경쟁력이 높은 전기자동차(EV)를 개발하려면 가솔린차의 연비에 해당하는 “전력소비율”의 효율 개선을 빼놓을 수 없다. Toyota는 Denso와 Aisin, 미쓰비시중공업(三菱重工業) 등 그룹 안팎 거래처의 노하우를 집결한다. Denso와는 파워반도체 기판을 재검토해서 전력 효율을 10% 개선하고, 미쓰비시중공업과는 로켓 기술을 응용한다. Toyota는 EV를 전제로 신기술을 잇달아 도입한다.

◆ Denso와 SiC제 파워반도체를 도입

우선 주목해야 하는 것은 Denso와의 협업이다. MarkLines에 따르면 Denso는 EV 모터의 회전속도를 제어하는 “인버터”로 글로벌시장 점유율 40%를 자랑한다. 최근 Denso는 SiC제 파워반도체를 사용한 인버터를 개발했다.

SiC 파워반도체는 기존 Si계열보다 소비전력을 50% 줄일 수 있는 것이 특징이다. 파워반도체의 전력손실은 차량 전체에서도 큰 편에 속하기 때문에 이것 만으로도 EV는 기존보다 10%나 높은 에너지 효율 향상을 목표로 할 수 있다고 한다. 단순 계산으로 같은 배터리용량이라 하더라도 항속거리를 10% 연장할 수 있게 된다.

Denso는 차세대 반도체의 소재로 SiC 결정부터 개발을 추진한다. 고순도의 가스원료로 결정을 합성하는 “가스법”을 사용함으로써 결정의 성장속도는 업계 평균 대비 10배 이상이 될 것이라고 한다.

스위스의 반도체 메이커 STMicroelectronics 등이 선행하고 있는 8인치(200mm) 웨이퍼 제조에도 대응한다. 실현되면 기존 6인치 웨이퍼보다 생산효율이 향상되어 비용절감에도 기여하게 된다.

◆ Aisin의 e-Axle은 2027년에 부피 50% 실현

EV의 동력원에 해당하는 “e-Axle” 개량의 메인을 담당하는 것이 바로 Toyota Group의 Aisin이다. Aisin과 Denso, Toyota가 공동 투자하는 e-Axle 개발회사 BluE Nexus가 담당한다. e-Axle의 개선의 핵심은 소형화와 경량화다. 이 두 가지가 이루어지면 항속거리를 연장하거나 차량 실내공간을 확대할 수 있다. Aisin은 순차적으로, 차세대 제품을 개발해 나갈 계획이다. 2027년에 투입할 예정인 “3세대”는 기존 1세대에 비해 출력을 동일 규격으로 유지하면서 부피를 절반으로 줄일 수 있을 전망이다.

◆ 미쓰비시중공업의 로켓 기술

전력소비율 개선을 위한 총력전은 Toyota Group 내 대응에서 그치지 않는다. 미쓰비시중공업과는 공동으로 로켓의 기술을 응용한 공기저항 저감에 대응한다. 로켓에는 공기에 의한 마찰 등으로 인해 발생하는 열로부터 기체를 보호하는 기술을 사용하고 있다. 차체 표면이 보다 기류를 제어할 수 있도록 처리하는 노하우를 Toyota의 EV에 응용할 방침이다.

Toyota가 “3년 후 실용화를 목표”로 하는 해당 기술이 도입되면 수치가 작을수록 공기저항이 적음을 나타내는Cd값을 0.1 수준으로 낮출 수 있을 전망이라고 한다. 0.25 이하로 세계 최고 수준을 실현한 EV 1위는 M-Benz의 고급 세단 《EQS》가 0.2이며, Hyundai 《IONIQ6》가 0.21 정도다. M-Benz는 Cd값이 0.17인 콘셉트카 《EQXX》를 2022년에 발표하고2025년에 출시할 예정이다.

Toyota와 미쓰비시중공업의 기술이 실용화되면 차체 소재와 형태에 관계없이 사용할 수 있을 전망이며, EV 디자인성을 보다 향상시키는 계기가 될 것이다. Toyota는 개발 속도에 자신감을 보였으나 모든 것이 예정대로 이루어질지 의문을 갖는 견해도 있다. Mitsubishi UFJ Morgan Stanley의  이와이 토오루(岩井徹) 담당자는 BluE Nexus에 대해 “개발 속도에 불안함이 있다”고 설명한다.

BluE Nexus는 Aisin과 Denso가 각각45%씩 투자하고 있으며 나머지 10%를 Toyota가 투자하고 있다. 이와이 담당자는 “경영 밸런스를 취한 결과 의사결정이 늦어질 가능성이 있다”고 지적한다. 게다가 어느 회사가 주도권을 쥘 지를 명확하게 하기 위해 “협업의 형태를 재검토해야 할 필요가 있을지도 모른다”고 설명했다.

Toyota는 연비 개선에서 글로벌 1위를 유지해왔다. 전력소비율에서도 그 노하우를 활용할 수 있을까. 거래처의 힘을 모으는 종합력과 실행 속도가 필요하다.