42V 자동차 전기 시스템으로 전환하는 데는 여러 가지 이유가 있다. 그러나 실용적인 42V 시스템의 구현은 경제적, 기술적인 몇 가지 문제점들로 인해 제한받고 있다. 엔지니어들은 14V 시스템 성능을 최대화하면서 42V 시스템의 과제를 해결하기 위해서 지속적인 노력을 기울이고 있다.

머나먼 길
42V 자동차 전기 시스템에 무슨 일이 일어난 것일까? 보다 강력해진 42V 표준으로 빠르게 전환될 것이라는 당초의 예상은 빗나가게 되었으며, 가까운 미래에 채택될 것이라고 이야기 하는 이는 아무도 없다. 사실 일부 전문가들은 전혀 채택될 가능성이 없다고 예측하기도 한다. 분산 전력 네트워크(powernet)의 안정화 기술을 포함하여 14V 아키텍처 및 부품의 최적화는 14V 시스템의 수명을 연장시켰다. 그러나 가까운 미래에 자동차 제조업체들은 시스템 성능 요소들로 인해 결국은 42V로 전환하지 않을 수 없게 될 것이다. 전자 및 전기 부품 공급업체들은 이 같은 필연적 전환을 지원할 수 있도록 대비해야 한다.

결정 요소
자동차 전자 및 전기 콘텐츠가 계속해서 확장됨에 따라 제조업체들은 이에 충분한 전력 공급을 보장해야 하는 힘든 상황에 직면해 있다. 새로운 안락성 및 안정성 기능들은 물론 연비(Fuel Economy), 배출가스 및 주행성을 향상시키기 위한 시스템들의 추가로 인해 촉발된 콘텐츠의 성장은 1990년대에 시작되어 향후 10～15년 동안 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 표 1은 이러한 전기 시스템의 대표적인 전력 부하에 대한 내용을 표로 보여주고 있다. 이러한 전자적 기능을 구현하기 위해서는 자동차의 전력 분배 및 관리 방식이 바뀌어야 한다. 이 새로운 전자 장치들이 42V 자동차 전기 시스템으로의 전환을 위한 근본적인 추진력을 제공하고 있다.
보다 강력한 전기적 시스템을 통해 얻을 수 있는 이점은 다음과 같은 것이 있다.

● 14V 시스템 성능을 초과하는 추가적인 보조 전력 요건들을 가능케 한다
● 향상된 전력관리 기능 및 시스템 안정성
● 전기 전류 레벨의 감소
● 전기 배선 및 부품의 축소와 기계적 시스템을 전기적 시스템으로 대체함에 따른 중량, 체적, 비용의 감소
● 연비 향상
● 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 감소

외관상 이러한 이점들은 42V 표준의 신속한 채택에 대해 근거 있는 주장을 제공하는 것 같다. 그러나 실제로는 엔지니어링 변경과 향상된 부품 성능으로 인하여 현행 14V 표준의 수명을 연장시켰다. 전기 부품의 효율 개선, 시스템 레벨에서의 기능 통합을 최적화하기 위한 아키텍처 수정, 그리고 분산 방식의 파워넷 안정화를 통해 자동차 제조업체들은 상이한 전력 시스템 표준으로의 대대적인 변화의 필요성을 지연시켰다. 게다가 42V 시스템의 실질적인 구현을 가로막아 온 수많은 경제적, 기술적 문제들이 존재한다. 이러한 문제에는 다음과 같은 것이 있다.

● 14V에 최적화된 부품 기술 및 인프라의 대체 비용
● 더 높은 전압 및 전력 레벨에서 장기적인 신뢰성 문제
● 잠재적인 안전성 문제
● 부품 및 컨덕터 방전(arcing)

그 결과 42V 시스템 구현 시 이점보다 기술적 과제와 함께 추가 비용이 든다는 문제가 실용성을 떨어뜨리는 실정이다(그림 1).



앞으로 가야 할 길
지금까지 살펴보았듯이, 42V 시스템의 결과를 결정하는 것은 한두 가지 요소에 따른 간단한 문제가 아니다. 이러한 전환은 적절한 결정을 내리기 위해 여러 요소들의 복잡한 결합을 조화시키지 않으면 안된다. 그렇다. 14V 파워넷은 전기적 콘텐츠가 계속 증가함에 따라 향후 어느 시점에서 필요하게 될 전력 성능을 유지할 수 없게 될 것이 분명하다. 맞다. 연비 및 배출가스 향상에서부터 고성능 안전성 기능의 구현에 이르기까지 42V로 전환해야 할 합당한 이유들이 존재한다. 그러나 현상 유지를 해야 할 합당한 이유도 많다. 42V로의 명확한 이전 경로가 결여되어 있기 때문에 자원을 새로운 개발에 나눠 투입해야 할 필요가 생겼다. 전자업체들은 일반적인 14V 시스템용 제품들을 계속 개발 및 개선하지 않으면 안된다. 이와 동시에 기술적 진보와 미래의 42V 시스템들을 지원할 제품들도 준비하지 않으면 안된다.
현재 기술이 어디쯤 와 있는지, 그리고 미래를 주도할 가능성이 있는 방법은 어디에 있는지에 대한 찬반양론을 살펴보자.
첫째, 42V 시스템으로 인한 기술적 문제 가운데 해결할 수 없는 것은 없다. 진짜 문제는 비용이다. 현재의 14V 시스템과 비교할 때 특히 그렇다. 예를 들어, 현재의 12V 배터리 정도의 수명을 제공할 수 있는 42V 시스템 배터리들을 구현하기 위해서는 리튬이나 니켈수소 배터리와 같이 보다 비용이 많이 드는 기술들이 필요하다. 방전과 부식 문제는 배터리 불연속 스위치와 밀봉 커넥터를 추가함으로써 해결할 수 있지만 추가 비용이 든다.
공급업체들은 기술적 문제의 해결 비용을 줄이기 위해 계속 기술을 개선해 나갈 것이다. 동시에 전자 및 전기 시스템의 적용은 지속적으로 늘어날 것이다. 42V 시스템의 상대적 비용이 줄어들고 전기적 콘텐츠가 늘어남에 따라, 42V 시스템 채택률은 그림 2에서 보듯이 성장세를 보일 것이다.



공급업체의 과제
전기 및 전자부품 공급업체들에게 현 상황이 의미하는 바는 무엇일까? 우리는 이 공급업체들이 14V 시스템 성능을 최대화하고 42V 시스템 과제를 해결하기 위해 지속적으로 노력해야 한다고 믿고 있다. 이것은 우리 시대의 경제규모를 반영하는 실질적인 R&D 예산으로 수행되어야 한다. 그래서 기술과 제품 개발에서 공동연구 노력은 제한된 자원의 가장 효과적인 사용을 보증하게 될 것임에 틀림없다.



일례로, 페어차일드 반도체는 저전압 PowerTrench? MOSFET의 30V 및 40V 제품군을 지속적으로 확장하고 있다. 이 제품은 파워 스티어링 및 통합형 스타터/교류기뿐만 아니라 모터 및 솔레노이드 드라이버 설계처럼 14V 자동차 애플리케이션의 효율과 성능, 보드 공간을 최적화하기 위해 설계되었다. 동시에 페어차일드는 42V 자동차 애플리케이션을 처리할 수 있는 유사한 공정을 기반으로 75V 어드밴스트 테크놀로지 MOSFET을 지속적으로 개발하고 있다.
공급업체들은 시스템 요건을 이해하기 위해 자동차 제조업체들과 긴밀하게 협력해야 한다. 공급업체들은 현재의 14V 시스템을 지원하면서 미래의 42V 시스템 지원에 적용될 수 있는 기술 역량을 갖추기 위해 기술향상 및 혁신적 제품을 지속적으로 제공할 수 있도록 R&D 예산을 편성해야 한다. 장기적으로 공급업체들은 수용할 수 있는 비용 범위에서 42V 파워넷의 기술적 과제를 해결하는 데 초점을 맞춰야 할 것이다.