테슬라 파워의 원천

통합 ECU의 충격

미국 테슬라의 기술력은 어느 정도일까? 실력을 확인하기 위해 테슬라의 첫 본격 양산차 ‘모델3’를 구입해 분해해 봤다. 연간 50만대 규모를 계획하고 있는 전기자동차(EV)의 내부를 보고 가장 크게 놀란 것은 자율주행만이 아니라 차량 전체를 제어하는 통합 ECU(전자제어유닛)다. 3kg에 미치지 못하는 ‘두뇌’는 테슬라의 파워의 원천이다. 동시에 자동차업계의 부품공급망(서플라이체인)을 완전히 바꿀 영향력을 갖는다.

Part 1. 테슬라의 전자플랫폼
도요타나 폭스바겐보다 6년 먼저 이상형 플랫폼 도입

신형 EV나 자율주행 개발에 주목이 집중되고 있는 테슬라. 그러나 테슬라의 파워의 원천은 다른데 있다. 차량탑재 전자플랫폼(기반)이다. 기존의 자동차업체가 25년 이후에 도입 예정인 ‘이상형’ 플랫폼을 빨리 도입했다. 이 실용화는 자동차업계의 기존 서플라이체인을 붕괴시킬 가능성을 안고 있다.

“우리 회사는 불가능하다”. 어느 국내 자동차업체의 기술자가 테슬라의 차량탑재 컴퓨터를 보고 백기를 들었다. 테슬라는 양산 중인 EV ‘모델3’나 ‘모델S’ 등에 ‘HW3.0’이라는 차량탑재 컴퓨터를 탑재한다. 내장하는 반도체를 자사 개발해 자율주행과 인포테인먼트 등의 기능을 통합 제어하는 ECU의 역할을 일임했다.

미국 Aeva, 도플러 효과를 통해 FMCW 방식 채용

현재 자율주행 등을 상정해 저비용 LIDAR을 개발하려는 스타트업 기업이 전세계에서 많이 등장하고 있다. 그러한 기업의 하나인 미국 Aeva가 소형 LIDAR ‘Aeries’의 제품 사진을 19년 12월에 공개했다. Aeva는 미국 애플에서 자율주행용 센서 개발 등을 담당했던 2명의 기술자가 17년에 창업한 기업이다. 대형 자동차업체인 독일 아우디와 포르셰(Porsche SE) 등 폭스바겐 그룹의 기업이 많이 출자. 지금까지 약 4,850만 달러를 조달했다.

현재의 자율주행차에서 사용되고 있는 LIDAR는 레이저 빔을 모터로 기계적으로 스캔시키는 메커니컬 LIDAR가 주류다. 그러나 모터로 구동하는 가동부가 있으면 비용이 높아진다. 때문에 본지가 16년 4월호에서 소개한 것처럼 가동부를 없앤 메카레스(Mechaless) LIDAR가 차세대 방식으로서 기대를 받고 있다. 메카레스 LIDAR라면 수만 엔의 가격을 실현할 수 있을 것으로 보고 있다. 실제로 Aeva는 이번 LIDAR의 양산 가격은 500달러 이하로 억제했다.

Aeva의 LIDAR의 특징은 거리 계측 원리에 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식을 이용하고 있다는 것이다. 현재의 LIDAR의 대부분은 거리 계측에 빛의 도달시간을 이용한 ‘ToF(Time-of-Flight)’ 방식을 이용하고 있다. 

벤처기업이 도전하는 의료기기의 ‘상식’ 파괴

지금까지 촬영이 어려웠던 미세혈관을 조영제 없이 볼 수 있다. 지금까지의 의료기기 ‘상식’을 깨기 위해 벤처기업이 도전하고 있다. 빛을 조사(照射)해 초음파를 발생시키는 ‘광 초음파 기술’이 열쇠를 쥐고 있다.

가는 혈관을 이미지진단장치로 촬영할 경우 조영제를 체내에 주입하는 경우가 많다. 벤처기업 Luxonus가 이 의료기기의 ‘상식’을 깨기 위해 도전한다. ‘광 초음파’라고 불리는 기술을 이용해 미세 혈관 등을 3차원(3D) 이미지로서 촬영하는 장치를 개발하고 있다.

광 초음파 기술은 펄스광(光)을 조사해 발생한 초음파를 센서로 수신해 이미지화하는 기술이다. 혈관의 경우는 적혈구 속의 헤모글로빈이 펄스광을 흡수해, 적혈구가 열 팽창해 발생한 초음파를 수신한다. 장치에 손을 갖다 대면 5분 정도에 손의 혈관을 촬영할 수 있다. “조영제가 불필요하고 게다가 직경 0.2mm 정도의 혈관까지 비출 수 있다. 이 정도로 가는 혈관을 촬영할 수 있는 장치는 없다”라며 Luxonus의 아이소(相磯) 사장은 자신 있게 말한다.

혈관의 촬영에 대해서는 유방암 검사나 치료에 이용할 수 있을 가능성이 있다. 암세포는 정상세포보다도 많은 영양이 필요하기 때문에 주위에 새로운 혈관을 만든다. “광 초음파 기술에 의한 촬영을 통해 판명된, 혈관이 많이 모여 있는 장소를 

비용 반감으로 거리 1.3배, 2020년말에 투입

연료전지차(FCV)를 ‘보통의 자동차’로 만든다. 도요타자동차가 20년 말에 시장에 투입할 예정인 차기 FCV ‘MIRAI(미라이)’에 부여된 최대 사명이다.

도요타가 초대 미라이를 투입한 것은 14년 12월. ‘보통의 자동차’가 되지 못한 가장 큰 원인은, “팔면 팔수록 적자다”(도요타 관계자)라고 말할 정도로 연료전지(FC) 시스템의 비용이 비싸다는 것이다. 차량의 판매 가격은 보조금 적용 후에 약 500만엔이다. 발매한지 5년 이상 지난 이 고급차의 누계 판매 대수는 전세계에서 1만대 정도에 그친다.

도요타는 20년 무렵 이후에 FCV를 세계에서 연간 3만대 이상 판매한다는 목표를 제시했다. 그 목표를 달성하는데 있어서 열쇠를 쥐고 있는 차기 미라이는, 시스템 비용을 초대 미라이보다 절반으로 줄이는 것을 목표한다.

차기 미라이의 개발은 순조로울까? 도요타의 다나카(田中) 치프 엔지니어에게 상황을 물었다. 다나카 씨는 초대 미라이 개발에서도 치프 엔지니어를 맡았었다.

다이세이건설, 미생물 ‘N23주’ 발견

다이세이건설은 지하수 환경 기준에서 정한 복수의 오염 물질을 동시에 분해하는 세계 첫 미생물 ‘N23주’를 발견했다. 최근에 규제가 강화되고 있는 일사다이옥산(1,4-dioxane), 염화비닐로 오염된 지하수를, 정부가 정한 환경기준치 이하로 저비용으로 정화한다.

환경성은 ‘지하수의 수질 오염에 관한 환경 기준’에서 28종류의 오염 물질에 대해 농도의 기준치를 정하고 있다. 그 중에 17종류의 유기성 화학물질에서는 미생물을 이용한 정화 방법이 있었다. 그러나 하나의 물질의 분해에 뛰어난 미생물뿐이었다. N23주는 17종류 중 12종류를 분해할 수 있다고 확인했다.

일사다이옥산이나 염화비닐 등 9종류의 유기성 화학물질을 물 1L당 1mg씩 포함한 모의 오염 지하수 분해 시험에서는 하루에 모든 물질을 0.001mg미만까지 줄였다. 또한 일사다이옥산의 분해 능력은 세계 제일을 자랑한다. 물 1L에 1000mg 포함된 일사다이옥산을 48시간 이내에 0.05mg미만까지 줄인다.

오염물에 의한 지하수의 정화에서는 보통 오염 농도가 낮아짐에 따라서 분해가 늦어진다. 

사람과 사회의 디지털화 세계
가와무라 료타로(川村 龍太郞); NTT서비스이노베이션종합연구소 소장

앞으로 10년 또는 20년 후, 과연 인류는 디지털기술 발전의 위력을 어디에 활용할 것인가? Society 5.0과 같이 세계의 시스템에 큰 변환기가 찾아올 것으로 예측되고 있는 가운데, 오랜 기간 이어져온 자본주의 사회가 사라질 가능성도 제기되고 있다.

사물 및 사람과 관련된 디지털화에 대해 최근 30~40년의 역사를 되돌아보면 1985년경, 전자메일이 등장해 커뮤니케이션에 이용되기 시작했다. 이것은 사람을 중심으로 디지털화가 발전했다고 말할 수 있을 것이다.

이후, 1995년경부터 인터넷이 등장했고, 동시에 상품, 타임테이블, 지도와 같은 생활 및 서비스 향상으로 직결되는 사물에 대한 정보의 디지털화가 가속화된다. 2005년경부터는 SNS를 통해 사람의 새로운 커뮤니케이션 시대가 도래, 현재는 2015년경부터 시작된 IoT와 AI를 통한 사물의 디지털화 시대이다. 이처럼 디지털화의 역사를 돌이켜보면 우리들은 사람과 사물의 디지털화를 교대로 반복하는 형태로 활용해왔다고 볼 수 있다.

이러한 반복된 형태를 바탕으로 최근 IoT의 발전 상황을 보면, 앞으로는 다시 사람의 디지털화가 도래할 것이라고 예상된다.

에너지 매니지먼트에 공헌

국제사회에서는 지속 가능한 개발 목표인 SDGs나 지구온난화 대책의 국제적인 규약인 ‘파리협정’이 채택되었다. 경제 성장과 사회∙환경 과제 해결의 양립을 위해 기업에도 적극적인 행동이 요구되고 있다. 후지전기도 파리협정에 근거한 일본의 지구온난화 대책 계획 등을 바탕으로 사회∙환경 과제 해결에 착수하고 있다. 후지전기가 개발하고 제품화하는 파워반도체는 에너지의 안정 공급, 자동화, 에너지절약과 같은 중요한 가치를 창출하는 파워일렉트로닉스 기기에 있어서 키 디바이스다. 본 특집에서는 후지전기의 파워 반도체에 대해 최신기술 및 제품을 소개한다.

• [특집을 내며] 에너지 매니지먼트를 가능하게 하는 파워반도체
• [현상과 전망] 파워반도체의 현상과 전망
• 제7세대 ‘X시리즈’ IGBT-IPM
• 제2세대 SiC 트렌치 게이트 MOSFET
• 제2세대 SiC 트렌치 게이트 MOSFET 탑재, All-SiC 모듈
• 차량탑재 에어컨용 IPM