현대차·기아, 레이싱카처럼 폭발적인 전기차 시스템 개발

현대자동차∙기아가 더 멀리, 더 빠르게 가기 위한 고민이 담긴 전기차 핵심 기술력을 공개했다. 

현대차∙기아는 최근 공식 유튜브 채널에 ‘2-스테이지(2단계) 모터시스템’ 기술의 원리를 알기 쉽게 설명한 해설 영상을 10일 공개했다. 

양사가 공동 개발한 해당 기술은 전기차의 고출력과 고효율을 동시에 구현한 모터시스템으로, 지난해 산업통상자원부가 주관한 ‘대한민국 기술대상’에서 대통령상을 수상하는 등 글로벌 시장에서 주목을 받고 있다. 

◇ 12개 스위치로 완성한 고출력 구조… 전기차 한계 넘었다

이날 공개된 영상은 전기차의 원리는 물론 현대차·기아의 전기차가 개발한 차별화된 핵심 부품 구조와 작동 방식을 일반 고객도 알기 쉽도록 담아낸 것이 특징이다.

우선 전기차의 구동 시스템은 모터, 감속기, 인버터 등 세 가지 부품이 핵심이다. 모터가 회전력을 만들고, 감속기가 그 힘을 바퀴에 전달하며, 인버터는 배터리의 직류 전력을 교류로 바꿔 모터에 공급한다.

기존 전기차 인버터는 실리콘 카바이드(SiC) 반도체 소자 6개로 구성된 단일 회로를 사용했다. 하지만 이 구조는 고출력 주행 시 효율이 떨어지는 한계가 있었다.

현대차∙기아는 여기에 실리콘 반도체 스위치 6개를 추가해 총 12개의 스위치로 구성된 ‘2-스테이지 모터시스템’을 개발했다. 이를 통해 모터에 인가할 수 있는 전압이 기존 대비 약 70% 확대되면서 출력이 대폭 향상됐다.

도심 주행 등 일반 상황에서는 한 세트(6개)의 스위치만 사용해 효율을 극대화하고, 고속 주행이나 급가속 등 고출력 구간에서는 두 세트를 동시에 작동시켜 폭발적인 성능을 발휘하는 방식이다.

문제는 스위치가 6개에서 12개로 늘어나면, 전력 제어 범위도 복잡해진다. 단순히 부품을 두 배로 늘리는 것만으로는 문제를 해결할 수 없다는 것이 현대차∙기아의 설명이다.

이를 극복하기 위해 회사는 독자적인 모드 절환 제어 알고리즘을 개발했다. 해당 기술은 저출력 모드에서 고출력 모드로 전환되는 순간, 운전자가 체감할 수 있는 주행 이질감 없이 자연스러운 전환을 가능하게 한다.

현대차 연구진은 “고효율과 고성능을 모두 만족시키는 모터 시스템은 전 세계적으로 유일하다”며 “경쟁사들이 우리 전기차를 구입해 직접 분해해본다는 이야기를 들었을 때, 기술의 우수성을 실감했다”고 말했다.

◇ ‘N’과 ‘GT’ 모델에 탑재… 현대차·기아 "기술력으로 전동화 앞서간다"

글로벌 전기차 시장의 경쟁이 심화되는 가운데, 현대차∙기아는 '2-스테이지 모터시스템'으로 전기차 고성능 분야에서도 확실한 존재감을 드러냈다.

해당 시스템은 고출력 스포츠카 수준의 퍼포먼스를 내면서도, 도심 주행 시 효율 손실을 최소화하는 점에서 “전기차의 양립 불가능한 두 세계를 모두 잡았다”는 평가를 받고 있다.

2-스테이지 모터시스템은 현재 기아 EV6 GT를 비롯해 현대차 아이오닉 5N, 아이오닉 6N, 아이오닉 9, 올 뉴 넥쏘 등에 적용돼 있다. 해당 시스템이 적용된 차량들의 경우 고속 주행시 뛰어난 가속력과 정숙성을 동시에 실현하며, 고객들로부터 호평을 받고 있다.

현대차∙기아는 향후 출시될 전기차 라인업에도 이 시스템을 단계적으로 확대 적용할 계획이다.

또한 현대차∙기아는 현재 해당 시스템의 핵심 기술과 관련해 국내를 비롯해 미국·유럽·중국·일본 등 주요 시장에서 총 47건의 특허를 출원하며 글로벌 기술 경쟁력을 강화하고 있다.

현대차∙기아의 연구진은 “전기차 시대의 경쟁력은 배터리 용량이 아니라 ‘전력 제어 기술’에 달려 있다”며 “지속적인 기술 혁신으로 글로벌 시장의 새로운 표준을 만들어가겠다”고 강조했다.

한편, 현대차∙기아는 단순히 차량을 판매하는 수준을 넘어, 기술을 고객에게 직접 소개하고 이해를 돕는 커뮤니케이션에도 적극 나서고 있다. 실제 이날 공개 영상은 지난해 공개된 ‘브레이크 작동 원리’ 영상에 이은 두 번째 기술 해설 콘텐츠다.

현대차∙기아 관계자는 “고객이 단순히 차량의 성능만이 아니라 그 뒤에 숨어 있는 기술을 이해할 수 있도록 투명하게 공개하는 것이 목표”라며 “기술 중심의 소통을 지속해 브랜드 신뢰를 높이겠다”고 말했다.