아이오닉 ev


지난 2016년 3월 유채꽃 향기로 뒤덮인 제주에서는 ‘제3회 국제전기자동차엑스포’가 화려한 막을 올렸습니다. ‘2030년까지 탄소없는 섬(Carbon-free Island)으로 거듭나자’는 엑스포의 슬로건에 호응이라도 하듯 역대 최다 관람객이 전시부스를 찾았습니다. 좀 더 깊이 들여다보면 이번 대회에는 기존과는 달리 시승과 체험은 물론 제원과 구입 후 유지 보수방법, 안전까지 염두에 둔 구매자의 성향을 갖춘 적극적인 관람객들이 많았는데요. 전기차에 대한 사람들의 인식이 단순한 호기심을 넘어 전기차 시대를 맞이할 준비가 되어있음을 알 수 있는 대목입니다. 


국제 전기차 엑스포에서의 아이오닉 일렉트릭과 함께한 세계 전기차 축제 


머지않아 100% 순수 전기로 구동하는 자동차는 일상의 패러다임을 바꿔놓을 것입니다. 자동차는 또 다른

시대를 맞이하고 있으며 뉴 일렉트릭 제너레이션의 문화도 폭넓게 자리 잡을 것으로 예상하는데요. 그 첫 단추가 되어줄 현대자동차의 아이오닉 일렉트릭에 대해 총 4회에 걸쳐 하나하나 살펴보도록 하겠습니다. 이번 시간에는 ‘아이오닉 일렉트릭의 탄생 배경과 그리고 전기차 시대로의 변화’를 가지고 첫 번째 이야기를 전해드리겠습니다.



시대적 사명, 기술 발전 그리고 아이오닉 일렉트릭


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전기자동차 산업은 글로벌 환경 정책과 맞물려 급속한 성장세에 있습니다. 산업경제리서치(www.rebook.kr)는 3월 이슈를 통해 2015년 기준 전기자동차(PHEV, BEV) 세계시장 판매실적이 54만 8,210대로 이는 2014년 실적(31만 7,985대) 대비 72.4% 증가한 규모라고 발표했습니다. 그리고 2020년 무렵에는 연간 250만 대 규모 이상으로 성장할 것으로 전망했습니다.

전 세계적으로 환경에 대한 관심이 최고조에 달하고, 전기차 시장이 급부상하는 가운데, 현대자동차는 지난 1월 친환경차 전용 모델인 ‘아이오닉 하이브리드’를 선보인 데 이어 순수 전기차인 ‘아이오닉 일렉트릭’을 제주 국제전기자동차엑스포에서 처음 공개했습니다. 배터리와 전기모터만으로 차량을 구동시켜 주행 중 탄소배출이 전혀 없는 아이오닉 일렉트릭은 단 한 번의 충전으로 제주 일주도로를 거의 완주할 수 있을 정도로 국내 모든 전기차 중 가장 긴 주행거리(191km)를 자랑합니다. 그리고 지난 3월 4일 마감된 제주 지역 1차 전기차 민간공모에서 전체 신청 차량 중 약 65%의 점유율을 차지해 7개의 공모대상 차종(승용기준) 중 아이오닉 일렉트릭이 1위를 달성할 정도로 사람들의 높은 관심을 받았습니다.


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세계 최초로 HEV, EV, PHEV를 함께 선보이게 될 아이오닉은 HEV - PHEV - EV 순으로 개발하는 일반적인 관념에서 벗어났습니다. 전기차에 대한 높은 관심과 수요 증대 그리고 세계의 환경규제에 적극적으로 대응해야 하는 시대적 사명 때문에 HEV에 이어 EV를 먼저 선보이는 결단을 내린 거죠. 이에 아이오닉 PHEV보다 먼저 공개된 아이오닉 일렉트릭은 최첨단 기술을 탑재하고, ‘전기차 그 이상의 전기차’의 모습으로 고객과 만나고 있습니다. 아이오닉 일렉트릭은 일반 전기차의 외형과 내관을 뛰어넘어 미래지향적이고 하이테크 기술과 아이디어로 가득한 새로운 모습을 담으려는 개발자들의 열정으로 가득한데요. 특히 버튼 조작만으로 변속할 수 있고 내리막길에서 굳이 브레이크 페달을 밟지 않아도 감속이 가능합니다. 이처럼 간결하고 쉬운 ‘드라이브 디바이스(Drive Device)’는 일상과 늘 함께하면서 감동을 선사할 것입니다.



전기차 그 이상의 전기차


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아이오닉 일렉트릭 이전에도 전기차 시장에는 많은 전기차가 있어왔고 신기술과 새로운 외형을 갖추며 진화해왔습니다. 하지만 아이오닉 일렉트릭은 전기차라는 구동 부분 외에도 전기차만의 고유 요소를 남기기 위한 고민을 더했는데요. 

첫 번째 미래지향적인 전기차의 모습을 보여주고자 전기차에 최초로 전자식 변속버튼을 탑재했습니다. 버튼 타입은 일반적인 기어노브 타입보다 스마트폰이나 전자기기를 다루는 느낌의 색다른 경험을 제공할 것입니다. 이를 위해 편리한 조작성과 함께 신뢰성 확보를 위한 페일 세이프 테스트(Fail-safe test) 모드를 500개 이상 발굴해 개선해 나갔습니다. 

두 번째로 편의성을 높이기 위해 운전자 스스로 회생제동량을 조절할 수 있는 회생제동 시스템을 개발했습니다. 운전자는 스티어링 휠 뒤쪽의 패들시프트를 통해 간단한 조작으로 회생제동량을 변경해 회생제동의 역량을 극대화할 수 있습니다. 회생제동은 엔진브레이크와 같은 역할을 하는데요, 모터로 주행과 충전을 모두 하는 전기차에서는 회생제동량을 최대로 하면 엔진브레이크를 작동하는 느낌이 커집니다. 그래서 브레이크를 밟은 듯 거의 정지하는 수준까지 제동이 가능하며 회생제동량을 최소화하면 긴 거리를 관성으로 움직이는 탄력주행이 가능해 운전의 재미를 더할 수 있습니다. 


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[손쉽게 회생제동량을 변경할 수 있는 아이오닉 일렉트릭]


세 번째로 안전한 운전을 위해 전기차를 운용할 때 가장 중요한 충전소 위치와 예약 충전, 주행가능거리 등을 가늠해주는 내비게이션 기능을 강화했습니다. AVN을 통해 나오는 내비게이션 정보 중 에너지 정보 기능을 선택하면 현재 배터리가 각 장치에 얼마나 사용되는지도 확인할 수 있는데요. 내비게이션에 설정한 목적지까지 주행 가능구간과 불가구간으로 구분되어 불가구간에 가기 전 충전해야 한다는 것을 알리고 있습니다.



아이오닉 일렉트릭이 선사한 생활의 네 가지 변화 


운전 경험의 유무에 상관없이 누구나 운전에 대한 생각과 기대치가 있다고 합니다. 전기차의 경우는 어떨까요? ‘과연 차가 얼마나 잘 나갈 것인지, 운전하기는 편리한지, 충전이 신경 쓰이지는 않는지.’ 등을 통해 아이오닉 일렉트릭의 특별함을 키워드로 뽑아보았습니다.


KEYWORD 1. 심플하고 편리한 주행조작

 

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“주행하다 보면 브레이크 페달이 신경 쓰일 때가 있습니다. 물론 긴급한 상황에서 꼭 필요한 장치이지만 교통 체증 속에서 가다 서기를 반복해야 할 때, 내리막길에서 페달이 귀찮을 때가 있어요. 그리고 바쁠 때 실수로 기어를 P단에 놓고 내렸는지 애매할 때는 계속 신경이 쓰이기도 하지요.”

직장인 오상사 씨는 매일 자가용을 이용해 출퇴근하고, 출장도 잦아 일주일에 평균 20시간 이상 차에서 생활합니다. 출퇴근 시간 때는 상습정체 구간에서 오랜 시간 머물러야 하고, 장거리 출장이라도 갈 때면 언덕길, 험로, 산길 등 다양한 주행환경을 견뎌야 하죠. 그런 그에게 가장 큰 바람은 바로 편안하게 운전할 수 있는 것입니다.

‘드라이빙 디바이스’를 표방하는 아이오닉 일렉트릭은 간결하면서도 편리한 주행조작을 추구합니다. 버튼만으로도 주행 모드를 바꿀 수 있고, 스티어링 휠에 장착된 패들시프트를 통한 회생제동 조절 시스템을 엔진브레이크처럼 쉽게 조작할 수 있는데요. 패들시프트 3단계를 적용하게 되면 그야말로 원풋 드라이브(One-foot Drive)가 실현됩니다. 그리고 아이오닉 일렉트릭의 전자식변속버튼에는 오토파킹 기능이 장착되어 있어 운전자가 실수로 P버튼을 누르지 않아도 운전자가 안전벨트 풀고 문을 열면 오토파킹이 작동합니다.


KEYWORD 2. 기운 센 천하장사, 아이오닉 일렉트릭


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“대부분 사람들은 전기차의 동력성능이 엔진 기반 자동차의 그것보다 많이 떨어진다고 생각해요. 더구나 후방에 무거운 배터리를 탑재하고 있어 트렁크 용량도 작고, 혹시 있을지 모를 충돌사고에서는 배터리 때문에 더 위험한 것이 아닌가 하는 우려도 있지요.” 대학원생 김공부 씨는 스트레스를 풀기 위해 교외로 드라이브를 자주 나갑니다. 낚시를 즐기는 그는 낚시용품을 트렁크에 싣고 다니고 고속도로에서 운전할 때면 고속주행을 즐기죠.

아이오닉 일렉트릭은 김공부 씨와 같은 운전자를 위해 최적의 드라이브 모드를 탑재했습니다. 센터 콘솔에 자리한 버튼으로 스포츠, 노멀, 에코 모드를 조절할 수 있으며 굳이 시선을 다른 데로 돌리지 않아도 계기판 클러스터를 통해 현재 모드 상태를 확인할 수 있습니다. 스포츠 모드로 주행한다면 훨씬 역동적인 드라이빙을 즐길 수 있을 것입니다. 0km에서 100km까지 도달하는데 10초도 안 걸리고 최고 속도 165km/h를 발휘하니 속도감에서 높은 만족도를 얻을 수 있습니다. 그리고 동급 대비 최대 규모인 러기지 용량(650L, N사 L모델 640L)은 김공부 씨의 낚시용품이 하나도 빠짐없이 들어갈 수 있도록 지원합니다. 그리고 배터리 안전 부분도 과충전 시 전류를 차단하는 구조와 세라믹 코팅 분리막을 적용하고, 릴레이와 퓨즈 등 고전압 능동 보호 기구를 적용해 시스템의 신뢰성도 확보했습니다.


KEYWORD 3. 한번 충전으로 하루 출퇴근 걱정은 훌훌!


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“전기차를 이용할 때 가장 불편한 점은 충전해야 한다는 것 같아요. 어디에 충전소가 있는지도 잘 모르겠고, 괜히 집에서 잘못 충전했다가 전기세가 많이 나올 수 있다는 걱정도 듭니다.”라고 걱정하는 분들도 계십니다. 사실 2013년 교통안전공단에서 발표한 자동차 주행거리 조사 결과에 따르면 승용차의 일일 주행거리가 평균 37.6km인 것으로 조사됐습니다. 일반적으로 자가용으로 출퇴근하는 직장인들의 평균 주행거리도 이와 비슷하게 맞물려 매일 왕복 40km 정도를 이동합니다. 전기차로 운전한다고 가정했을 때, 전기차의 가장 큰 숙명은 충전입니다. 전기가 있어야 차가 움직이고, 운전할 때도 걱정이 없죠.

아이오닉 일렉트릭은 단 한 번의 완충으로 191km를 주행할 수 있습니다. 주행거리 시험에서 아이오닉 일렉트릭은 동급 대비 최고의 결과물을 얻어냈습니다. 총 176km에 달하는 제주 일주도로를 한 번의 충전으로

주행할 수 있느냐의 시험이었는데요. 일주도로는 제주도 해안선을 따라 서귀포 지역을 경유해 섬을 한 바퀴 돌도록 만들어진 도로로 아이오닉 일렉트릭과 함께 다른 경쟁차들도 참여했습니다. 다른 경쟁차들은 시험

중간에 충전을 해야 하는 상황에 직면했지만 아이오닉 일렉트릭은 제주 일주 코스를 주행한 후에도 잔여 주행거리가 30km나 남았습니다.

충전 부분에서도 아이오닉 일렉트릭은 내비게이션을 통해 가고자 하는 목적지에 있는 충전소 위치와 현재 전기량으로 갈 수 있는 주행거리, 그리고 전기세가 가장 저렴한 시간대를 찾아 충전해주는 예약 충전 시스템까지 갖췄습니다. 게다가 아이오닉 일렉트릭의 충전시간은 완충 4시간 25분(AC 단상), 급속 24~33분(50kW 33분, 100kW 24분)으로 시간의 부담을 최소화해서 더 편리합니다.


KEYWORD 4. 동급 최고의 저소음


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“전기차는 엔진 없이 모터로만 구동되기 때문에 엔진 특유의 소음이 전혀 없을 것이라는 생각이 들어요. 소음에 민감한 영유아와 함께 드라이브할 때 좋을 것으로 생각해요.” 주부 나엄마 씨는 갓 돌이 지난 아이와 장을 보러 가려고 하면 자동차의 소음이 신경 쓰였습니다. 하지만 전기차는 소음이 확연히 저감되어 아이의 단잠을 방해하지 않을 것입니다.

아이오닉 일렉트릭 개발팀은 전기차 특유의 모터소음과 윈드노이즈, 로드노이즈 등 내연기관차에서는 전혀 문제가 되지 않았던 항목의 소음들까지 잡기 위해 최선의 노력을 다했습니다. 동급 최초로 적용한 흡음필름이 들어간 이중접합유리와 디젤 차량에 준하는 흡차음재 적용으로 더욱 조용한 NVH(NOISE. VIBRATION. HARSHNESS의 약자)를 실현했습니다.



아이오닉 일렉트릭의 완벽함이 나오기까지


전기차에 대한 고객들의 기대와 바람을 알기에 아이오닉 일렉트릭의 연구개발 과정은 숱한 시행착오와 수고스러움의 연속이었습니다. 하지만 연구개발 과정에서의 난관들은 요리 레시피에 있어서 한 줌의 소금과 간장 같은 것이었습니다. 당시에는 쓰디썼지만, 지나보니 허허 웃으면서 ‘그땐 그랬지.’ 하게 되는 것. 그래서 이런 만족스러운 결과물이 나왔다고 자축하면 되는 것이었죠. 세계 최고의 수준의 아이오닉 일렉트릭을 향한 개발자들의 양념 같은 순간들, 그 에피소드를 소개합니다.


EPISODE 1. 배터리, 어디에 탑재해야 잘한 걸까?


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한 책임연구원의 말에 따르면, 아이오닉 일렉트릭은 공력이 좋고, 주행거리도 길어야 하는 지상과제가 있었기 때문에 이를 해결하는 것이 매우 중요했다고 합니다. 배터리 탑재 위치, 용량 등을 연구하며 최대의 주행거리를 확보하기 위해 연구개발진들은 최선의 노력을 다했습니다. 가장 큰 난관은 신규 배터리셀을 개발하면서 동시에 차량 및 배터리 시스템 개발 일정을 맞추는 것이었습니다. 그뿐만 아니라 다양하게 나타나는 문제점들을 협력사와 함께 불철주야 연구소에서 불을 밝히며 수많은 테스트를 진행했다고 합니다.

이번 아이오닉 일렉트릭은 공력성능을 개선하고자 최저지상고로 개발되었는데, 이는 배터리 레이아웃에 더 큰 난관이었습니다. 배터리 용량은 정해져 있는데, 낮아질 대로 낮아진 차량 하단에 배터리를 배치하는 것이 힘들었습니다. 하지만 연구 끝에 배터리의 성능을 훼손하지 않으면서 배터리 두께를 얇게 만들었고, 리어 서스펜션을 변경하면서 배터리를 탑재하는 데 성공했습니다. 


EPISODE 2. 성능평가? 말처럼 쉽지 않았던 여정


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해외 현지에서 성능평가를 한다는 것은 사전에 많은 준비를 해야 함은 물론이요, 현지에서 다양하게 드러나는 변수에 효과적으로 대응할 수 있어야 합니다. 이번 아이오닉 일렉트릭 성능평가는 총 7대의 차량과 함께했는데요. 성능에 비교 대상이 될 차량 6대와 아이오닉 일렉트릭 1대는 미국 현지에서 1,600km를 달렸습니다, 충전성능을 확인하는 과정에서 이 7대들을 충전하는 엄청난 규모의 발전차가 이들을 또 따라다녔습니다.

주로 낮에 주행성능을 평가하고, 밤에 충전성능을 평가하는 상황이기 때문에, 거의 24시간 밤낮없이 평가를 진행해야 했는데요. 밤에 충전성능을 평가하기 위해 충전기 근처에 모여 있을 땐, 지역 경찰에게 상황을 일일이 설명해야만 하는 수고를 더했다고 합니다. 정말 세계 최고의 전기차를 개발하겠다는 일념으로 악착같이 테스트에 임했다고 볼 수 있죠.


EPISODE 3. 변수를 찾아 헤매는 킬리만자로의 표범


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전자식변속버튼을 개발할 때 주안점은 간편하고 손쉽게 사용할 수 있는 장치 여부입니다. 그래서 버튼이 사용자가 아닌 물건이나, 다른 사용자에 의해 눌려졌을 때, 작동되는 오류를 미연에 방지하고자 다양한 사례들을 적용하고 연구해야 했습니다. 즉 페일 세이프(Fail-safe)를 개발하고 검증하기 위해 경우의 수를 따지지 않고 다양한 조건들을 발굴해 테스트하고 보완했습니다. 그렇게 미국 CPG(캘리포니아 주행시험장)에서 관련 페일 세이프 모드를 500개 이상 신규로 발굴하고 추가했고, 이들 각각에 대한 테스트에서 안전 조건을 만족하게 하는 노력을 해왔습니다. 당시에 지긋지긋했던 사례 연구가 차량의 안전과 직결됨을 알기에 지금에 와서는 뿌듯함을 느낄 따름이라고 다른 책임 연구원이 전해주었습니다.


EPISODE 4. 끝까지 원인을 분석해내는 불굴의 도전정신


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전기차에서 소음을 저감하기 위한 노력은 내연기관 차량보다 더 많은 노력을 기울여야 할 때가 많습니다. 엔진을 장착하지 않아 기본적으로 정숙성은 갖췄다고 평가받기에 그로 인한 다른 소음을 차단해야 하는 문제가 발생하기 때문이죠. 특히 모터 소음을 줄이기 위한 수많은 테스트와 성능평가를 했는데요, 문제에 대한 근본원인을 찾기 위해 노력했던 순간이 연구개발진의 기억에 생생하게 남아있다고 합니다. 협력사로부터 내구시험 중 모터 이음발생에 대한 현상을 접수해서 이에 대한 원인을 분석했습니다.

모터 자체적인 결함(가령 설계 안전율 부족 등)이 있다면 당연히 해당 부분을 보완해야 하겠지만, 다른 부분에 원인이 있을 수 있다는 판단 하에 해당 시험조건 등을 확인하고자 시험 현장 실사를 진행했습니다. 그 결과 해당 내구시험실 다이나모 시스템에서 공진이 발생하는 것을 확인했고, 마침내 개선할 수 있었습니다. 만약 모터 자체적인 결함으로 판단하여 모터 베어링부 설계 강화를 진행했다면 불필요한 과설계로 인해 모터 재료비 비중이 커지고 모터 효율 저하가 불가피한 상황이었다고 합니다. 시험현장 실사 및 분석을 통해 문제 발생에 대한 근본적인 원인을 찾아냄으로써 비용을 더 절감할 수 있었습니다.


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지금까지 아이오닉 일렉트릭의 탄생 배경과 시대적 변화 그리고 현대자동차 연구개발진의 에피소드를 정리해 드렸습니다. 바야흐로 충전의 시대입니다. 24시간 스마트폰을 곁에 두고 생활하는 현대인들에게 충전은 우리가 밥을 먹는 것처럼 일상적이고 흔한 일이 되었습니다. 머지않아 주차장이나 전기충전소에서 전기차를 충전하는 모습도 익숙한 풍경으로 자리 잡게 될 것입니다. 앞으로의 아이오닉 일렉트릭의 R&D 스토리를 통해 전기차에 대해 더 많은 이해와 관심이 더해지기를 바라봅니다.

다음 시간에는 즐거움이 남다른 아이오닉 일렉트릭의 드라이빙 기술을 전해드리겠습니다. 감사합니다.



* 현대자동차그룹 연구개발본부의 ‘R&D STORY’ – 아이오닉 일렉트릭 (AE EV) 편에서 원문을 확인할 수 있습니다.


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