<무려 1시간 30분짜리 '사이버캡 엔지니어링 분석' 영상 요약> 제가 <왜 테슬라인가>에서도 인용했던 'Munro Live'라는 유튜브 채널이 '사이버캡 생산 공장'을 직접 방문해 찍은 영상이 올라왔습니다. 참고로 'Munro Live'라는 유튜브 채널을 운영하는 'Munro & Associates'는 '엔지니어링 컨설팅 회사'입니다. 자동차를 직접 분해해 거기서 얻은 기술적 자료를 '자동차 회사'에 판매하는 회사입니다. 따라서 여기 직원들은 모두 공학적 지식을 갖춘 엔지니어고, 일반적인 '자동차 유튜버'와는 질문의 질과 영상의 깊이 자체가 다릅니다. 사장인 'Munro'는 이미 일론 머스크를 여러 번 만났던 사람입니다. 이 영상은 테슬라 직원들과 함께 사이버캡 생산 공장을 돌아다니며, 분해된 사이버캡 및 부품을 앞에 두고 아주 심도깊은 '기술적 질문과 대답'이 오갔습니다. 내용도 어렵고, 영상도 1시간 30분 정도라 '모두' 다룰 수는 없겠지만, 이중에서 핵심 내용만, '자동차 공학 전공'인 제가 최대한 쉽게 풀어보겠습니다. 이 글만 보셔도 테슬라의 기술과 혁신이 얼마나 대단한지 알 수 있습니다. 글이 길어도 끝까지 따라와주세요! --- 1. '언박싱(Unboxing Process)'의 기원 5~6년 전 라인 자동화를 계속 밀어붙이다가 벽에 부딪혔고, 그때 깨달은 것은 '설계가 문제다'라는 것입니다. 그래서 그들은 지난 100년 간 이어져온 '컨베이어 벨트 방식'을 버리기로 결심했습니다. 대신 차를 '여러 파트'로 쪼개서 따로 만든 뒤 나중에 합치는 방법을 고안했습니다. 어떻게 쪼갤지 고민핟가 차를 바닥·지붕·왼쪽·오른쪽·앞·뒤가 있는 상자로 봤다고 합니다. 그래서 상자를 푼다는 뜻의 '언박싱(unboxing)'이 나왔습니다. 즉, 강의 지류들이 각자 흐르다 본류로 합쳐지듯, 각 모듈을 별도 라인에서 동시에 만든 뒤 마지막에 합치는 구조입니다. 이 때문에 각각의 '조각'이 작기 때문에 조립로봇이 더 가까이, 더 깊숙이 들어가 작업할 수 있습니다. 마지막으로 합쳐지는 '최종 조립'은 총 25개 스테이션이고, 완전자동화입니다. 일반 모델Y는 공장과 운영 방식에 따라 이것의 5~10배 스테이션이 필요하다고 합니다. --- 2. 사이버캡에 프렁크가 없는 이유 부품의 50%가 앞에 몰려 있는데, 이는 의도된 설계입니다. 전자장치와 제어 시스템을 한 곳에 모아 저전압 배전(low voltage distribution) 효율을 높이기 위해서입니다. 저전압 배전은 조명, 컴퓨터, 센서, 펌프 같은 전장품에 전기를 나눠 주는 배선망입니다. 부품이 흩어져 있을수록 전선이 길어지고 무거워집니다. 참고로 사이버캡은 사이버트럭과 마찬가지로 48V를 씁니다. 일반적인 차들이 12V를 쓰는데, 48V를 쓰면 같은 전력에 전류가 1/4로 줄어 전선을 가늘게 할 수 있습니다. 서비스팀은 '차를 아래에서 다 뜯지 않고 인버터를 정비하게 해 달라'고 요구했습니다. 그래서 '관리 어셈블리와 워셔액 탱크'만 빼면 차를 들어올리지 않고도 인버터(배터리의 직류 전기를 모터가 쓰는 교류로 바꾸는 장치)를 교체할 수 있습니다. 냉각 계통도 분리, 교체, 관리를 쉽게 하기 위해 완저히 새로 설계했습니다. 차 쪽과 열을 주고받는 부분은 전부 냉각수로 하고, 냉매 회로는 모듈 안에 완전히 밀폐(closed loop)했습니다. 따라서 냉각수만 따로 교체가 가능하고 관통 루프(through loop)를 만들어 한쪽에서 새 냉각수를 붓기만 해도 기존 냉각수를 밀어내면서 교체할 수 있습니다. 냉매를 압축해 히트펌프와 에어컨을 동시에 돌리는 심장 역할을 하는 eAC 컴프레서(electric AC compressor)가 열관리 모듈 안에 '하나의 어셈블리' 안에 있는 것도 또다른 특징입니다. 보통 eAC는 브래킷으로 따로 붙입니다. 인버터 역시 역할이 크게 늘었습니다. 기존 전기자동차는 배터리 팩에서 인버터까지 고전압 배선을 끌어오고 또다른 고전압 배선으로 열관리 시스템까지 전력을 따로 끌어왔습니다. 하지만 사이버캡은 인버터에서 분기(junction)해서 전력을 공급합니다. 인버터에서 일부는 모터로, 일부는 열관리 시스템으로 전력이 나눠지는 것입니다. 이렇게 되면 고전압 배선 길이가 크게 줄어듭니다. --- 3. 완전한 첫 '브레이크-바이- 와이어' 테슬라 차량 쉽게 말해 유압으로 밀어서 브레이크를 잡아주지 않습니다. '유압관'과 '브레이크 액'이 전혀 없습니다. 그 대신 전기 신호를 받으면 '엑추에이터'가 브레이크를 잡아줍니다. 앞뒤 캘리퍼 모두 뒤쪽에 검은 액추에이터 하우징과 파란 전기 커넥터가 붙어 있고 유압 브레이크 호스가 보이지 않습니다. 사이버캡은 브레이크액을 완전히 없애고 바퀴마다 개별 액추에이터를 단 테슬라 최초의 브레이크-바이-와이어 차량입니다. 도입 이유가 핵심입니다. 기술 과시가 아니라 '언박싱 프로세스'를 위해서 반드시 필요했기 때문입니다. 닫힌 유압 회로로는 차를 '조각낼 수' 없습니다. 기존 유압식 브레이크는 부스터나 분기점에서 유압관을 끌어와야 합니다. 모듈 사이에 뭔가가 왔다갔다하면 언박싱 프로세스를 할 수 없습니다. 기존 자동차 회사들이 언박싱 프로세스를 시도하지 못하는 이유가 여기 있습니다. 기존의 부품, 생산 방식, 사고 방식까지 다 바꿔야 하기 때문입니다. --- 4. 배터리 팩 100% 자동화, 사이클 타임 10초(10초당 한 팩씩 나오는 것)가 목표입니다. 부속장치를 인라인으로 배치했습니다. 부속장치(ancillaries)는 셀 외에 팩에 필요한 전장품입니다. 컨택터, 퓨즈, 배터리 제어 보드, 커넥터 등이 들어갑니다. 기존 테슬라 팩은 이게 팩 위로 불룩 솟아 있었습니다. 하지만 사이버캡은 튀어나온 곳이 없습니다. 팩 자체가 평평합니다. 팩 상판이 곧 차체 바닥입니다. 차체를 좌우로 가로지르는 보강 부재인 크로스멤버(cross member) 팩 상판에 직접 용접합니다. 배터리 셀을 담는 외곽 상자인 '인클로저'의 바닥도 강철로 만든 건 처음입니다. 무게는 무거워지지만 강도가 높기 때문입니다. 배터리 셀은 4680, 배터리 팩 구조는 '88S 6P'입니다. S(Series)는 직렬, P(Parallel)는 병렬입니다. 셀 6개를 병렬로 묶은 덩어리 88개를 직렬로 연결했다는 뜻입니다. 직렬 수가 전압을, 병렬 수가 용량을 결정합니다. 실제로 한 팩에 4개의 모듈이 있고, 한 모듈당 셀의 132개며, 22개의 셀이 한 열로 되어있고 총 6개의 열로 붙어있습니다. 맨 왼쪽 모듈의 셀은 132개입니다. → 132 × 4 = 528셀 = 88 × 6. 영상의 “88S6P”와 정확히 맞습니다. 모듈 하나는 22S6P가 됩니다. 배터리팩에는 공간이 여기저기 남아있습니다. 이는 향후 에너지밀도가 더 낮은 'LFP' 배터리를 넣을 때를 위해 남겨둔 것입니다. LFP로 바꾸면 단가를 더욱더 낮출 수 있습니다. 설계 때부터 '향후 부품 교체'까지 염두해 둔 것입니다. EPA 인증 서류상 사이버캡은 326V 전기 아키텍처에 약 48kWh 리튬이온 배터리 팩을 씁니다. 이를 실제 사이버캡에서 본 배터리 구조에 대입하면, 88S × 셀당 공칭 약 3.7V ≈ 326V로 맞습니다. 또 EPA 서류에는 배터리 용량 값이 146으로 기재됐는데 단위를 암페어시(Ah)로 보면, 6P × 셀당 약 24Ah와 맞고 사이버캡의 총 가용용량은 326V × 146Ah ≈ 47.6kWh입니다. 배터리 관리 보드(BMB, Battery Management Board)와 펜트하우스 사이에 하네스(전선)가 없습니다. 팩 내부를 무선 통신으로 연결했습니다. 참고로 BMS(Battery Management System)는 셀마다 전압·온도를 감시하고 충방전을 관리하는 배터리 두뇌입니다. BMB는 모듈마다 붙은 그 감시 기판입니다. 이를 통해 무게를 줄이고, 하네스 고장에서 아예 자유로워졌습니다. 하네스는 자동화하기 매우 지저분하고, 돈이 들고, 고장 납니다. --- 5. 드라이브 유닛과 인버터 모델 3/Y에 쓰이는 4세대 드라이브 인버터와 사이버캡에 쓰이는 5세대 드라이브 인버터를 직접 비교해주었습니다. 부품 수가 눈에 보이게 줄었습니다. 복잡성만큼 값을 못하는 이중화(하나가 고장 나도 버티도록 같은 기능을 두 겹으로 넣는 것)를 지웠다고 합니다. 특히 사이버캡 인버터는 '공급망 안전성'이 크게 올라갔습니다. 모든 부품을 '이중 소싱'으로 받을 준비가 되어 있습니다. 이중 소싱은 같은 부품을 두 공급사에서 살 수 있게 해 두는 것입니다. 한 곳이 막혀도 생산이 멈추지 않습니다. 또한 이 인버터는 12V와 48V를 모두 지원하는 첫 인버터입니다. 사이버캡은 전륜구동을 택했고, 드라이브 유닛을 앞에 매우 꼿꼿하게(upright) 세웠습니다. 주변에 피해야 할 이웃 부품이 많기 때문입니다. 기어비(감속비)는 11:1입니다. 대부분의 테슬라는 9:1입니다. 기어비가 높아졌으므로 최고 속도는 낮아지지만, 모터가 효율 좋은 회전 영역에서 돌 수 있습니다. 이는 고속으로 달리기보다 효율이 중요한 '로보택시'에 적합합니다. 또한 테슬라는 윤활유 및 모터까지 직접 설계해 비용을 낮추고, 효율을 올렸습니다. --- 6. '도장 공정'이 없는 도장 공장 기존의 도장 공장과 다릅니다. 기존의 도장 공정은 '사실상' 사라졌습니다. 원래는 '목적'이 도장 공정 삭제였습니다. 그런데, '언박싱 프로세스'가 도장 공정 삭제의 더 중요한 목적이 되었습니다. 도장 공장이 있으면 패널을 칠하려고 다시 상자 형태로 조립해야 했기 때문입니다. 사이버캡은 플라스틱 패널을 사출로 찍어 낸 뒤, 꺼내지 않고 같은 기계 안에서 그 위에 색이 섞인 폴리우레탄을 부어 얇은 '페인트 층'을 굳혀 입힙니다. 기계에서 나올 때 이미 색이 칠해진 완성 패널입니다. 비유하면, 케이크 시트를 틀에서 구운 뒤, 틀에서 빼지 않고 그 위에 초콜릿 코팅을 부어 굳히는 것과 비슷합니다. 따로 꺼내서 붓으로 칠하는 과정(도장 공장)이 없습니다. 공정 순서 1단계 - 열가소성 플라스틱을 녹여 금형에 밀어 넣어 패널 모양을 만듭니다. 여기까지는 일반 범퍼 만드는 것과 같습니다. 2단계 - 굳은 바탕 패널을 금형 안에 그대로 둔 채, 패널 표면과 금형 벽 사이에 아주 얇은 틈이 생기도록 두 번째 공간으로 넘깁니다. 3단계 - 색 원료를 섞자마자 바로 그 틈에 주입합니다. 원료는 세 가지(이소시아네이트, 폴리올, 색소)가 따로 들어옵니다. 각각 데워진 뒤, 기계의 믹싱 헤드에서 주입 직전에 섞여 곧바로 틈으로 들어갑니다. 이소시아네이트(isocyanate)와 폴리올(polyol)은 둘 다 액체인데, 만나면 화학 반응을 일으켜 단단한 폴리우레탄(PUR)이 됩니다. 섞인 원료가 바탕 패널 표면 위로 흘러 퍼지며 전체를 덮습니다. 반응이 주입 직전에 시작된다고 해서 반응 사출 성형(RIM, Reaction Injection Molding)이라고 부릅니다. 4단계 - 금형 안에서 굳어 '페인트'가 됩니다. 반응이 진행되며 색이 섞인 폴리우레탄 층이 바탕 위에서 그대로 굳습니다. 이 층이 일반 차의 페인트 역할을 합니다. 5단계 - 불량이 생길 부분을 바깥으로 밀어냅니다 원료를 보이는 면에 바로 쏘면 싱크 마크(식으면서 수축해 표면이 움푹 꺼지는 결함), 비침(뒷면 구조가 앞면에 비쳐 보이는 결함), 흐름 자국(원료가 흐른 길이 줄무늬로 남는 결함)이 생깁니다. 그래서 패널 가장자리 바깥에 '여분 공간(오버플로)'을 만들어 두고, 원료와 공기를 그쪽으로 밀어내서 보이는 면을 깨끗하게 만듭니다. 6단계 - 로봇이 여분을 잘라냅니다 금형에서 나온 패널의 가장자리 여분을 로봇이 잘라냅니다(트리밍). 이걸로 색까지 입혀진 완성 패널이 됩니다. 이후 최종 조립에서 코팅 안 한 알루미늄 골격 위에 붙습니다. --- 7. 테슬라의 '기업 문화' 테슬라 팀원들은 혁신의 비결로 '기업 문화'를 꼽았습니다. 팀 사이에 장막도 벽도 '에고(ego)'도 없다고 강조했습니다. 테슬라에 '네 문제', '내 문제'는 없으며 '우리의 문제'만 있다고 말했습니다. 2번에서 인버터에서 따로 열관리 시스템에 전력을 공급하는 설계를 만들 수 있었던 이유도 인버터팀과 열관리팀이 따로 움직이지 않았기 때문입니다. 인버터팀과 열관리팀이 따로 움직이면 각자 자기 박스와 자기 배선을 만듭니다. 팀간의 장벽이 없기에 조직 경계를 넘는 설계가 나왔다는 뜻입니다. 사이버캡에서는 인버터팀이 고전압 시스템과 열관리 시스템의 원가를 낮추는 일을 하고 있습니다. 조직 경계를 넘는 설계가 나왔다는 뜻입니다. --- 8. 앞으로의 미래 마차에서 자동차로의 전환 같은 시기에 있습니다. 일론이 자주 말하듯, 1900년대 초 마차→자동차 전환과 비슷한 시기라고 봅니다. 차를 사는 방식, 이동 방식, 자동차 문화 자체가 바뀔 것입니다. 사람들은 이미 운전하기 싫어합니다. 도로에 나가 보면 다들 앞을 보지 않습니다. 그 자체가 큰 안전 위험이고 통계에도 나타납니다. 사람들은 쉬고 싶어 하고, 운전하기보다 '실려 가기'를 원합니다. 사람들이 두 번째 차를 안 사기 시작하고, 결국은 차를 아예 안 살 수도 있습니다. 뉴욕 같은 대도시는 이미 그렇습니다. 지난 100년 동안 '면허 = 자유'였는데, 이제는 '자율주행 = 자유'가 됩니다. 결국 경쟁은 '마일당 비용'으로 승부가 날 것입니다. 다른 회사들도 성공하길 바란다고 합니다. 자율주행차가 많을수록 세상이 안전해지기 때문입니다. 하지만 쉽지 않을 것이라고 경고했습니다. 테슬라는 소프트웨어만이 아니라 하드웨어, 제조, 운영(orchestration)까지 주 단위로 개선합니다. 다른 자율주행 업체들은 테슬라의 규모를 아직 상상조차 못 한다고 합니다. 여기까지 20년 걸렸고, 역사상 가장 빠르게 규모를 키운 축에 속한다고 합니다. 예전에 본 그래프에서 EV 생산 증가 속도보다 빨랐던 건 아이폰뿐이었다고 합니다. 특인한 점은 직원들이 '질량 혁신'을 강조했다는 점입니다. 브레이크 업계에는 '무게가 무게를 낳는다(weight begets weight)'는 말이 있습니다. 차가 무거우면 캘리퍼가 커지고, 그게 또 무게를 늘리기 때문입니다. 각 팀이 '혹시 몰라' 여유분(마진)을 붙이면, 그 여유분 때문에 차가 무거워지고, 무거워진 차 때문에 다른 팀이 또 여유분을 붙이는 악순환이 생깁니다. '아무도 밀어도 된다고 말해 주지 않으면 한계는 절대 밀리지 않는다.'고 말했습니다. 중국의 원가 압박도 '질량 혁신'으로 이겨낼 수 있다고 말했습니다. --- 제가 쓴 글은 이 영상의 반도 담지 않았지만, 너무 어렵거나 기술적인 내용은 최대한 배제하였습니다. 영어+공학적 지식이 있으시다면, 꼭 원 영상을 보시기 바랍니다. youtu.be/UIrK8oStl-0?si=Md5c…