테슬라 기가펙토리 일론머스크가 그리는 미래

테슬라는 어떤 방법으로 대당 생산성 1위를 달성했는가

 테슬라 사실 대단한 기업이라는 말은 여기저기서 들어봤을 것이다. 워낙 뉴스에 많이 나오고 전기차 시장에 돌풍을 일으킨 기업 혹은 일론머스크라는 이상한 사장이 전기차를 만드는 회사, 주가가 많이 오른 기업? 이 정도의 이미지만이 떠오를 것이다.

테슬라의 대당이익 출처 Refinitiv

 사실 필자 또한 테슬라? 그거 전기차 회사고 주식 많이 오른 회사 아니야? 정도로만 이야기를 했었고 제대로 알고 있었던 건 아니었다. 그 이후 데이터 조사하면서 여러 가지고 깜짝 놀랐었지만 가장 놀랍게 다가왔던 건 테슬라에 대당 이익이 타회사에 비해 한 대당 판매이익이 2배에서 5배 사이로 굉장히 높다는 점이었다.

 그러면서 당연히 테슬라에 대한 궁금증이 생겼고 그들이 적용한 기술인 기가프레스 기가케스팅 그리고 일론머스크가 말하는 수직계열화흐름으로 자연스레 공부하게 되어 오늘은 그에 대하여 한번 소개해 보고자 한다.

 이야기에 들어가기 전에 일론머스크에 대해 이야기해 보자, 사실 기행으로 사람들에게 널리 알려져 있고 그렇게 좋은 평가를 받는 사람은 아니다. 하지만, 한 명의 공학도로 그의 능력하나는 정말 굉장하다 평가한다.

 필자가 학부생 시절 교수님이 했던 이야기가 있는데, "너희들이 공학으로 먹고살게 된다면 나중에 한 번쯤은 정말 엄청난 기술들을 보게 될 거야, 우리는 그런 걸 아트라고 말하고 나는 독일의 기술을 보면서 그런 걸 자주 느꼈단다." 공학으로 밥을 먹고살면서 들었던 이야기 중 지금도 기억에 남는 이야기다. 특히 최근 테슬라에 대하여 공부하면서 그 교수님의 말씀이 떠오르며 와 이게 진짜 아트지라는 말을 육성으로 외쳤던 기억이 난다.

 "전기차를 만들면서 반도체 배터리 모터기술을 연구하고 그와 동시에 자체 운영체제를 통한 자율주행을 완성하면 그걸 스페이스 X의 위성으로 통제하며 그 이후 자동차에서 나오는 배터리로 ESS를 만들어 미국의 전력시장을 일통 한다."

 정확한 발언은 아니지만 일론의 청사진은 저기서 더 나아가 화성 테라포밍까지 이어 진다,  사실 이 이야기는 사실 과거 필자가 한참 학부생이던 당시 16년도에 현역에 있던 공학도나 교수님 또한 "테슬라는 진짜 금방 망할 거다."라는 이야기를 입에 달고 살았던 기억이 난다.

  특히  많은 사람들이 불가능하다는 의견을 내놨고 주식투자 절대 하지 말라는 말을 들었던 것으로 필자는 기억한다. 당시 과제로 일론머스크에 대하여 분석하고 토론했던 사람으로서는 10년 정도 지난 지금 테슬라 쇼크를 일으킨 그의 발자취를 따라가 보면 볼수록 아나는 우물 안의 개구리였구나를 인정할 수밖에 없다.

 그렇다면, 이번글에서는 테슬라의 기가텍사스를 한번 분석해 보고 어떤 방식으로 대단 생산성 최대효율을 달성했는가에 대해 한번 알아보자.

기가 텍사스 공장의 설계 테슬라 유튜브 캡처

 지금 보고 있는 사진은 테슬라의 기가텍사스에서 어떠한 방식으로 자동차를 제작하는가에 대한 유튜브 영상 캡처로 당시 발표영상은 아직도 유튜브에 남아있으니 시간이 된다면 직접 한 번 보는 것을 추천하지만, 오늘은 공학도 적인 시선에서 어떤 기술이 적용되어 있는지 한번 하나하나 톱파보자

  공장은 크게  4층구조로 되어 있으며 배터리 셀 제작시설을 꼭대기층에 만들었다. 사실 전기차에서 가장 가벼운 부품이 베터리셀임을 감안하면 셀제작 시설을 4층에서 둔 것은 가벼운 것들을 고층으로 운송하여 운송비를 최소화하여 1차적으로 비용을 감면하려는 목적으로 보인다.

  그 이후 4층에서 제작된 셀을 모아 3층에서 배터리 팩으로 조립하고, 이후 2층에서 플랫폼 조립 공정에 바로 일체화시켜 버리는 일련에 구조로,  테슬라는 중간중간 운송과정을 직접 나르는 것이 아닌 중력을 통해 바로 아래층으로 전달시켜 효율성을 극한까지 올렸다.

 또한 바디를 기가프레스를 통해 3 부품으로 나눠서 찍어내고 그걸 2층에서 전기차플랫폼과 합쳐 완성하는 원대한 설계는 테슬라 발표에 따르면 대략 재료가 공장에 입고되고 10시간 이내에 차량이 완성되는 말도 안 되는 효율성을 가진 공장이 탄생하게 된 것이다.

 이걸 여타 기업들과 비교하면 현대나 해외 제조사들의 경우에는 다른 공장에서 배터리를 생산하고 그걸 포장해서 배송받고 다시 또 재조립하고 그 과정에서 드는 비용과 인건비자체를 테슬라는 0으로 만들어 버렸고 그 과정에서 배송과정 중 발생할 수 있는 사고나 지연자체가 방지된다는 것이 실제 공장을 운영함에 있어 인재와 위험성을 방지하고 배송 시간을 절약할 수 있다는 것이 무슨 의미인지는 굳이 설명하지 않아도 잘 알 것이라 생각한다.

 놀라운 점은 이뿐만이 아닌데 기존 자동차 하면 항상 나오는 머스크는 포드의 컨베이어벨트를 정면에서 부정해 버렸다. 특히 컨베이어 벨트의 효용성은 사실 대다수의 공장에서 입증되어 업계의 표준으로 사용되고 있으며 전 세계의 공장이 사용한다 해도 틀린 말이 아니다. 하지만 테슬라의 경우 그것을 정면에서 부정하고 공장에 컨베이어벨트를 최소화하고 그것을 대신해 무인운반차인 AGV를 사용해 조립공정에서 전기차 플랫폼을 올린 자동차가 돌아다닌다.

 사실 AGV 조립방식은 기존에도 소수의 공장에서 부품운반을 위해 사용되었지만 대형공장에서 차량 전체를 올린 것은 테슬라가 사실상 처음이다. AGV방식이 정말 새로운 방식은 아니고 단점 또한 있는 방식이지만 최고장점은 생산이 유연해진다는 것으로 크게 2가지 관점에서 기존 공장대비 압도적인 장점을 가진다.

1. 고장의 최소화와 결함시 관리 최적화

 기존 자동차공장의 컨베이어 벨트는 중간에 하나의 차량에 결함이 발생한다면 결함이 발생한 차량은 벨트 끝에 가서야 제거할 수 있었지만 AGV방식의 경우 중간중간에 바로제거하고 라인자체를 굉장히 편하게 관리할 수 있다 그뿐만 아니라 라인이 고장 나서 공장이 멈춰 버리는 사태를 미연에 방지할 수 있다는 점에서 굉장히 효율적인 방식이다.

2. 라인 변경의 자유로움

 사실 공정에 대해 어느 정도 이해 있는 독자라면 1번의 점 같은 경우는 AVG를 구성하고 만드는 가격을 따지면 오히려 공장을 2개 짓는 돈이 들 거라는 생각이 들 수도 있다 하지만 이시스템의 최고장점은 신규차종을 도입했을 때 언제든지 공정을 라인을 바꿀 수 있다는 거다 사실 신규차종을 만들 때마다 새로운 라인을 만들 필요 없이 AVG의 이동방식을 바꿔주는 것만을 공정을 쉽게 바꿀 수 있다는 것이다.  

  혹자들은 이게 왜 굉장한 것이냐 물어볼 수도 있겠지만 사실 신규차종이나 신규 아이템을 공정에서 대량생산 하려면 최소한의 규모가 갖추어져야 생산이 가능한 이유 또한 라인을 새로 구성하거나 전체부품을 바꾸어줘야 해서 개발비대비 압도적인 금액이 든다는 점이 항상 공정을 설계하고 생산기술을 관리하는 엔지니어들에게는 큰 문제였지만, 테슬라의 경우 이러한 레이아웃들이 자유롭게 배치될 수 있다는 점이 굉장한 점으로 생산기술 엔지니어들이 꿈꾸는 레이아웃프리(공장라인의 재배치를 자유롭게 해 실시간으로 설계변형이 가능한 공장) 공장의 완성형을 목도했다 말해도 과언이 아닐 것이다.

 마치며 사실 이러한 공장들의 미래는 리드타임(고객의 주문 납품까지 걸리는 소요시간)을 극도로 줄여서 대당 생산성을 극도로 끌어올릴 수 있다는 점이다 이러한 공장들에 결과가 대당생산성 1위라는 모습으로 나타난 것이라 생각하면 좋을 것 같다.

  물론 이러한 혁신적인 공정은 항상 작용 반작용 현상처럼 리크스를 지고 실제로 21년도에 테슬라또한 모델 3과 모델 S를 47만 대를 리콜했던 기록들이 있고 최근에도 자율주행결함으로 36만 대 정도를 리콜했었다. 과연 테슬라가 이러한 리스크들을 이겨내고 새로운 패러다임을 새울지 아니면 리스크를 관리 못해 파산할지는 초미의 관심사이며 현대자동차 나 여타 전기차 기업들 또한 이러한 패러다임을 따라갈지 아니면 본인들의 새로운 방안을 찾을지 에 대한 전기차 전쟁은 끊임없이 계속될 것이다.

최저가 전기차를 위한 테슬라의 기가프레스

미중 전기차 전쟁의 비수 테슬라 언 박스드 프로세스