 소프트웨어 중심의 중앙집중형 E/E 아키텍처를 구현한다는 것이 쉬운 일은 아니다. 그러나 반드시 가지 않으면 안될 변화이며, 변화에 뒤쳐질 경우 경쟁에서 살아남기 어려울 수 있다. 차세대 자동차 E/E 아키텍처 핵심은 단순화와 통합이다. 

현재 대부분의 전통 완성차 제조사들은 여러 개의 ECU를 기능별로 묶어 DCU(Domain control unit)로 통합해 도메인 E/E 아키텍처 구현을 실행하고, 단계적으로는 Tesla와 같은 존 아키텍처로 전환할 계획이다. 

이러한 E/E 아키텍처는 차량 제어기능이 소프트웨어 중심적으로 구현됨으로써 전통적 차량에서는 불가능했던 시장과 고객이 요구하는 변화에 보다 효과적으로 대응할 수 있고, 차량 제어기능들이 중앙집중형 고성능 컴퓨팅 플랫폼을 공유함으로써 차량 기능의 확장성이 증대될 수 있어 SDV를 구현하는 기본이 된다. 

중앙집중형 E/E 아키텍처 변화에 따른 하드웨어-소프트웨어 디커플링 현상으로 자동차 산업 공급망에 큰 변화 야기 

차량 제조 관점에서 조날 E/E 아키텍처의 가장 큰 장점은 통신, 배선/배전의 단순화에 있다. 또한 I/O 장치, 통신, 배선/배전 등의 낮은 수준 하드웨어의 기능과 구조를 조날 게이트웨이를 통해 추상화하고, 차량제어 연산을 수행하는 컴퓨터와 분리시킬 수 있다는 점이다. 이를 하드웨어-소프트웨어 디커플링이라고 한다. 

하드웨어-소프트웨어 디커플링은 향후 자동차 산업의 공급망의 큰 변화를 불러일으킬 수 있다. 기존 Tier-1을 포함한 많은 부품사들이 ECU를 통해 발생시켰던 소프트웨어의 가치창출이 완성차 제조사 혹은 소프트웨어 개발업체에 의해 잠식될 수 있기 때문이다. 전통적인 하드웨어 부품사들은 확실한 체질 변화를 통해 필연적으로 소프트웨어 개발사들과 경쟁하지 않으면 점차 도태될 가능성이 높다. 

문제는 생산 속도다. GMC Hummer EV는 2021년 10월 생산을 시작했으며, 예약 규모는 9만대에 달한다. 하지만 생산량이 최고 수준에 도달한 2022년 11월 생산량은 1,455대로 아직 생산성이 크게 확대되지 못한 상황이다. 3Q22 실적 발표에서 북미 EV 판매 40만대 목표 달성 시점을 2023년말에서 6개월 연기한 것도 배터리 공장생산 인력 교육 문제라고는 하지만 전기차 생산 지연도 일부 영향을 미쳤을 것으로 예상한다

GM은 현재 2023년 출시 예정인 Chevy Silverado EV 및 GMC Sierra EV 생산을 위한 Factory Zero 업그레이드를 진행하고자 11월 말 GMC Hummer EV 생산을 중단하였다. 2Q23부터 가동 재개 될 것으로 예상되지만, 기존 EV 생산량 확대 속도 감안 시 GM EV 라인 볼륨 확대는 2023년보다는 2024년 이후부터 본격적으로 나타날 것으로 전망된다.

북미 내 완성차별 전기차 판매량 및 배터리 공급량 

북미 내 3Q22 누적 기준 배터리 공급량은 56GWh를 기록했다. 배터리 기업의 점유율은 Panasonic 48%, LGES 18%, CATL 12%, SKon 10%, SDI 8%를 차지했다. Panasonic, CATL 합산 60% 공급량을 차지한 이유는 단순히 테슬라 효과이다.

3Q22 누적 기준 전기차 판매량은 79만대를 기록했다. 완성차 기업의 점유율은 Tesla 52%, Hyundai-Kia 10%, Ford 7%, Stellantis 7%, VW 5%, GM 3%, 기타 16%를 차지하며 Tesla가 2021년도 점유율 53%에 이어 50% 이상 점유율을 이어 갔다.

현재 북미 내 전기차를 대규모 양산 및 판매가 준비된 완성차 업체는 테슬라에 이어 GM이 가장 빠르게 준비되고 있다. 북미 출신 완성차 기업의 배터리 공장이 대부분 증설이 완료되는 2025~6년에는 북미 출신 기업의 전기차 판매량이 급격히 증가될 것으로 전망된다. 그에 맞춰 GM, Ford, Stellantis와 JV 및 안정적 레퍼런스를 쌓아가고 있는 LGES, 삼성SDI, SKon의 북미 내 점유율도 상승할 것이라 기대된다.

북미 지역별 전기차 판매량

2022년 3 분기 누적기준 북미 전기차 판매량은 79만대 (BEV 63 만대 , PHEV 16 만대)로 2021년 전기차 판매량 74만대 BEV 56만대 , PHEV 18만대를 넘어섰으며 2022년 연간 103만대 BEV 84 만대 PHEV 19 만대 를 기록할 것으로 전망된다.

지역별로 전기차 판매량은 2022년 3분기 누적기준 미국 69 만대 BEV 56 만대, PHEV 13 만대), 캐나다 9 만대 (BEV 7만대, PHEV 2만대), 멕시코 0.5 만대(BEV 0.4 만대, PHEV 0.1만대) 를 차지했다

북미지역 중에서 미국과 캐나다는 내연기관차를 빠르게 전기차 (BEV+PHEV) 로 전환하고 있지만 멕시코만 전기차 판매량이 저조한 이유는 탄소중립 로드맵 진행 상황 중에서 멕시코가 가장 뒤쳐지고 있으 며 유일하게 내연기관차 판매 금지 시점을 발표하지 않았기 때문이다

③ 각 국 정부의 자국 보호주의 정책 강화 

전기차는 에너지원의 변화라는 거대한 패러다임을 담고 있기 때문에 각 국 정부는 BEV 시장에서 새로운 패권국가로 떠오르고 있는 중국을 의식할 수 밖에 없다. 따라서, 각 국 정부는 전기차 시대가 조금 늦게 오더라도 공장 현지화을 요구하는 등의 자국 산업 발전에 도움이 되도록 정책을 만들고 선택을 활 확률이 높다. 최근 미국 IRA법이나 유럽 내에서 논의되고 있는 반도체법, IRA대응법 고려 등이 그 예이다. 이처럼 BEV 보조금 폐지(유럽, 미국, 중국)과 자국 보호주의에 따라 전기차 전환 속도가 급상승에서 소폭 둔화되었고, ICE와 BEV 사이에 교두보 역할이었던 HEV 대체 현상은 예상보다 길어질 수 밖에 없다.

미국 IRA법에서 요구하는 배터리셀의 해외 광물비중 또한 HEV 성장 구간이 좀 더 길어지는 계기가 된다. 현재로서는 미국 OEM들도 tax-credit 한도 3,750달러를 충족할 수 없어 원가 문제에 직면하게 되기 때문이다. 이 법안의 최대 문제는 2025~2026년에 니켈 리튬 등의 광물 확보가 가능하느냐이다.미국 IRA법에 따르면, 미국이나 미국과 FTA를 체결한 국가에서 생산된 배터리 원재료 비율이 2023년 40%에서 2027년 80%로 상향된다. 현재 니켈 리튬생산량 1위 국가가 인도네시아, 러시아, 아르헨티나인데, 이들을 제외하고 미국, 호주, 캐나다, 칠레로부터 니켈, 리튬, 코발트 조달처가 확보되어야 한다는 것이다. 글로벌OEM들은 정부의 전기차 시장 정책의 변화에 유연하게 대응하기 위해 현실적으로 기본 볼륨 성장에 기반한 수익을 고려하여 HEV/PHEV 등의 대안을 고려할 수 밖에 없다.