최저가 전기차를 위한 테슬라의 기가프레스

기가프레스란 무엇이고 세상을 바꿀 수 있을까?

 필자는 테슬라 유튜브를 구독하고 자주 챙겨보곤 한다. 테슬라 같은 경우 컨퍼런스 자체를 상당히 흥미롭게 진행하는 기업이라 생각하는데, 현대차와 테슬라의 콘퍼런스를 비교해 본다면, 일론머스크라는 사람은 확실히 사람들의 관심 소위말하는 어그로를 잘 끄는 방식을 알고 있는 것 같다.

 그중 오늘의 이야기는 필자가 흥미롭게 보았던 테슬라의 기가프레스 방식에 대해 소개하는 시간을 가져볼까 한다.

1. 기가프레스 마케팅 포인트인가 혁신인가

 기가케스팅 기가프레스 공정 이름만 보아도 머리가 아파진다. 공학에 대한 지식이 없는 사람이 보기에는 기가? 크게 프레스? 찍는다 라는 말로 받아들일 텐데 그 정도만 이해해도 기가프레스에 대해 50%는 이해했다 보면 편하다.

 기가프레스라는 용어 자체를 검색하면 테슬라의 독자적인 공법이라 말하며 뭔가 혁신적이며 대단한 공법이라고 칭찬하는 글들이 많이 보인다.  일종의 마케팅 포인트처럼 굳어져 테슬라 고유의 제조공정으로 사람들이 인식하고 있고  사회적인 인식을 만든 것 또한 테슬라의 전략이라 풀이하는 경우도 많다.

  좀 더 이야기해 보자면 자체제작한 기계를 쓰는 것이 아닌 이탈리아 IDRA와 중국 LK 머시너리 에 외주를 줘서 공정기구를 만들고 있고, 생각보다 여기저기서 의견은 나왔던 공법이지만 생각보다 문제도 많고 그에 대해서 넘어야 하는 산도 정말 많아 사용하지 않던 기술이다.

2. 기가프레스가 뭔데?

테슬라 유튜브 캡처

 결론부터 놓고 말하면 "500~1000톤 수준의 거대한 금속틀에 액체를 넣어 높은 압력으로 하나의 형태를 만드는 다이캐스팅 공법이다."라고 말하면 너무 어려울 테니 단어를 하나하나 분석해 보자.

다이케스팅이란?

가기 프레스에 대해 이해하려면 우선 다이캐스팅이란 무엇인가 를 먼저 이해할 필요성이 있다

 Die Casting이라는 사전적 정의를 가져와 해석해 보면 보자면 DIE 철사 따위 선재의 바깥지름을 마무리할 때 쓰는 금형이고 CASTING 공학에서 주로 주조라는 뜻을 가진다

 위 단어의 뜻도 모르겠다고? 쉽게 접근하면 금형(금속틀에) 케스팅(거푸집에 금속액체를 넣어서 찍어내는 방식)

 그러면 다이캐스팅 공법이란 금형에 고열로 넣은 제품을 넣어 주조(찍어내는)를 하는 공법이라고 생각하면 된다.

그럼 기가프레스는 얼마나 차이 나는가?

위에서 언급했든 기가프레스란 이 다이캐스팅을 크게 만든 것이라고 이해하면 조금 이해가 쉬울 것이다.

 수치적으로 설명해 주자면 일반적인 자동차 업체에서는 40 ×10 ×10인치 범위에서 설계 복잡도가 낮은 알루미늄 캐스팅을 주로 쓰는 반면 테슬라의 경우 60 ×60 ×30인치에 200 kg 이상에서 사용한것 인데 과연 문제는 없을까?

출처-최석원의 디코드

3. 기가프레스가 과연 완벽한 대안인가?

  HPDC(High Pressure Die Casting, 고압다이캐스팅)을 대형 부품에 생산하겠다는 말은 새로운 접근이냐 아니냐 라는 부분에서는 갑론을박이 있었다.

 기존에 있는걸 크기만 키우는데 그게 뭔 새로운 주장이냐라고 말하는 사람들도 있다.

 하지만 솔직히 필자의 생각자체는 과도로 사과를 잘 깎으니 일본도 검술도 잘하겠구나 라는 말 정도로 들린다.

 저게 정말 뛰어나고 그냥 크기만 키운거라면 여타 자동차 업체는 바보라서 기존의 모노코크 구조(대다수의 자동차 회사들이 선택하는 구조)를 고집했겠는가?  

자동차의 모노코크 구조

 기존의 자동차 업체들이 하이퍼캐스팅이라는 기술을 도입했을 때 예상되는 리스크만을 적어보자면

1. 기본적으로 전용설비를 다시 만들어야 하고

2. 다이캐스팅을 하기 위한 전용 합금을 또다시 만들어야 한다.

3. 그리고 실제작을 한다 해도 발생할 수율문제

4. 거기에 기존의 방식에 있는 공장라인을 다 바꿔야 하는 문제

5. 마지막으로 많은 전문가들 뽑는 강성(차체의 단단함) 문제

 대충 기술을 개발 비용이 할만하다 하더라도, 공장을 다시 짓고 싹 다 만다는데 들어가는 비용 자체가 어마어마하다는 건 감이 올 것이다.

그렇다면 테슬라는 이문제를 해결하기 위해 어떤 방식을 사용했는지에 대해 한번 알아보자

4. 기가프레스를 위한 합금

 잠시 다른 이야기를 해보자면 테슬라가 이런 공격적인 방식을 도입할 수 있었던 가장 큰 이유는 스페이스 X에서 우주분야로 진출하기 위한 재료공학이 바탕이 되었다 필자는 해석한다. 머스크의 생각에 수율을 높일 수 있고 튼튼한 재료만 바탕이 된다면 저만큼 좋은 기술도 없다 판단했을 것이다.

AA386 합금 스펙

 관련 인터뷰를 찾아보면 테슬라의 소재팀은 스페이스 X의 재료역학 기술력을 바탕으로 AA386을 개발했다. 고 알려져 있다. 알루미늄 89.5%, 실리콘 8.5%, 기타 2.0% 구성된 합금이라 알려져 있다.

 다른 재료역학을 전공한 분이 해석한 바에 따르면 실제로 기존과 자동차 바디와 동일한 강도로 만들려면 2배 이상의 두께가 필요하며 과연 안전과 강성에 대해 튼튼한가는 여전히 의문점이 나온다 라는 말이 많다.

5. 기가프레스 차의 안정성 사고가 증명하다

2023 1월 CNN 기사 중 발췌

 기가프레스 공법으로 자동차가 생산된 해가 2020년 정도라고 알려져 있다.

 그 이후 그렇게 엄청난 사고에 대한 소식이 없는 것만으로도 안정성은 증명된 거 아니냐?라는 이야기가나올 만 하지만  23년 1월 나온 기사를 기준으로 설명하자면 250피트(여담이지만 필자는 피트가 정말 싫다.) 대략 75미터 정도 되는 곳에서 추락한 차량사고에서 사망인원이 없다.라는 놀라운 기사가 나왔다.

 이것만으로도 사실 안정성은 증명된 것이고 차량을 낼 때 생각보다 안전기준이 빡빡해서 그걸 통과한 시점에서 큰 문제는 없다고 말하는 것이 맞을 것이다.

6. 기가프레스와 기가펙토리의 미래

  우리가 위에서 공부해 왔듯이, 기가프레스는 좋은 기술이라고 가정하자 그렇다면 머스크는 이걸로 어떤 조립방식과 미래를 그리고 있는 걸까?

 기가프레스와 기가펙토리를 발표했던 머스크는 언 박스드 프로세스라는 새로운 제조방식을 작년 테슬라 투자자의 날에 발표했었다. 이글에서 다루기에는 양이 조금 많으니 아래의 영상을 한번 보도록 하자

 필자의 생각을 조금만 전문용어를 써서 길게 쓰면

"머스크가 그리는 미래는 생산단가를 최대한 낮추기 위해 전기차에 스케이트보드 플랫폼이 아닌 CTB방식을 택했고 언 박스드 프로세스를 도입해 2만 5천 달러~3만 달러 전기차 양산시장을 목표로 하고 있다."

필자의 생각은 3천만에서 4천만 원대의 전기차라니 필자가 다른 글에서 이야기했던 전기차의 캐즘을 충분히 넘어설 수 있는 매력적인 선택지로 보이지 않는가?

마치며

 사실 이 글을 처음 쓰며 필자는 테슬라 유튜브를 보고 여러 사설들을 읽었다. 그러면서 든 생각이 아 너무 어렵게 쓰여있는데 좀 더 쉽게 쓸 수 없을까? 아무도 안써주니까 내가 해야지 라는 생각을 하여 브런치에 작가신청을하여 덜컥 합격해 버려, 최대한 쉽게 쓰기 위해 노력중이다. 필자가느끼기에도 필자의 글이 마음에 안들며 왜 많은 작가님들이 습작으로 글을 돌리는지 이제서야 이해가 되고있다.

 지금도 필자가 글을 읽으면서도 지금도 생략한 용어인 CTB방식 스케이트보드 플랫폼 언 박스드 프로세스부터 차체 강성에 대한 고려, 배터리 이론 냉각방식등의 이야기는 많은 부분이 빠져있고 왜 생략했고, 그에 대해 왜 설명 안 하고 넘어가냐 말할 수도 있다.

 어디까지 설명을 해야 하나도 필자의 고민이고, 필자가 그것들을 한 번에 쓰기에는 능력이 부족함을 읽어주시다가 의문이 발생한 분들에게 죄송스럽게 생각한다.

 본글을 쓰면서 처음 한 테슬라에 대한 고찰은 크게 여섯 편 기가프레스 기가캐스팅 언 박스드 프로세스, 모터와 냉각기술, 테슬라 전기차의 역사, 테슬라 쇼크와 작금의 전기차로 기획하고 있으니 재밌게 읽은 분들은 라이킷을 한 번만 부탁드리며 필자와 함께 공부해 주신 분들에게 무한한 감사를 바친다.

테슬라 기가펙토리 일론머스크가 그리는 미래

미중 전기차 전쟁의 비수 테슬라 언 박스드 프로세스