주행 목적 따라 최적 온도, N 배터리 프리컨디셔닝
기존 비 8.4% 에너지 밀도 향상에도 급속 충전 유지
[서울=뉴스핌] 채송무 기자 = 내연기관차가 아닌 전기 자동차로 카 레이싱을 펼칠 수 있을까. 현대자동차가 N 브랜드 최초의 고성능 전기차 아이오닉 5 N을 개발하는 과정에서 기술적 한계를 극복하는 과정을 공개했다.
현대자동차는 14일 서울 마포구 레이어 11에서 '테크데이'를 열고 아이오닉 5 N에 적용된 혁신적인 배터리 열 관리 시스템과 강력한 회생제동 기반의 안정적인 제동 시스템 등의 기술에 대해 설명했다.
아이오닉 5 N은 전·후륜 합산 478kW(650마력, N 그린 부스트 사용 시)의 최고 출력과 770Nm(78.5kgf·m, N 그린 부스트 사용 시)의 최대 토크, 84.0kWh의 고출력 배터리를 탑재했다.
레이싱에 부족함이 없는 높은 성능이지만, 실제 주행까지는 많은 어려움이 있었다. 배터리와 모터를 중심으로 변속기가 없는 전기차의 특성상 높은 출력으로 지속 운행해야 하는 레이싱에서는 배터리의 온도가 올라가면서 과온 보호 로직에 들어가 출력이 급격히 제한되며, 브레이크의 성능 역시 떨어진다.
현대차는 이같은 한계를 극복하기 위해 N 배터리 프리컨디셔닝, N 레이스, N 브레이크 리젠의 기술을 개발했다.
N 배터리 프리컨디셔닝은 주행 목적에 맞도록 배터리를 사전에 최적의 온도로 만들어주는 것이다. 배터리는 무겁기 때문에 온도가 쉽게 변하지 않는 특성을 이용한 것이다. 세부적으로는 드래그와 트랙 모드가 있는데 드래그 모드는 단 시간 최대 출력을 사용하는 드래그 레이스에 적합하며 트랙 모드는 장시간 고부하 주행에 적합하다.
N 레이스는 모터와 배터리의 냉각을 강화하며 배터리의 최대 출력 범위를 확장해 트랙 주행 시 발생할 수 있는 출력 제한을 최소화한다. 스프린트 모드는 냉각 강화와 최대 출력 범위 확장을 통해 장시간 트랙 주행을 가능하게 해주며 엔듀런스 모드는 출력을 일부 감소시켜 보다 장시간 트랙 주행이 가능하도록 했다.
아이오닉 5 N에 사용되는 4세대 배터리 셀은 현대차와 SK온이 협업을 통해 개발한 것으로 670Wh/L 급 에너지밀도를 가진다. 리튬의 용량을 80% 이상 활용한 고용량 신규 소재 적용과 배터리셀 설계 및 공정 최적화를 통해 3세대 배터리셀 대비 8.4% 에너지 밀도가 향상됐다.
이를 통해 현대차의 초고속 충전기로 충전 가능한 800V 시스템으로 세계 최고 수준인 18분의 급속 충전 성능을 유지했다. 배터리셀 대비 에너지 밀도를 8.4% 향상시켰음에도 3세대와 동일한 급속 충전 성능을 유지했는데 박상진 파트장은 이에 대해 "매우 달성하기 어려운 목표 중 하나였고, 놀라운 성과"라고 강조했다.
내연기관 보다 40% 무겁고, 고출력의 전기자동차의 특성상 내연기관의 기계식 브레이크 만으로 트랙 주행이 못하는 한계를 극복하기 위해 '회생 제동'을 이용한 성과도 공개했다.
고성능 차설계팀 손정기 책임연구원은 "기존에 기계식 브레이크가 담당하던 것을 회생제동이 에너지 회수를 통해 부하를 낮춰 트랙 어택이 가능했다"며 "회생제동이 그동안 제동력을 보조하는 기술에서 핵심 제동력을 담당하는 시스템으로 패러다임이 전환되고 있다"고 강조했다.
날카로운 코너링을 위한 △N 특화 차체·샤시 △N 페달 등 주행 성능을 높이는 기능과 N e-쉬프트와 N 액티브 사운드 플러스 등 일상 속에서도 스포츠카의 감성을 느낄 수 있는 전용 특화 사양에 대해서도 설명했다.
현대차는 이날 독일 뉘르부르크링 서킷 주행 테스트 영상을 공개하며 아이오닉 5 N의 뛰어난 주행 성능을 완성하기 위한 혹독한 시험 과정을 설명했다.
현대차 N브랜드매니지먼트실장 박준우 상무는 "N 브랜드 최초의 고성능 전기차인 아이오닉 5 N의 개발 과정은 N 브랜드의 미래 방향성을 정의하는 대담한 도전이자 새로운 기준의 발견이었다"며 "현대차가 보유한 첨단 기술과 모터스포츠 경험을 바탕으로 전동화 시대에도 운전을 사랑하는 고객에게 가장 감성적인 고성능 운전 경험을 제공할 것"이라고 말했다.
현대차는 2012년 월드랠리챔피언십(WRC) 도전 의사를 밝힌 이후 지금까지 수많은 모터스포츠 경기에 참가하며 경험을 쌓고, 이를 바탕으로 고성능 차량용 서스펜션, 브레이킹 시스템 등 우수한 기술들을 개발했다.
이어 2015년 고성능 브랜드 N을 출범시키며 모터스포츠 기반 기술들을 탑재한 고성능 차량을 출시했고, 일반 차량에도 고성능 차량용 기술을 확대 적용해 현대차 전체의 기술 경쟁력을 끌어올려 왔다.
현대차는 아이오닉 5 N을 시작으로 전동화 시대에도 변치 않는 운전의 즐거움과 주행 감성을 고객에게 계속 제공하고, 끊임없는 전동화 기술 개발을 통해 전기차 시장에서 리더십 포지션을 확고히 할 계획이라고 밝혔다.
dedanhi@newspim.com
