지난 3일 시작한 기아의 대형 순수전기 SUV 'EV9' 사전계약이 8영업일 기준 1만 대를 돌파하며 역대 기아 플래그십 차종 중 가장 높은 인기를 발휘한 가운데 동급 경쟁 모델 대비 우월한 1회 충전 주행가능거리로 이목을 집중시키고 있다.
19일 오전 경기도 광주시 소재 어반프레임 미디어팜 스튜디오에서 열린 실무자 인터뷰를 통해 EV9의 놀라운 주행가능거리 비결과 우수한 전비에 대한 이야기를 들어봤다.
먼저 이날 인터뷰에는 EV9 개발을 담당한 전동화시스템설계팀 손병관 책임연구원, 공력개발팀 신용수 책임연구원, 제동설계팀 김태헌 책임연구원이 참여해 EV9의 PE 시스템, 공력성능, 회생제동 시스템 등에 관한 이야기를 접할 수 있었다.
Q. 비슷한 크기의 타사 전기 SUV가 더욱 큰 107.1kWh 배터리를 탑재하고도 400km 중반 대 주행가능거리를 나타내는 것과 비교해 EV9은 501km를 달성했다. 비결이 궁금하다.
A. EV9에는 99.8kWh 4세대 고전압 배터리를 탑재했다. 단순히 큰 배터리를 탑재하는 것 외에도 전비를 높이는 부분에 노력했고 이를 위해 연구소 내부적으로 전기차 전장부하류 소모전력 저감을 통한 전비 개선 기여라는 공감대를 형성해 모든 설계 부문이 이에 집중했다.
특히 다양한 신기술 적용으로 기존 전기차보다 부하량이 많은 EV9은 램프류, 워터펌프, 오일펌프, 라디에이터 팬을 제외한 냉각 시스템 등의 개선 작업을 진행해 전비 향상에 주력했다.
Q. EV6 GT에 첫 적용된 2 스테이지 모터 시스템이 EV9 후륜 모터에도 적용됐다. 2개 인버터 역할과 어디에 중점을 두고 최적화를 했는가.
A. 해당 시스템은 듀얼 인버터를 적용해 시내, 고속도로 정속 주행 시 효율을 높이기 위한 인버터 1개가 작동하고, 고속 추월 상황처럼 고출력이 필요한 경우 인버터 2개 모두를 사용하는 시스템이다.
일반적으로 모터의 출력을 높이려면 공급되는 전압을 올리거나 유도용량, 전류당 자속이 발생하는 정도를 낮게 설계해야 한다. 전압의 경우 배터리 용량 및 셀 전압, 직병렬 구조, 차량 탑재 레이아웃에 따라 결정되기에 현실적인 어려움이 있었다.
반대로 모터의 유도용량, 전류당 자속을 낮추려면 모터 전류와 인버터 전류 용량이 늘어나야 하기에 전력 변환 손실로 인한 효율성 저하가 이어진다. 하지만 2 스테이지 모터 시스템을 사용하면 이를 효과적으로 해결할 수 있다.
Q. EV9 4WD 모델 전륜 모터에 적용된 디스커넥터 시스템이 전비 효율 향상에 기여한다고 들었다. 해당 시스템의 역할은 무엇인가.
A. 일반적으로 4WD 전기차의 전륜 모터가 후륜 모터와 함께 작동할 경우 전륜 모터의 회전에 따른 손실로 인해 전비 효율이 떨어진다. 해당 시스템은 이에 맞춰 전비를 고려한 운전 시에는 후륜 모터만 작동하고 고출력 상황에서 전륜 모터가 함께 작동하는 구조다.
이때 후륜 모터의 토크가 최대치까지 도달하기 전에 전륜 모터를 체결하고 전륜으로 토크를 분배해야 운전자가 이질감을 덜 느끼게된다. 효율과 고성능 2가지 목적을 달성하기 위해 수많은 테스트와 시뮬레이션을 거쳤다.
Q. EV9에는 공기저항을 줄이기 위한 3D 언더커버를 처음으로 적용했다고 하는데 해당 시스템에 대한 추가 설명을 듣고 싶다.
A. 3D 언더커버는 차체 중앙의 배터리를 중심으로 차량 앞쪽에는 지면 방향으로 볼록하고 뒤쪽은 좌우 후륜 부근에서 위로 오목하게 들어간 모습이다. 주행 시 고속으로 회전하는 바퀴는 공기 저항을 크게 만드는 요소인데, 해당 언더커버를 통해 전후륜 휠과 타이어에서 발생하는 저항을 줄였다.
Q. 너비가 2m에 육박하고 길이가 5m가 넘는 3열 SUV라는 점을 감안하면 EV9의 0.28Cd 공기저항계수와 kWh당 4.2km 복합 전비는 놀랍다. 개발 과정에서 중점적으로 다룬 부분이 궁금하다.
A. 공력 성능 확보에는 뒤로 갈수록 폭이 좁아지는 유선형 프로파일이 중요하다. 하지만 EV9은 개발 초기부터 분명한 콘셉트가 정해져 유선형 차체를 구현하기 어려웠다.
이를 해결하고자 디테일에 집중했다. 전륜 휠 아치 가니시가 대표적으로 미묘한 곡률 변화를 위해 디자이너와 함께 수작업으로 클레이 모델을 수차례 깎아가며 풍동 테스트에 투입한 뒤 공기 저항에 미치는 변화를 거듭 확인했다.
또한 리어 스포일러의 하향 각도를 세밀하게 조절하는 등 디자인팀과 공력 개선 작업에 공을 들였다. 3D 언더커버 또한 이러한 노력 중 하나이다.
Q. EV9 제동 시스템 측면에서 전비 및 주행가능거리 향상에 기여한 부분이 있는가.
A. 해당 모델에는 중량과 패키징을 개선한 2세대 통합형 전동 부스터(IEB)를 처음으로 적용해 회생제동 성능을 개선하고 작동 영역을 확대했다. 아울러 이전에는 저감속 영역에서만 회생제동을 활용하고 제동 안정성이 중요한 고감속 영역에서는 활용하는 데 조심스러운 부분이 있었지만 그동안의 노하우와 기술력을 바탕으로 고감속 영역에서도 회생제동을 적극 활용하는 변화를 줬다.
또 여러 노면 조건에 따라 차량제어가 어려운 상황에 직면해도 회생제동과 유압제동을 유기적으로 협조 제어해 어떤 환경에서도 회생제동을 통한 전비 향상에 기여할 수 있도록 개발했다.