• 현대 아이오닉 5/6, 기아 EV6 등 E-GMP 차량에서 발생하는 ICCU 고장은 특정 VIN이나 생산 로트에 집중되지 않고, 주로 2만~4만 km 이후에 나타나며 겨울철에 더 많이 발생하는 경향을 보인다.
• 작성자는 이를 단순한 전자 설계·공정 불량보다는 ICCU 내부 결로 문제로 추정한다. 브리더 벤트를 통해 습한 공기가 유입되고, 수랭식 냉각 구조로 인해 고전압 SiC MOSFET 주변에 물방울이 생기면 단락과 파손이 발생할 수 있다는 설명이다.
• ICCU 내부 PCB는 컨포멀 코팅되어 있어 결로 가능성을 어느 정도 고려한 설계로 보이지만, 800V 고전압 전력 부품 주변의 물방울까지 막기에는 충분하지 않을 수 있다.
• 제안된 해결책은 브리더를 완전히 막는 것이 아니라, O링으로 밀봉한 커버와 호스를 통해 실리카겔이 든 2L 밀폐 블래더에 연결하여 ICCU가 외부 습한 공기 대신 건조한 폐쇄계 공기와 “호흡”하게 하는 것이다.
• 이 분석은 공식 제조사 결론이 아니라 사용자 수집 데이터, 분해, 시뮬레이션에 기반한 가설이며, 실제 개조는 보증·안전·법적 책임 문제가 생길 수 있으므로 사용자 책임하에 이루어져야 한다.

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현대 아이오닉 5/6, 기아 EV6 및 E-GMP 플랫폼의 ICCU 문제와 해결책

이 스레드는 영어로 유지됩니다. 최신 3D 모델과 재료 정보를 계속 업데이트하려는 목적이므로, 이 스레드에서는 토론을 하지 말아 주세요.

현대 E-GMP 계열 ICCU 문제와 그 해결책

이 이야기는 2022년 5월식 제 현대 아이오닉 5에서 시작되었습니다. 2024년 1월 6일 ICCU가 고장 났고, 전형적인 수리 과정이 이어진 끝에 2월 24일에야 딜러십에서 차를 돌려받았습니다. 저는 전기전자 엔지니어라서 문제가 무엇인지 알고 싶었고, goingelectric 포럼에서 조사를 시작했습니다.

https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?f=531&t=91515

저는 독자들에게 ICCU 고장 데이터를 공유해 달라고 요청했습니다. 이후 몇 차례 공식 소프트웨어 업데이트가 있었고, 공식 리콜도 진행되었습니다. 고장률은 낮아진 것으로 보였지만, 이런 신형 전자장치라면 기대해야 할 “거의 0” 수준에는 전혀 미치지 못했습니다.

2024년 1월부터 2025년 11월까지, 주로 독일에서 발생한 ICCU 고장 사례를 거의 300건 가까이 수집했습니다. VIN은 완전히 제각각이었고, 눈에 띄는 패턴은 전혀 없었습니다. 약한 전자 설계라면 보통 취약한 생산 로트 주변으로 고장이 몰리는 경향을 기대할 수 있습니다. 반도체 공정 편차가 전압 스트레스 내성을 결정할 때도 보통 30% 정도의 변동성이 나타납니다. 하지만 저희 데이터에서는 그런 것이 전혀 보이지 않았고, VIN 패턴은 거의 백색잡음처럼 보였습니다.

0km 또는 초기 고장은 매우 적었습니다. 전형적인 고장은 주행거리가 2만~4만 km 정도로 높아진 뒤부터 시작되었습니다. 이는 전기 설계나 공정 관련 고장에서는 매우 이례적입니다. 그런 경우라면 보통 초기 고장률, 즉 이른바 infant mortality가 높고, 사용 시간이나 주행거리가 늘수록 고장률이 낮아지는 양상이 나타나기 때문입니다.

호기심 때문에 고장 난 ICCU를 몇 개 구입했습니다. 구하기 어렵지는 않은 듯했습니다. 그중 하나를 분해해 보았습니다. ICCU는 냉각수로 냉각되는 밀폐형 알루미늄 박스입니다. 내부에는 4개의 PCB가 들어 있습니다. 주황색 커넥터가 두 개 있는데, 큰 것은 AC용이고 작은 것은 800V 고전압 DC 연결용입니다. 세 번째 검은색 커넥터는 CAN 등을 포함한 차량의 12V 환경에 연결됩니다. 12V 대전류 출력, 130A, 은 별도의 볼트 단자로 되어 있습니다.

ICCU에는 11kW AC 온보드 차저와, 전기차에서 기존 알터네이터 기능을 대체하는 12V 저전압 DC 컨버터가 들어 있습니다. AC 차저의 일부는 반대로 동작하여 V2L, 즉 Vehicle to Load 기능에도 사용될 수 있습니다.

ICCU 내부에는 4개의 PCB가 있으며, 그중 3개는 메인 박스 안에 있습니다. 맨 위 PCB에는 CPU/DSP가 있고, 이것이 12V LVDC를 제외한 모든 SiC MOSFET 스위치의 PWM 제어 신호를 생성합니다. 12V LVDC는 별도의 LTC3752-2 컨트롤러가 제어합니다. 12V LVDC는 액티브 클램프가 있는 단일 스위치 포워드 방식 설계입니다.

모든 PCB는 기계적으로 잘 설계되어 있습니다. AC 차저의 디커플링 커패시터 배치는 개선 여지가 있어 보이지만, ICCU가 왜 고장 나야 하는지 명백한 이유는 보이지 않습니다. 특히 고장률이 가장 높은 12V LVDC의 전력 경로는 레이아웃이 좋습니다. 스위칭 전류 루프가 작고 조밀하게 구성되어 있습니다. 12V 충전 기능이 사라지면 12V 배터리가 길가에서 몇 분 만에 방전되기 때문에 차량이 멈춰 서게 됩니다.

독일에서 3년 차에 접어들면서 한 가지 양상이 드러났습니다. 겨울철 고장률이 여름철의 두 배 정도였습니다. 그렇다면 처음 보기에는 방수 커넥터가 달린 밀폐 알루미늄 박스가 왜 외부 날씨에 이렇게 민감한 것일까요? 병 속 사다리 위의 개구리보다도 더 말입니다.

알루미늄 박스의 통기 벤트가 외부 환경과 연결되는 유일한 통로입니다. 이 벤트에는 현대식 레인코트에 쓰이는 것과 비슷한 ePTFE 멤브레인이 있습니다. 이 막은 물방울이나 액체 상태의 물이 들어오는 것은 막아 줍니다. 하지만 공기 중 습기 같은 기체 상태의 수증기는 막지 못합니다.

내부 고전압 전력용 실리콘카바이드 MOSFET, 즉 SiC MOSFET은 초기 세대 TO247 패키지를 사용합니다. 고전압 노드인 드레인이 가운데 핀과 후면 방열 패드에 연결되어 있습니다. 가장 아래쪽 PCB에는 총 28개의 TO247 부품이 있습니다. 대부분은 가운데 핀인 드레인과 소스·게이트 핀 사이의 PCB에 밀링 컷이 양쪽으로 들어가 있으며, 이 부분은 800V 절연을 견뎌야 합니다. 고전압 드레인에 연결된 후면 패들은 실리콘 패드를 통해 알루미늄 백플레이트와 절연되고, 나사로 이 백플레이트에 고정됩니다. 핀 사이의 절연 공기 간격은 약 2.4mm이지만, 나사까지의 거리는 1.9mm에 불과합니다.

문제가 결로일 수 있을까요? 잘못된 위치에 물방울 하나가 생기면 해당 MOSFET이나 그와 짝을 이루는 하프브리지 파트너의 운명은 끝입니다. 800V에서는 단락이 발생한 뒤 5마이크로초면 SiC 전력 MOSFET이 손상될 수 있습니다.

12V LVDC가 가장 높은 고장률을 보이지만, 이 회로에는 고전압 MOSFET이 단 두 개뿐입니다. 메인 스위치로 SCT20N170, 피크 20A, 드레인-소스 전압 정격 1700V, 그리고 액티브 클램프용 SCT1000N170, 1A, 1700V가 사용됩니다. 이 둘은 약 300kHz 스위칭 주파수에서 1000V 사각파 전압을 처리해야 합니다.

ADI가 아직도 LTC3752-2 모델이 포함된 LTspice 시뮬레이터를 제공해 주는 덕분에, 저는 12V LVDC 컨버터를 시뮬레이션할 수 있었습니다. 그 결과, 메인 SiC 스위치의 방열 손실은 12V 출력 전류가 정격 최대인 130A일 때도 낮았고, 약 10W 수준이었습니다. 이 MOSFET은 최대 출력에서도 그리 많이 뜨거워지지 않습니다. 그런데 이 부품은 냉각수 파이프에 가장 가깝게 장착되어 있습니다.

Carscanner라는 서드파티 OBD 진단 도구가 있습니다. USB를 통해 휴대전화에 연결되며, 동작 중인 ICCU의 여러 파라미터를 읽을 수 있습니다. 전류, 전압, 그리고 가장 중요한 세 개의 ICCU 온도입니다.

그렇다면 결로가 문제라면, 단 하나의 브리더 벤트만 있는 밀폐 하우징 내부로 습기는 어떻게 들어가는 것일까요?

눈에 띄는 점은 ICCU 내부의 대부분 부품과 모든 PCB가 컨포멀 코팅되어 있다는 것입니다. 이는 결로 때문에 부품 핀, 패드, 배선이 단락되는 것을 막기 위해 쓰는 두꺼운 도료입니다. 설계자들은 PCB에 결로가 생길 가능성에 대비해 두었습니다. 하지만 고전압 전력 부품들은 잘못된 위치의 물방울 하나만으로도 파괴될 수 있습니다.

이런 장착 방식은 공랭식 전력 전자장치에서 쓰이는 기법입니다. 공랭식에서는 전력 부품 자체의 손실과 온도 상승이 부품을 주변 이슬점보다 충분히 높은 온도로 유지해 주기 때문에, 국부적으로 물방울이 생기기 어렵습니다.

하지만 여기서는 전력 부품이 수랭 환경에 놓여 있습니다. 이 냉각 시스템은 ICCU 자체의 발열, 약 1kW, 보다 훨씬 큰 전력을 냉각하도록 설계되어 있습니다. 직렬 냉각 라인에는 두 개의 구동 모터와 그 전력 전자장치도 함께 포함되어 있고, 그 안에도 SiC 모듈이 들어 있습니다. 상황을 더 나쁘게 만드는 점은 ICCU가 냉각 체인에서 라디에이터 또는 칠러 다음의 첫 번째 유닛이라는 것입니다. 이는 차량의 열관리 상태에 따라 달라집니다.

차량의 냉각 및 난방 다이어그램을 보면, ICCU는 차갑거나 따뜻한 냉각수 환경에서 동작하도록 되어 있으며, 그 상태가 몇 초 만에 바뀔 수 있습니다. 하지만 ICCU 내부 전력 경로는 어떤 결로도 견디지 못합니다.

결국 둘 중 하나여야 합니다. ICCU 내부 습도가 충분히 낮아서 항상 이슬점 이하의 조건, 즉 물방울이 생기는 조건에 도달하지 않거나, 아니면 언젠가 잘못된 위치에 물방울이 생기는 것은 시간문제입니다.

현재로서는 이것이 저희가 수집한 약 300건의 ICCU 고장 통계와 일치하고, 대부분의 일화적 사례와도 맞아떨어지는 유일한 설명입니다.

그렇다면 습기는 어떻게 ICCU 하우징 안으로 들어갈까요? ICCU는 따뜻해질 때마다 내부 공기 부피가 팽창하고, 브리더 밸브를 통해 실내 쪽으로 “숨을 내쉽니다”. 아이오닉 5/6의 경우 이 위치는 뒷좌석 아래입니다. 온도 상승은 11kW AC 차저에서 발생하는 내부 열, 약 1kW, 때문일 수도 있고, 12V LVDC 충전기에서 발생하는 더 적은 열, 50~100W, 때문일 수도 있습니다.

그 후 ICCU 내부가 식으면, AC 충전이 끝났기 때문이든, 외부 라디에이터나 에어컨 컴프레서의 칠러가 만들어 내는 강력한 수랭 시스템 때문이든, 내부 공기가 수축하면서 ICCU는 브리더 밸브를 통해 공기를 “들이마십니다”. 이때 뒷좌석 아래의 공기가 어느 정도의 절대습도를 갖고 있는지는 경우마다 다를 수밖에 없습니다.

ICCU는 승객실 공기를 들이마십니다. ICCU 내부 공기 부피는 약 8리터입니다. ICCU 내부 공기에 포함된 절대 수분량은 많지 않을 수 있습니다. 하지만 이 효과는 누적됩니다. 이미 알루미늄 박스 내부에 응축된 물에 계속 더해질 수 있습니다. 물방울이 언제 잘못된 위치에 떨어질지는 예측할 수 없으므로, 특정 운전 조건을 직접적인 고장 원인으로 추적하기가 매우 어렵습니다. 일부 고객은 ICCU 고장을 두 번 이상 겪기도 했습니다.

이제 좋은 소식입니다. 이 가설이 타당하다면, 애프터마켓에서 할 수 있는 간단한 치료법과 고정 장치가 있습니다. 고장 사슬의 근본 원인은 ICCU 내부 습도가 너무 높아서 생기는 물입니다. 습기가 ICCU에 들어오고 나가는 경로는 단 하나, 브리더 밸브입니다.

다행히 현대모비스는 브리더 밸브 주변 알루미늄 케이스를 직경 40mm의 평평한 밀링 원형면으로 가공해 두었습니다. 브리더 밸브는 중앙에서 높이 4.1mm, 외경 17mm 정도만 돌출되어 있습니다. 따라서 브리더 밸브 위에 O링으로 밀봉되는 커버를 씌우고, 호스 연결부를 만들 공간은 충분합니다.

저는 브리더에서 ICCU를 완전히 밀폐하는 것은 권장하지 않습니다. 그렇게 하면 더 큰 과압과 부압이 생기고, 공기는 여전히 커넥터 씰이나 하우징에 남아 있는 다른 누설 경로를 통해 교환될 수 있기 때문입니다.

브리더가 견뎌야 하는 압력은 가능한 한 작아야 합니다. 저는 밀폐형 블래더, 즉 야외용 2리터 음료수 블래더를 사용할 예정입니다. 이 블래더에는 큰 입구가 있어 건조제인 실리카겔을 넣고 필요할 때 교체할 수 있습니다. 블래더는 호스로 ICCU 브리더를 덮는 캡에 연결됩니다. 브리더는 스쿠버 리브리더처럼 폐쇄계 블래더와 공기를 교환하게 됩니다.

이렇게 하면 시간이 지나도 건조제 성능 저하는 매우 작을 것입니다. 색상 표시제가 있으면 상태 확인에도 도움이 됩니다. 블래더는 호스로 연결되므로 뒷좌석 아래나 트렁크처럼 편리한 위치에 둘 수 있습니다.

“사용한” 음료수 블래더는 쓰지 마세요. 물과 습기는 ICCU의 적입니다. 같은 이유로 호스나 ICCU 내부에 입으로 바람을 불어 넣지 마세요. 사람의 호흡에는 상대습도 100%의 수분이 들어 있습니다. 압력 밀폐성을 확인하고 싶다면, ICCU에 150mbar, 즉 2psi를 넘는 압력을 가하지 않는 펌프를 사용하세요.

전력 모듈 제조사들이 습도 문제 전반에 대해 작성한 애플리케이션 노트도 몇 가지 있습니다.

https://assets.danfoss.com/documents/latest/444206/AB501642557477en-000201.pdf

https://assets.wolfspeed.com/uploads/2023/09/Wolfspeed_PRD-06379_Environmental_Considerations_for_Power_Electronics_Application_Note.pdf

브리더 커버와 장착 시스템의 .step 파일, 그리고 FreeCAD 모델은 검증이 끝나는 대로 이 스레드에 올리겠습니다.

현재 부품 목록

브리더 밸브 커버
3D 프린팅 재료는 PETG 또는 ICCU의 고온을 견디고 어느 정도 기밀성이 있는 재료

브리더 커버 톱니형 웨지
후면 벽 쪽으로 눌러 고정하기 위한 3D 프린팅 부품

30 × 3mm O링
씰링용

O링용 실리콘 그리스

R1/4 또는 G1/4 to 6mm 호스 커넥터

1/4 G 나사용 탭

6mm 호스

건조제 교체가 가능한 개구부가 있는 2리터 음료수 블래더

색상 표시형 실리카겔 250g, 건조제용

Christian K.

면책 조항

여기에 제공된 정보는 작성자가 현재 시점에서 알고 있는 최선의 지식에 따른 것입니다. 모든 정보와 내용은 물리 시스템에 대한 진행 중인 설계 분석에서 흔히 그렇듯이 맞을 수도 있고 틀릴 수도 있습니다.

작성자는 어떠한 책임도 지지 않으며, 책임질 수도 없습니다. 제공된 해결책은 퍼블릭 도메인이며 누구나 이 정보와 장치를 사용할 수 있습니다. 다만 특허 등 제3자의 권리가 존재할 수 있으며, 작성자는 이에 대한 정보나 통제권을 갖고 있지 않습니다.

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