조선일보

※디코드(decode): 부호화된 데이터를 알기 쉽도록 풀어내는 것. 흩어져 있는 뉴스를 모아 세상 흐름의 안쪽을 연결해 봅니다.

차량용 반도체 공급부족으로 자동차회사마다 난리입니다. 작년 말부터 사태가 심각해지면서, 이제는 생산을 줄이거나 공장을 멈추는 회사도 나오고 있죠.

테슬라에 맞서는 현대자동차의 신형 전기차 ‘아이오닉5’는 고객에게 인도되기도 전에 생산 차질을 빚고 있습니다. 코나와 아이오닉5를 생산하는 현대차 울산1공장은 지난 7일부터 오는 14일까지 가동을 중단합니다. 코나는 전방 카메라 반도체, 아이오닉 5는 PE(Power Electric) 모듈 부족 때문이라는군요. 1주일간 휴업하면 코나는 6000대, 아이오닉5는 6500대 가량 생산 손실이 발생할 것으로 보입니다. 현대차의 다른 공장도 반도체 부족 때문에 가동률을 떨어뜨리거나 일부 휴업을 검토 중입니다.

그런데 테슬라는 세계적인 반도체 부족 사태에 영향을 별로 안받은 것 같습니다. 지난 1분기에 18만338대를 생산해 18만4800대를 판매했는데요. 월가 전망을 10% 초과했습니다. 분기 기준으로 사상 최대 판매였습니다. 2분기엔 생산이 더 늘어날 것 같습니다.

한국 시장에서도 지난 1분기 전기차 판매 1위는 작년에 이어 여전히 테슬라였습니다. 3232대가 팔렸고요. 이 중 3201대가 ‘모델3’였습니다. 반면 현대 코나는 984대, 기아는 니로 873대, 쏘울 27대로, 현대·기아차를 합쳐도 테슬라의 절반 수준입니다. 테슬라의 국내 판매는 앞으로 더 빨리 늘어날 것 같은데, 현대차의 전략무기 아이오닉5는 제때에 충분히 공급도 되지 못할 위기에 빠진거죠.

그렇다면 왜 이렇게 됐을까요? 똑같이 반도체 공급부족 사태를 맞았는데, 왜 현대차 등 기존 자동차회사의 일부 차종은 생산이 중단되고, 테슬라는 오히려 생산이 늘어나고 있는 걸까요?

그 이유를 3가지로 분석해 보겠습니다. 그리고 그 다음으로는, 3가지 이유가 앞으로의 자동차산업에 어떤 일을 초래할지를 다시 3가지로 전망해 보겠습니다.

그럼 같은 반도체 공급부족 사태에서, 왜 현대는 생산이 일부 중단되고, 테슬라는 생산이 급증했는지에 대한 이유 3가지부터 시작합니다.

◇1. 테슬라는 자체 운영체제(OS) 갖추고 통합제어. 구조 단순하고 반도체도 적게 들어가... 다른 자동차회사는 자체 OS 없고 기능제어도 분산. 구조 복잡하고 반도체도 많이 들어가

테슬라의 주력차종인 모델3, 모델Y와 다른 자동차회사 차량은 겉으로 보기엔 비슷하지만, 차량 기능의 제어 방식에 큰 차이가 있습니다. 이것이 차량용 반도체 부족 사태에서 테슬라가 영향을 덜 받을 수 있는 핵심 이유입니다.

예를 들어 모델3는 차량의 거의 모든 기능을 단 5개의 전자제어유닛(ECU)이 수행합니다. 반면 다른 회사 차량들은 기능이 단순한 차는 ECU가 30~40개, 기능이 많은 차는 70~100개 정도 됩니다. 즉 테슬라는 중앙의 통합제어장치 몇 개가 차량 기능을 모두 담당하는 반면, 다른 회사 자동차는 그런 제어장치가 차량의 각 기능 부위별로 흩어져 제각각 움직인다는 거죠.

그래서 어떤 일이 발생할까요? 마이크로컨트롤유닛(MCU)이라는 반도체로 설명해 볼게요. MCU는 기능을 제어하는 역할을 합니다. 자동차에 쓰이는 반도체 가운데 개수가 가장 많은 편입니다. 특히 자동차에서 MCU를 가장 많이 쓰는 보디콘트롤(도어·에어컨·파워스티어링 제어 등)을 예로 들면요. 모델3는 MCU가 딱 4개 들어갑니다. 반면에 다른 회사 차량은 같은 기능을 구현하는데 필요한 MCU가 최소 수십개에서 많으면 100여개나 되지요.

그런데 지금 MCU 시장이 매우 위태롭습니다. 글로벌 1,2,3위 업체가 전부 주력 공장의 정전·화재로 큰 생산손실을 입고 있는데다 복구도 늦어지고 있거든요. 테슬라는 대당 4개의 MCU가 들어가는데 다른 회사 차량은 그 10배 이상이 들어간다면, 어느 회사가 반도체 부족 사태에서 유리할까요? MCU를 훨씬 적게 쓰는 테슬라 쪽이 유리하겠지요.

◇2. 테슬라 주력은 모델3와 Y뿐이라 필요한 반도체 숫자 적어... 다른 자동차회사는 내연기관차부터 전기차까지 수백가지 경우의 수

제품 공급의 효율과 안정성을 높이는 가장 쉬운 방법은 제품 가짓수를 줄이는 겁니다. 테슬라의 제품군은 모델3, 모델Y, 모델X, 모델S 등 4가지 밖에 안됩니다. 게다가 지난 1분기에는 주력이자 보급형인 모델3와 모델Y만 생산하고, 고급형인 모델S와 모델X는 재고 떨어내기만 한 것으로 보입니다.

게다가 테슬라는 전기차만 만들죠. 즉 단 두 종류에 그것도 전기차만 만들면 됩니다. 두 차종의 통합전자제어 설계는 거의 유사하기 때문에, 반도체 부품 공급의 관점에서 볼 때 테슬라는 단 한 개의 차종에 들어가는 반도체 부품만 신경쓰면 됐던 것이나 마찬가지입니다.

반면에 기존 자동차회사들은 이보다 훨씬 복잡하죠. 주력인 내연기관차만 종류가 수십가지입니다. 모델마다 전자제어 설계가 제각각인 것이 많아서, 차종마다 들어가는 반도체도 서로 다를 수 있습니다. 같은 모델이라 해도 사양별로 들어가는 제어기능이 달라지기 때문에, 여기에 맞춰 또 부품 공급을 조절해야 합니다. 경우의 수를 합치면 최소 수백가지는 나오겠죠. 이런 복잡한 경우를 모두 대비해 공급망을 관리하는게 쉬울까요? 아니면 한두 차종의 공급망만 집중 관리하는게 쉬울까요?

◇3. 테슬라는 핵심칩 직접 설계하기 때문에 공급망도 파악... 다른 자동차회사는 반도체 업체와 직거래 안하기 때문에 관리능력 부족

또하나 중요한 것은 테슬라는 자사 차량의 통합전자제어 시스템은 물론, 핵심칩까지 직접 설계한다는 것입니다. 이것의 강점은 처음부터 통합제어에 중점을 뒀기 때문에 대당 필요한 반도체 숫자를 최대한 줄일 수 있고요. 통합제어에서 빠지는 일부 기능을 구현하기 위해 반도체를 추가로 쓰더라도, 그 반도체는 단순 기능에 공용·범용화가 가능한, 즉 값싸고 구하기 쉬운 것으로 대부분 대체할 수 있다는 겁니다. 이미 중앙에서 대부분을 통합제어하기 때문에, 국지적으로 사용되는 일부 반도체는 단순기능에 그칠 것이고, 그렇다면 전용품을 쓰지 않아도 된다는거죠. 이런 식으로 조달 코스트는 낮추면서 공급 안정까지 기할 수 있습니다.

그리고 테슬라 스스로 전자제어·반도체 설계를 했기 때문에 관련 부품 공급망도 잘 파악할 수 있겠죠. 테슬라는 대형부품업체를 거치지 않고 반도체업체와 직거래하는 것도 많다고 합니다. 기존 자동차회사들은 반도체 회사와 직거래하지 않지요. 큰 부품업체가 반도체회사로부터 단품을 받아 세트부품을 완성한 뒤 그것을 자동차회사에 납품하는 식이죠. 따라서 자동차회사들은 자기들에게 필요한 반도체 부품의 공급망 전체를 직접 파악하기가 어렵습니다.

이런 3가지 이유로 테슬라가 글로벌 차량반도체 부족 사태에서도 지난 1분기 오히려 분기별 사상최대 판매를 기록했고, 또 앞으로도 다른 회사보다 생산손실을 덜 입을 가능성이 있어 보입니다. 다음으로는 이런 이유들이 조만간 자동차산업에 어떤 일을 초래할 것인지를 3가지로 예측해 보겠습니다.

◇1. 기존 회사가 전기차의 하드웨어 성능만 따라간다고 테슬라 이길 수 있는게 아니다

이번 사태는 기존 자동차회사들이 테슬라의 성능이나 주행거리만 따라간다고 해서 테슬라를 이길 수 있는 문제가 아니라는 것을 보여줍니다.

우선 기존 자동차회사들의 전기차 생산에서 반도체 부족사태가 얼마나 치명적일 수 있는지가 잘 나타났죠. 반도체 공급부족이 장기화되거나 재발한다면, 기존 자동차회사의 전기차 생산은 언제든 중단되거나 혹은 더 높은 비용을 치러야 할 수 있습니다. 이 모든 것이 자동차회사의 전기차 경쟁력을 떨어뜨릴 수 있습니다.

그런데 테슬라의 반도체 공급 부분의 강점은 다른 자동차회사가 쉽게 따라하기가 쉽지 않습니다. 따라가려면, 차량제어 설계를 테슬라처럼 소수정예의 반도체가 중앙에서 통합제어하는 방식으로 뜯어고쳐야 하는데, 이게 빨리 되는게 아니기 때문입니다. 업계에 따르면 기존 자동차회사 중 가장 빠른 곳도 2024~2025년은 돼야 현재 테슬라 수준의 통합제어가 가능한 차량을 내놓을 수 있을 것 같습니다. 그럼 테슬라는 앞으로 3~4년동안 가만히 있을까요? 지금보다 더 단순하고 통합된 전자제어 시스템으로 발전해 나가겠죠.

게다가 기존 자동차회사들은 테슬라와 같은 고가(高價)의 통합전자제어 시스템을 자사의 모든 차량에 다는게 쉽지 않습니다. 테슬라는 차종이 몇 개 안되고, 사실상 전 차종이 프리미엄 모델이기 때문에 대당 수백만원짜리 통합전자제어 시스템을 달 수 있죠. 하지만 기존 자동차회사는 원가 부담 때문에 일부 고급차를 제외하면 이런 비싼 시스템을 달기 어렵습니다. 즉 테슬라 방식이 차량제어 시스템의 미래라는 것은 기존 자동차회사들도 예전부터 알고 있었지만, 현실적인 제약 때문에 빨리 본격화하지 못했던 것이죠.

◇2. 전자제어·핵심반도체와 소프트웨어는 한 몸... 소프트웨어 실력 뛰어난 회사가 그렇지 못한 회사의 전기차 성능 누를 수도

또하나 중요한 것은 테슬라가 이런 통합전자제어 시스템과 핵심 반도체를 설계하기에 앞서, 자사 차량의 운영체제(OS) 즉 소프트웨어의 근간을 ‘먼저’ 세웠다는 것입니다. 다시 말하면 테슬라의 통합전자제어 시스템은 자사의 OS와 한 몸으로 움직이는데, 굳이 무엇이 더 중요한지를 따지자면 소프트웨어가 더 중요하다는 겁니다.

다른 자동차회사들의 경우 아직까지 차량 기능의 전자제어조차 기능별로 분산돼 있고요. OS도 각 기능마다 제각각인 경우가 많습니다. 현재로선 제어와 OS의 통합 관리는 커녕, 각각의 하드·소프트웨어조차 그것을 납품하는 부품회사들에 대부분 맡겨왔다는 거죠.

반면에 테슬라는 이미 자신들이 소프트·하드웨어가 통합된 고유의 전자제어 플랫폼을 완비했기 때문에, 앞으로도 이 기술의 효율을 높이고 비용을 낮추는 것을 더 빨리 더 쉽게 할 수 있습니다. 왜냐하면 핵심기술을 자신들이 훤히 꿰고 있으니까요.

또 소프트웨어를 장악한 회사가 하드웨어 성능도 더 쉽게 높일 수 있는 쪽으로 자동차 개발 환경이 바뀌고 있는 중인데요. 하드웨어 향상의 상당 부분을 소프트웨어 업데이트만으로 해결할 수 있게 된다는 것이죠. 반대로 소프트웨어를 장악하지 못한 자동차회사는 이런 것을 뜻대로 못할 수 있고요. 이는 고스란히 제품 경쟁력 하락으로 연결될 수 있습니다.

이게 무슨 의미인지를 예를 들어 설명해볼게요. 테슬라의 최신차량인 모델 Y에는 기존보다 향상된 열관리 시스템이 들어가 있습니다. 열관리 시스템의 성능이 좋아지면 배터리 용량을 늘리지 않고도 더 먼 거리 주행이 가능해집니다. 배터리는 너무 추울 때는 히팅을 해줘야 하고, 너무 더울 때나 배터리 사용으로 온도가 올라갈 때는 따로 쿨링을 해줘야 합니다. 또 전기차는 에어컨 뿐 아니라 히터도 전기를 써야 하지요.(내연기관차는 대개 엔진 열을 이용하기 때문에 히터를 틀 때 전기를 따로 쓰지 않음) 이런 모든 ‘열관리’의 효율을 조금이라도 높이면, 그만큼 배터리의 전기를 덜 써도 되고, 그게 전부 주행거리 향상으로 이어질 겁니다. 그런데 모델Y의 열관리 시스템은 통합전자제어와 연동돼 있어서, 무선업데이트를 통해 성능을 개선할 수 있도록 설계돼 있습니다.

이게 무슨 말인가 하면, 배터리를 추가하지 않더라도 향후 열관리 시스템의 소프트웨어가 더 향상되면, 소프트웨어 업데이트만으로도 주행거리 향상을 기대할 수 있다는 겁니다. 반대로 어떤 다른 자동차회사가 처음에는 테슬라 전기차와 비슷한 주행거리의 전기차를 판매했더라도, 소프트웨어 업데이트를 통한 열관리시스템 향상을 할 수 없다면, 판매 이후에 테슬라와의 주행거리 격차가 벌어지는 결과를 낳을 수도 있겠지요.

위의 설명이 어렵다면, 그냥 스마트폰으로 치환해 생각해보셔도 좋습니다. 비슷한 하드웨어 성능을 가졌더라도 OS 즉 소프트웨어가 다르면 성능이 달라질 수 있고, 특히 사용자 경험의 만족도에서 차이가 날 수 있겠지요. 같은 OS를 쓰더라도 소프트웨어적으로 디바이스와의 최적화를 더 잘한 스마트폰이 만족도가 더 높을 겁니다. 또 같은 용량의 배터리를 탑재한 스마트폰이라도, 소프트웨어로 배터리를 어떻게 관리하느냐에 따라 배터리 지속시간에서 상당한 차이를 보일 수도 있지요. 전기차도 앞으로는 소프트웨어와 하드웨어의 통합능력, 특히 소프트웨어 능력이 제품의 전체 만족도를 더 좌우하게 될 것이라는 얘기입니다.

테슬라는 열관리 시스템 이외의 다른 부분에서도 계속해서 소프트웨어로 하드웨어 성능을 향상시키려 하겠죠. 반면 다른 자동차회사는 아직 이런 기술을 구사할 여건이 안됩니다. 통합전자제어와 OS 양쪽 모두를 완비해야만 가능한데, 기존 회사들은 아직 어느 한쪽도 충분히 갖추지 못했기 때문이죠.

테슬라가 차량의 통합제어와 관련해 소프트웨어부터 하드웨어까지 전부 내재화하는 이유가 여기에 있는 겁니다. 즉 스스로 모든 기술을 통제함으로써 가장 높은 경쟁력을 내겠다는 것인데요. 결국 소프트웨어로 자동차의 모든 것을 제어하는, 소프트웨어가 경쟁력의 핵심인 쪽으로 계속 나아가고 있는 겁니다.

◇3. 전자제어와 반도체·소프트웨어 통합설계 늦어지면 중국 전기차에도 밀릴 수 있어

현재 폴크스바겐·도요타도 자체 OS를 개발하고 테슬라처럼 소수정예의 고성능 반도체가 중앙에서 차량의 전기능을 통합제어하는 식으로 시스템을 바꾸고 있습니다. 완벽하진 않지만 어느정도의 통합제어가 가능한 차량은 1~2년 뒤부터, 현재의 테슬라 수준 차량은 3~4년 뒤쯤 나올 것으로 보입니다.

하지만 차량기능의 전자제어와 관련된 소프트·하드웨어를 모두 자체 개발한 테슬라와 달리, 기존 자동차회사들은 다른 어려움도 많습니다. 기존에 이미 많은 차종들이 있기 때문에, 테슬라처럼 백지상태에서 시작하는 것보다 중간에 뜯어고치는게 더 어렵고요. 테슬라는 반도체 공급망을 처음부터 자신들에게 맞게 구축할 수 있었지만, 자동차회사들은 오래전부터 수많은 전자제어유닛을 각각의 부품업체들로부터 납품받아 왔죠. 이를 테슬라처럼 자동차회사가 전격적으로 주도해 개발하게 되면 완성차·부품업체 관계의 근간이 흔들리게 될겁니다. 테슬라처럼 전자제어의 OS·하드웨어를 장악한 자 중심으로 업계의 질서와 공급망이 재편되겠죠. 그 과정에서 부품업체와 자동차업체 간에 충돌과 복잡한 상황이 발생할 수도 있습니다. 또 크고 작은 반도체 업체, 보쉬·콘티넨털 같은 메가서플라이어, 그리고 완성차업체 등이 생각하는 미래가 저마다 다를 수 있을 겁니다.

현대자동차도 비슷한 준비에 나선 상황입니다. 하지만 테슬라처럼 차량제어의 하드·소프트웨어 통합 기술을 자체적으로 모두 개발하는건 쉽지 않아보이고요. 외부와의 협업을 통해 해결해 나갈텐데, 문제는 그 수준이 어느정도일지가 되겠지요. 눈에 안보이는 통합전자제어와 OS 부문의 혁신이 있어야만, 현대 전기차의 진정한 경쟁력이 갖춰지게 될 것이라 봅니다. 소프트웨어를 통해 하드웨어 성능까지 계속 업그레이드되는 전기차에 맞서, 그게 안되는 전기차로만 승부한다면 다른 부분의 성능이 아무리 뛰어나도 경쟁이 쉽지 않을 수 있습니다.

이게 잘 안된다면, 테슬라에만 밀리는게 아니라 중국에도 밀릴 가능성이 있습니다. ‘대륙의 테슬라’로 불리는 전기차 스타트업 ‘샤오펑’을 비롯해 중국 전기차 회사, 혹은 기존의 중국 자동차회사들도 향후 경쟁력 핵심이 통합전자제어와 OS 즉 하드·소프트웨어의 통합경쟁력이 될 것이라는 것을 잘 알고 있고, 이미 이 방향으로 많은 준비를 하고 있거든요. 엔비디아의 차세대 AI칩을 샤오펑이 제일 먼저 탑재하기로 하는 등 반도체회사와의 협력관계에서도 앞서 나가는 측면이 있습니다.

또 ‘중국의 구글’ 바이두와 ‘중국의 GM’ 지리자동차가 합작해 전기차를 만들 예정이지요. 지리는 이미 자회사 볼보와 함께 테슬라와 유사한 통합전자제어시스템을 발전시켜 나가고 있습니다. 거기에 바이두의 AI·소프트웨어 기술력까지 합쳐지면, 조만간 하드·소프트웨어 통합 경쟁력도 높아지게 될 것입니다.

테슬라에서도 말씀드렸듯, 차량의 통합전자제어시스템을 설계하기에 앞서 그 근간인 소프트웨어 즉 OS의 설계를 제대로 하는게 중요한데요. 소프트웨어 설계와 핵심 반도체의 설계 능력은 이미 중국이 한국보다 뛰어날지도 모릅니다. 자율주행차 뿐 아니라, 전기차의 하드웨어 경쟁력조차도 결국엔 소프트웨어가 규정하게 될겁니다. 테슬라만 위협인게 아닌거죠. 소프트웨어 실력으로 무장한 중국 전기차에 한국이 앞으로 어떻게 대처할 것인지도 깊이 생각해봐야 할 것 같습니다.

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