미래는 전기의 시대
미래는 전기의 시대
글: 패트릭 모건(Patrick Morgan)
메가트렌드로서 전동화(electrification)
전동화는 자동차에서부터 주택 난방과 산업 공정에 이르기까지 전세계적으로 메가트렌드가 되었다. 이들 최종 애플리케이션 모두가 하나의 원천을 기반으로 한 인프라를 필요로 한다. 바로 전기다. 규제가 강화되고 소비자들의 의식이 높아지고 지속가능성에 대한 인식이 사회 전반에 확산함에 따라서 모든 영역에서 전동화가 가속화하고 있다.
전동화는 자동차의 구동, 주택의 냉난방, 그리고 공장의 가동 방법에 있어서 사고의 전환을 필요로 한다. 전세계가 지속가능성을 높이기 위한 노력에 나서고 기술이 진보함에 따라, 재생 에너지(태양광, 풍력, 수력)는 기존의 화석연료 기반 전력(석유, 가스, 석탄)에 대한 현실적이고 비용적인 대안으로 부상하게 되었다. 게다가 전력망이 진화하면서 전력 분배와 관리 역시 변화하고 있다. 국부 발전 장치와 에너지 저장 장치와 결합되어 마이크로전력망이라고 하는 소규모의 분산형 에너지 전력망이 형성되고 있는데, 전기차(EV) 보급이 가속화하고 있는 상황에서 이는 모든 사용자들에게 전기를 안정적으로 공급하는 것을 더욱 까다롭게 한다. 기술 관점에서 보면, 자동차, 집, 제조 공장 같은 자산의 분산적 특성은 아날로그 센싱과 디지털화와 결합되는 인텔리전트 에지(Intelligent Edge)를 탄생시키고 있다. 오늘날 우리는 자동차 부품, 센서, 액추에이터, 저장 장치, 계량기 등 모든 분야에서 지능화를 필요로 한다.
데이터는 새로운 테크놀로지 세상의 생명선과 같다. 가치를 창출하고 포착하기 위해서는 아나로그디바이스(ADI) 같은 기술 기업들이 에코시스템 전반에 걸쳐서 새로운 방식으로 상호작용해야 한다. ADI는 함께 배우면서 창조한다는 원칙을 세우고 있다. 이 원칙에 충실하게 파트너 회사들과 협력해서 인텔리전트 에지에 필요한 솔루션들을 개발하고 있다.
ADI는 협력사들과 함께 인텔리전트 에지에 필요한 완벽한 서브시스템을 개발하면서, 배우고 새롭게 창출하는 것에 초점을 맞추고 있다. 그렇게 조금씩 성장해 나가면서 새로운 전문지식을 쌓고, 이를 기존의 접근법을 넘어 인공 지능(AI), 데이터 과학, 가상화, 배터리 소재 같은 분야들로 확장해 나간다. 이에 더해 ADI는 산업을 발전시키는 시스템과 표준화를 포함하도록 IP 전략을 강화하고 있다. 에지에서의 인텔리전스에 대한 총체적 관점을 견지하고, 총 소유비용을 염두에 두고 설계함으로써, 인텔리전트 에지가 다양한 영역들로 확대되고 새로운 가치를 창출하고 가까운 미래에 성장을 나타낼 수 있도록 할 것이다.
지속가능성을 동력으로 한 역사적 융합
정책의 역할
전동화를 가속화하는 주요 동력은 변화하는 규제 환경이다. 근래 들어 인플레이션 감축 법(IRA), 인프라 투자 및 일자리 법(IIJA), 반도체 법(CHIPS), 유럽 경제회복기금 프로그램(Next Generation EU, NGEU) 같은 기후 정책들이 쏟아져 나오고 있으며, 국내외에서 어느 때보다 규제가 강화되고 있다. 이러한 규제 혁신은 청정 에너지 산업을 성장시키고 민간 분야 투자를 장려함으로써 전세계적인 탈탄소화를 진전시키는 역할을 할 것이다.
미국의 IRA는 기후 위기에 대한 대응으로서 청정 에너지, EV, 에너지 효율이 높은 제품에 대해 세액 공제 등을 통해서 3,700억 달러를 지출하는 방안을 포함하고 있다2. 미국은 또 IRA와 더불어 초당파적인 IIJA를 통해 자금을 지원함으로써 청정 에너지로의 전환을 가속화하고 온실가스 배출을 감축하도록 유인할 것이다. 한편으로는 주 정부 차원에서, 새로운 인프라에 대한 허가나 규제 상의 걸림돌들이 존재하는데, 이는 전력망 발전에 방해 요소가 된다.
청정 에너지 경제를 가속화하기 위한 야심 찬 정책을 펴는 것은 미국만이 아니다. 유럽에서는 ‘유러피언 그린딜’ 정책에서 제시한 목표를 달성하기 위해 유럽 위원회가 앞으로 10년에 걸쳐 지속가능성 투자에 1조 유로 이상을 동원할 것이라고 밝혔다3 . 실제로 EU의 다년간 예산과 NGEU 예산의 30%가 녹색 투자에 할당되었다3 . 이러한 야심 찬 목표를 실현하기 위해서는 정부 지원과 함께 업계의 뒷받침이 중요하다. 2015년 이후로 전세계적으로 재생 에너지, 에너지 효율, 그 밖에 다른 전환 관련 기술에 대한 연간 투자가 꾸준히 증가하고 있는데4이는 기후 위기에 대한 인식이 고조되고 있음을 보여준다.
전동화 기술에 대한 자본 투자 전망
EV 혁명의 영향
EV 전환은 전동화 시장의 가장 큰 성장 동력으로서, 승용 전기차의 인기가 가파르게 상승하고 있다. IEA의 “신규 정책 시나리오(New Policies Scenario)”에 따르면, 2030년에는 도로를 주행하는 전기차 대수가 1억2500만 대 이상일 것으로 전망된다1.
전세계 EV 수
EV 보급이 확대됨에 따라서 전력망 관리에 변화가 요구되고 있다. 가장 중요하게 고려해야 할 것은 전력 부하이다. 이 그래프와 같은 전기차 대수 전망일 때 요구되는 최대 부하는 약 10TWh이다. 이는 전세계 전기 생산량 예상 증가치에 비해 적기는 하지만, 전기차는 에너지 전력망 인프라 내에서 시간적으로나 공간적으로 이동하기 때문에 이 부하가 매우 역동적이다. 따라서 전력망은 EV 부하를 처리할 수 있는 용량을 확보하면서도 실시간으로 관리가 가능해야 한다. 그래야 전력망에 연결된 다양한 기기에 중단 없이 원할하게 전력을 공급할 수 있다.
충전 케이블의 반대편에서는 신뢰할 수 있는 에너지 공급과 전력망 관리를 위해 정교한 보조 변전소 인텔리전스가 필요하다. 전력망이 탈중앙집중화하고 새로운 에너지원과 부하들이 추가됨에 따라서 정밀 측정, 제어, 실시간 신호 처리 장비가 새로운 표준으로 자리잡을 것이다. 전력망의 무결성을 유지하기 위해 전기 전력량의 정확한 계량이 갈수록 중요해지고 있다. 점점 더 많이 도입되고 있는 전력망 관리 솔루션 중 하나가 스마트 미터링 기기이다. 실제로 2022 회계연도에 ADI는 2800만 개 이상의 스마트 미터링 IC를 출하했다. 새로운 세대의 스마트 미터에 탁월한 에지 지능을 부여하고 예측적 제어를 가능케 하는 혁신을 통해, 갈수록 탈집중화 하는 전력망의 에너지 활용, 품질, 상태, 수명을 향상시킬 수 있다.
아나로그디바이스는 배터리, 전력, 에너지 관리에 있어서 시장을 선도하는 기업으로서, 청정 에너지 에코시스템 전반에 대한 총체적인 접근법을 취하고 있다. ADI는 이 분야에 대한 전문성과 전문지식을 활용하여 자동차 전동화와 에너지 그리드라고 하는 양대 영역의 전환과 융합을 가속화하도록 노력할 것이다.
ADI의 전동화 포트폴리오인 ADI Recharge™는 배터리 관리 시스템(BMS), 인버터, 에너지 저장 시스템(ESS), 계량기를 포함한다. 이들은 온실가스 배출을 감축할 수 있는 잠재력이 큰 반도체 솔루션들이다. 이처럼 지속가능한 최종 애플리케이션들이 본격적으로 대규모로 도입된다고 했을 때, ADI 기술이 여타 기술들과 함께 탄소 배출 저감에 기여하는 규모는 약 16기가톤에 달할 것으로 추산된다 5. ADI는 기존 기술의 도입을 가속화하면서 시장의 에코시스템을 변화시키는 많은 혁신을 이루기 위해 여러 파트너사들과 함께 계속해서 노력할 것이다.
전동화 에코시스템
ADI는 시스템 차원에서 고객들과 협력을 어느 때보다 강화하고 있다. ADI의 BMS 플랫폼을 예로 들면, 전세계 상위 20개 EV 제조사 중 16 곳이 ADI의 BMS 플랫폼을 채택하고 있다. 현재 ADI는 EV 배터리 데이터로부터 이전에는 불가능했던 정보 생태계를 구축하기 위해 많은 자동차 제조사, 1차 부품공급협력사, 배터리 제조사, 에너지 유틸리티 회사, 그 밖에 다른 이해관계자들과 협력하고 있다.
기술의 진보로 인해 이제는 풍력이나 태양광 같은 재생 에너지원이 전통적인 에너지원보다 비용이 더 낮아졌으며, 이러한 재생 에너지원들이 전체 전기 생산에서 점점 더 큰 비중을 차지할 것이다. 장기적으로는 재생 에너지, 배터리 에너지 저장 시스템, EV 충전 인프라, 전해조, 히트 펌프 같은 것들이 강한 성장세를 나타낼 것이다. 이들은 광범위한 영역에 걸쳐 파급력을 미치는 것으로서, 자동차 분야만 전동화의 수혜를 입는 것이 아니라 전력 분야와 산업 분야 역시 그럴 것이다.
한편으로는, 기능 안전(functional safety)이 어느 때보다 중요해졌다. 이제는 기능에 더해 안전까지 충족해야 한다. 자동차의 대시보드를 예로 들면, 전통적으로 대시보드는 속도, 연료, 엔진 정보만 표시했지만 오늘날에는 훨씬 더 많은 정보들을 표시한다. 여기에는 안전을 위해 차량 여기저기에 설치된 카메라들을 포함한다. 기능 안전을 위해서는, 이 카메라들이 기능 자체에 있어서 안전해야 할 뿐만 아니라 이 정보를 운전자에게 제공하기 위한 화면 표시 역시 안전한 방식으로 이루어져야 한다. 시스템에서 전원은 안전을 위해 매우 중요한 역할을 한다는 인식 위에서, ADI는 산업 분야에서 기능적으로 안전한 전원관리 IC(PMIC)의 선도 기업이 되기 위해 투자를 계속해 왔다. 2022 회계연도에 ADI는 안전 전력관리 PMIC를 10억 개 이상 출하했다.
전동화의 인텔리전트 에지
58년의 역사 동안 아나로그디바이스는 정밀 측정에 있어서 타의 추종을 불허해 왔으며, 앞으로도 계속 그럴 것이다. ADI는 ADI Recharge™ 포트폴리오를 세 가지 플랫폼 영역으로 통합하고 있는데, 이 영역을 ADI 내에서는 ‘전동화를 위한 인텔리전트 에지’라고 부른다. 각 플랫폼 영역마다 에코시스템에서 서로 다른 방식으로 에너지를 취급하는데, 에너지 관리, 전력 변환, 에너지 저장이 그것이다.
데이터는 정밀 측정에서부터 시작된다. 이러한 측정이 없다면 데이터도 있을 수 없다. 데이터 생성은 측정 프로세스의 산물이다. 이 아날로그 영역은 ADI가 ‘에지의 에지(Edge of the Edge)’라고 부르는 것으로서, 통상적인 아날로그 중심적 시스템에서 시작하고 끝난다. 이 그래프 상에서 그 다음 레이어는 인텔리전트 에지다. 이 레이어에서는 데이터 프로세싱, 셀 모니터링, 실시간 안전 루프, 배터리 통찰 등의 다양한 기능들이 아날로그 가까이에서 수행되고, 중앙집중적 컨트롤러로 정보가 전달된다. 인텔리전트 에지 시스템은 유선 또는 무선 BMS를 지원하는 중앙 컨트롤러와 ADI의 BMS API를 통해 상호작용한다.
변화가 가져오는 새로운 가치 창출 효과는 상당하다. 예를 들어 배터리에 관한 통찰은 배터리 충전 시스템을 실시간으로 최적화할 수 있게 해주며, 주행 전/중/후 배터리 셀의 안전을 실시간으로 파악할 수 있게 해준다. 클라우드에 저장된 데이터에는 각 고객, 각 데이터 유형 또는 각 액세스에 대한 구독료 명목으로 판매될 수 있는 키를 구매하여 접근할 수 있다. 다양한 사업 모델도 가능하다. ADI가 기술 개발을 가속화할수록, ADI가 새로운 비즈니스 모델을 가지고 시장에 어떻게 접근할 것인지, 그리고 고객과는 어떻게 상호작용할 것인지가, 인텔리전트 에지에 대한 ADI의 포부를 실현할 수 있게 하는 토대가 될 것이다.
미래를 준비하다
전세계적인 탈탄소화 트렌드는 지구는 물론이고 기업들에게도 좋은 것이다. ADI의 지속가능한 솔루션들은 ADI와 ADI 고객 모두에게 새로운 기회와 매출원이 될 것이다. 혁신적인 반도체 기술에 힘입어, 전원 플러그의 양 끝단에서 신뢰할 수 있는 저전력 기술이 인텔리전트 에지로 가기 위한 길을 열고 있다.
이제 더 이상 지체할 시간이 없다. 우리는 도처에서 기후 변화의 증거들을 볼 수 있다. 혁신 기술의 발전과 관련 규제의 강화로 인해 전동화가 가속화되고 있으며, 이는 우리 모두를 위해 더 밝고 건강한 미래를 가져다줄 것이다. ADI는 전동화 에코시스템 전반에 걸친 협력을 통해 탈탄소화를 실현하는 데 기여할 수 있도록 노력할 것이다.
참고문헌
1Global EV Outlook 2023: Catching up with climate ambitions (windows.net)
2 Inflation Reduction Act Guidebook | Clean Energy | The White House
3 Finance and the Green Deal (europa.eu)
4 Net Zero by 2050—Analysis—IEA
5 ADI analysis based on internal calculations assuming sustainable end applications is fully adopted and scaled. Additional study is needed to account for end products’ full life cycle
6 Automotive industry worldwide - statistics & facts | Statista