폭스바겐그룹은 2018년 전용 MEB 플랫폼을 베이스로 한 ID.3를 출시했다. 이후 GM의 얼티움 플랫폼과 현대차그룹의 e-GMP 플랫폼이 등장했다. 모두 모듈러킷으로 다양한 세그먼트의 모델을 커버한다는 것이 특징이다. 20세기를 관통하며 축적해 온 각자의 노하우를 반영해 내놓은 것들이다. 당초 2025년을 전후해 2세대 전용 전기차 플랫폼 출시가 예고됐었으나 세 업체 모두 연기됐다. 업체에 따라 소프트웨어 문제, 수익성 등 다양한 이유로 인한 것이다. 폭스바겐 그룹의 전기차 플랫폼의 현재와 최신 플랫폼 PPE에 사양에 대해 짚어 본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

폭스바겐의 가로배치 엔진전용 플랫폼인 MQB는 2012년 첫 도입 이후 폭스바겐 그룹 전체에서 누계 3,700만대 가량 생산됐다. 소형 해치백 폴로에서부터 대형 SUV 아틀라스에 이르기까지 60개 이상의 모델에 적용되어 폭스바겐 브랜드에서만 2,200만 대 이상이 생산됐다.

폭스바겐그룹 내에는 12개의 브랜드가 있다. 양산 브랜드에는 폭스바겐과 세아트 스코다가 있고 하이엔드 브랜드에는 부가티와 벤틀리, 람보르기니가 있다. 여기에 폭스바겐 상용차와 스카니아, 만, 2륜차 두카티도 있다. 그리고 프리미엄 브랜드 아우디와 고성능 스포츠카 브랜드 포르쉐가 있다.

이 복잡한 라인업에 모두 각자의 플랫폼을 개발한다면 결코 수익성을 낼 수 없다. 그래서 등장한 것이 모듈러 플랫폼이고 모듈러 엔진이다. 같은 플랫폼을 다양한 모델의 베이스로 사용하고 엔진을 독자적으로 라인업해 각 브랜드에 선택적으로 사용하게 한다. 그것이 20세기말 판매대수 증가에 절대적으로 기여한 세분화다.

그것이 폭스바겐 그룹이 브랜드 인수를 통해 세를 확장하면서도 내연기관 시대의 전성기를 누리게 한 배경이다. 그 기반이 MQB이고 그에 더해 MLB와 MSB가 더해져 전체 라인업을 커버해 오고 있다.

생산방식의 혁신 진행 중인 자동차산업

그런데 전기차 시대로의 전환이 진행되면서 소위 레거시 업체들의 수익성이 최대의 화두가 되어 있다. 수익성은 비용을 절감할 수 있는 생산방식의 혁신이 선행되어야 한다. 그 대표적인 것이 기가 캐스팅을 근간으로 하는 테슬라의 언박스드 프로세스다. 휴머노이드 로봇의 작업을 가능하게 해 조립라인의 99.5%를 자동화한다는 것도 이슈로 등장했다.

폭스바겐도 기가캐스팅 공정 도입을 추진하고 있는 것으로 알려졌지만 아직 구체적인 발표는 없다. 당장에 폭스바겐은 그들이 내연기관 시대에 입증됐던 플랫폼 전략을 전기차 시대에도 구사하며 비용 절감에 힘을 쏟고 있다. 자동차산업의 역사는 비용 저감과 자동화의 역사다. 비용 저감은 자동차산업의 숙명이다. 전기차 시대에는 그것이 더 심해지고 있다. 우선 외주에 의존하는 배터리 비용이 차체 가격의 30~40%에 달한다. 앞으로는 SDV로의 진화에 따라 반도체 가격이 또 그만큼을 차지한다.

자동차 비즈니스가 통째로 바뀌지 않으면 안 된다고 하는 이유이다. 테슬라는 배터리와 반도체 내재화를 추구했고 BYD도 타이어와 유리를 제외한 모든 부품을 자체 개발 생산하는 전략을 수행하고 있다. 그것이 어려운 업체들은 아예 기획과 설계, 마케팅, 판매는 자체적으로 하지만 생산은 위탁하는 형태를 취하고 있다. 미국 스타트업 피스커와 볼보의 공장에 위탁생산하는 폴스타가 대표적이다. 화웨이도 자신들의 장기를 극대화하는 방법으로 자동차산업에 침투해 있다. 합작형태를 취하기도 하고 그들의 시스템을 판매하기도 하며 때에 따라서는 부분적인 솔루션을 제공하기도 한다.

지금은 이미 오랜 시간에 걸쳐 자신들만의 노하우를 축적해 온 레거시 업체들이 외부의 파괴적 경쟁자들의 도전에 어떻게 대응하느냐가 관건이다. 여기에서는 하드웨어 플랫폼을 중심으로 한 폭스바겐그룹의 예를 들어 살펴본다.

폭스바겐그룹의 전기차 시대의 초창기를 이끈 것은 MEB 플랫폼이다. ID.3를 필두로 다양한 모델들의 뼈대가 되고 있다. MEB 역시 MQB와 마찬가지로 확장성을 가지고 다양한 브랜드에 맞게 다용도로 활용될 수 있는 플랫폼이다. MEB 레이아웃 기술의 핵심은 최소한의 공간에 전기 구동 부품을 탑재했다는 것이다. 고압 배터리는 차축 사이에 위치해 탑승객에게 넉넉한 공간을 제공한다. 또한 MEB는 글로벌 시장의 니즈에 맞춰 경차부터 큰 공간을 갖춘 ID.버즈(ID. Buzz)까지 넓은 범위의 모델에 활용될 수 있다.

MEB 플랫폼은 2018년 아우디 e 트론과 폭스바겐 ID시리즈 등으로 그룹 전기차 전략의 핵심이다. 폭스바겐 브랜드에서는 ID.3, ID.4, ID.5, ID.6(중국)이 생산되고 있으며 플래그십 ID.7 전기 세단도 있다. 그룹 내 아우디 브랜드와 쿠프라 및 스코다 브랜드에도 유용되고 있다. 또한 지난해 3월 유럽 시장에 출시된 포드 익스플로러도 MEB 플랫폼을 베이스로 하고 있다.

폭스바겐은 이미 430마일(700km) 이상의 주행거리와 더 빠른 충전 시간을 가능하게 하는 고급 배터리를 사용하는 차세대 MEB 플랫폼을 추가로 개발하고 있다. 이는 유럽에서 2030년까지 승용차의 80%를 전기차로 전환하기 위한 노력의 일환이다.

소프트웨어 플랫폼이 하드웨어 플랫폼의 진화를 막다

그런 과정에서 폭스바겐그룹도 다른 업체들과 마찬가지로 소프트웨어 플랫폼과 매칭 문제로 어려움을 겪고 있다. 그룹의 차세대 플랫폼 PPE와 소프트웨어 자회사 카리아드 개발하고 있는 소프트웨어 아키텍처도 지연됐다. 소프트웨어 아키텍처는 당초 2024년에서 2025년으로 지연됐다. GM도 얼티파이 플랫폼 문제로 신차 출시가 지연됐다.

그래서 미래의 단일 백본으로 기획됐던 폭스바겐의 SSP 플랫폼도 밀리고 있다. 작년 말 이 때문에 MEB+로 그룹 전기차 생산 대수를 늘리기로 했다. 프로젝트 트리니티의 주력 전기차와 2026년까지 독일 볼프스부르크에 건설될 예정인 새 공장과 기타 SSP 기반 모델에 대한 전략도 수정했다.

지난해 7월에는 아우디가 배터리 전기차 플랫폼을 구매하기 위해 중국 자동차업체들과 논의 중이라는 이야기가 나왔다. BYD를 비롯해 지리자동차그룹, SAIC, BAIC, GAC, FAW 등 많은 가능성이 있다. 특히 대만의 위탁생산업체 폭스콘도 2020년 외부 판매를 목표로 개발한 전용 전기차 플랫폼을 보유하고 있다.

아우디의 이런 움직임은 폭스바겐그룹의 SSP 플랫폼은 현재 여러 소프트웨어 문제로 인해 2029년으로 연기됐기 때문이라는 소문이 있다. 하지만 아우디는 그런 이야기에 대해 부인하고 있다.

자동차 사업의 숙명이 비용 절감인 것은 분명하지만 미래 기술 개발에 뒤처지면 당연히 점유율도 하락한다는 지적이 나오고 있는 이유다.

폭스바겐그룹, 네 개의 전기차 플랫폼 운용 중

현시점에서 폭스바겐 그룹의 전기차용 플랫폼은 크게 네 개로 나뉜다. 우선은 내연기관차에도 공통으로 적용되는 플랫폼인 MLB-evo다. 아우디의 Q8 e-트론에 이를 사용할 예정이다. 앞바퀴 굴림방식과 네바퀴 굴림방식이 가능하며 세로배치 엔진을 탑재한 앞바퀴 굴림방식 모델을 기반으로 하는 플랫폼을 전기차에 맞게 수정한 것이다. 서스펜션 및 기타 주요 부품은 엔진 구동 모델과 같지만 배터리는 플로어 아래에 탑재된다. 모터는 앞뒤에 배치된다. 배터리를 설치하고 보호하기 위해 서브프레임이 추가됐다.

두 번째 전기차 전용 플랫폼은 위에서 언급한 MEB이다. 폭스바겐 그룹 내에서는 양산 브랜드의 모델을 위해 주로 사용된다. 뒷바퀴 굴림방식차를 기반으로 폭스바겐과 세아트, 스코다 등의 배터리 전기차 사용된다. 아우디의 Q e-트론의 베이스이기도 하다. 400V의 구동 전압이 사용된다.

세 번째는 아우디와 포르쉐가 공동 개발해 일부 스포츠카에만 사용할 J1이다. 아우디 모델로는 4도어 쿠페의 고성능 전기차인 e-트론 GT에 사용될 예정이다. 구동 전압은 800V인 시스템을 사용한다.

네 번째는 아우디는 포르쉐와 공동 개발한 프리미엄 플랫폼(PPE)이다. Q6 e-트론에 최초로 적용되어 독일에서는 3월에 공개됐고 2024 오토차이나를 통해 글로벌 데뷔했다.

아우디와 포르쉐에 주로 사용되는 PPE는 800볼트 시스템

아우디는 PPE는 지금까지와는 완전히 다른 개념의 플랫폼이라고 주장한다. 모든 고급 중형차와 대형차를 포괄하는 역할을 하게 된다. 한정된 수의 스포츠카에 한정된 J1과 양산차가 주를 이루는 MEB에 비해 배터리 용량, 모터 출력, 세그먼트 타입 등 다양한 대응이 가능하며, 특히 고급차에 대응이 가능하다는 것이 특징이다. PPE는 많은 브랜드와 차량 모델을 넘을 수 있도록 유연성에 중점을 두고 개발됐다는 것을 강조하고 있다.

실제로 Q6 e-트론에는 다양한 파워트레인이 탑재된다. 리튬 이온 배터리는 PPE용으로 새로 개발됐다. 용량은 축전용량 100kWh와 앞으로 도입될 83kWh의 두 가지가 있다. 100kWh 배터리를 탑재한 네바퀴 굴림방식차의 주행거리는 625km(WLTP 기준)이다.

배터리셀은 NCM으로 니켈 망간, 코발트의 비율은 8:1:1. 100kWh 버전의 배터리는 12개의 모듈과 총 180개의 각형 셀로 구성된다.

Q8 e-트론의 배터리에는 36개의 모듈과 433개의 셀이 탑재됐다. 모듈수를 줄이면 많은 이점이 있다. 구조를 단순화하여 설치 공간을 줄일 수 있다. 그 결과 다양한 차종을 지원하는 것이 쉬워졌다고 아우디는 설명한다. 또한 무게 감소와 냉각 시스템의 효율성에 기여한다. 필요한 고전압 케이블 및 커넥터의 수도 줄었다.

2018년 출시된 아우디의 첫 번째 배터리 전기차 e-트론과 비교해 배터리 셀의 에너지 밀도는 15%, 모듈의 에너지 밀도는 23%, 전체 배터리의 에너지 밀도는 30% 증가했다. 무게는 15kg 줄었고 충전 시간은 30% 줄었다.

83kWh 버전은 100kWh 버전의 배터리에서 중간 두 모듈이 없다. 일반 패키지는 100kWh 버전과 동일하여 생산 및 설치 효율성이 향상된다. 배터리 셀은 CATL 외에 다른 업체로부터도 공급받을 수 있다는 입장이다.

충전 성능도 진화했다. J1과 마찬가지로 PPE는 800V 시스템을 사용한다. 아우디 Q6는 최대 출력 270kW의 고속 충전과 호환된다. 급속 충전 시 21분 만에 10~80%를 충전할 수 있다. 아우디는 800V 시스템에서 작동할 때 12개의 모듈이 직렬로 연결되고 충전되기 때문에 빠른 충전이 가능하다고 설명한다.

다만 현재 800V를 지원하는 충전기의 수는 적은 것이 문제다. 800V 시스템을 지원하는 차를 400V 시스템 충전기에 연결해도 제대로 충전되지 않는다. 변압기를 추가하는 옵션도 있지만 많은 장착 공간이 필요하다. 또한 변압기를 통과하면 충전 효율이 감소하고 전력 소비를 늘려야 하므로 충전 비용이 증가한다.

따라서 400V 시스템을 지원하는 충전기의 경우 뱅크 충전이 채택된다. 동일한 전압의 배터리 2개로 자동 분리되어 각각 최대 135kW로 병렬로 충전된다. 정션 박스에서 배터리를 분할하여 충전한다.

모터도 PPE 전용으로 개발됐다. 앞에는 비동기 모터(ASM), 뒤에는 영구 자석 동기 모터(PMSM)가 탑재된다. ASM과 PMSM은 고정자 직경이 동일하며 두 가지 유형의 고정자 길이를 사용할 수 있다. 동일한 직경을 사용함으로써 생산 효율성과 여러 모델로의 확장성을 고려했다. 아우디 Q6 e-트론 네바퀴 굴림방식 모델은 주행거리와 비용측면을 고려해 전면에 영구자석이 없는 ASM을 사용하고, 포르쉐 마칸은 포르쉐 마칸은 주행 성능에 중점을 두어 PMSM을 채용한다. 향후 Q6 e-트론은 주행 거리와 가격에 중점을 둔 뒷바퀴 굴림방식 모델도 출시될 예정이다.

Q6 e-트론은 시스템 최대출력 285kW, 고성능 버전 SQ6 e-트론은 최대출력 380kW다. 새로 개발한 모터는 기존 아우디 전기 모터보다 약 30% 적은 공간을 차지한다. 이를 통해 배터리뿐만 아니라 다양한 모델에 더 쉽게 사용할 수 있다. 동시에 무게가 약 20% 줄었다.

아우디는 배터리와 모터 종류가 일정하면 이렇게 조합별로 여러 등급을 만들 수 있다며 그런 다음 소프트웨어를 믹스해 주행 거리, 주행 성능 등의 특성을 명확하게 판단할 것이라고 한다.

그리고 첨단 전자 기술과 소프트웨어가 탑재될 차세대 메카트로닉스 플랫폼 SSP(Scalable Systems Platform)를 개발하고 있다. 당초 2026년을 목표로 했지만 2029년으로 밀렸다. 주행거리, 충전 시간, 디지털화 그리고 자율주행에 이르기까지 브랜드의 모든 미래 기술 범주에서 선도적인 역할을 하도록 설계된 트리니티(Trinity) 프로젝트를 통해 선보일 계획이다.

SSP 플랫폼이 적용된 모델은 주변 도로 생태계와 완전히 연결되어 소통할 수 있어 향후 완전 자율주행인 레벨 4단계의 수준까지 이를 수 있다고 한다. 그만큼 자동차의 개념이 바뀌고 있다는 것이다. 지금까지의 상식을 깨는 일들이 수없이 발생하고 있다.

폭스바겐 그룹은 같은 PF에 다른 하드웨어를 결합해, 브랜드와 모델이 목표로 하는 주행 특성에 맞게 소프트웨어로 커스터마이징하고 있다. 사용자에게 선택권을 부여한다는 것이다. 전기차도 내연기관만큼이나 하드웨어 플랫폼은 소프트웨어 플랫폼만큼이나 역할이 중요하다.