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전보규

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현대차 전기차 플랫폼 E-GMP의 5가지 핵심 장점

2020-12-03 17:31

조회수 : 1,302

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사진/현대차


현대자동차그룹이 전기차 전용 플랫폼 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)를 공개했다. 전용 플랫폼은 차량의 뼈대인 동시에 본격적인 전기차 시대의 시발점이다. 전기차 특성에 맞춘 설계로 차량의 완성도를 높이는 동시에 생산비용을 낮춰 소비자의 접근성도 확대할 수 있기 때문이다.

현대차그룹은 E-GMP의 핵심 장점을 5가지로 얘기한다. 첫 번째는 1회 충전으로 500km 이상 주행이 가능하다는 점이다.

세계 최고 수준의 에너지 효율을 보여주는 PE 시스템(Power Electric System) 덕분이다. PE 시스템은 내연기관을 대체하는 전기차의 구동 시스템으로 구동용 모터와 감속기, 전력 변환을 위한 인버터, 동력원을 담는 배터리로 구성된다.
 
사진/현대차


에너지 효율을 높이는 데는 구동 모터 내부의 코일에 적용된 '헤어핀 권선 기술'의 역할이 크다. 헤어핀 권선 기술은 직사각형의 단면을 가진 코일을 활용한 구조를 뜻하는 데 기존의 원형 코일보다 약 10%의 효율을 개선하는 효과가 있다.

새로운 냉각 방식도 모터의 효율을 높인다. 효율을 높이기 위해서는 모터에서 발생하는 열을 효과적으로 식혀야 한다. 과열되면 부품에 변형이 생기고 기능 저하로 이어질 수 있기 때문이다.

E-GMP 모터-감속기 일체형 구조의 장점을 살려 유냉 방식을 적용했다. 이를 통해 감속기의 냉각 및 윤활 기능을 담당하는 오일을 EOP(Electric Oil Pump)로 모터 내부의 코일에 안개처럼 분사해 열을 보다 효과적으로 식힐 수 있다.

후륜 모터를 제어하는 인버터 파워 모듈의 전력반도체 교체도 주행거리를 5% 증가시켰다. 일반적인 인버터 파워 모듈은 실리콘 기반의 전력반도체를 사용하는 데 E-GMP는 내구성과 효율성이 더 뛰어난 실리콘 카바이드 전력반도체를 탑재했다.

또 E-GMP는 기존 전기차보다 에너지 밀도가 10% 향상돼 한층 효율적이고 가벼운 배터리 시스템 구성이 가능하고 배터리 모듈을 1종으로 표준화해 차종별로 요구되는 주행거리에 맞게 배터리 팩을 조정할 수 있다. 이는 자유로운 배터리 모듈 구성을 통해 더 먼 거리를 달릴 수 있는 기반이 된다.

두 번째는 800V 고전압 충전시스템이다. E-GMP는 초고속 충전기로 18분이면 배터리를 80%까지 충전할 수 있다. 5분을 충전하면 100km 주행이 가능하다. 현재 널리 사용 중인 400V 충전시스템이 배터리를 80%까지 채우는 데 1시간 정도가 소요된다는 점과 비교하면 상당히 빠른 속도다.
 
사진/현대차


E-GMP는 800V 외에 국내외 대다수 전기차 충전 인프라에 사용되는 400V 방식도 지원해 편의성을 높였다. 특히 별도의 제어기 없이 800V와 400V 충전이 가능한 멀티 충전 시스템을 세계 최초로 적용했다. 400V 충전기 사용 시 구동용 모터와 인버터를 활용해 400V 전압을 800V로 승압해 배터리에 공급하는 현대차그룹의 특허 기술 덕분에 가능했다.

전기차에 탑재된 배터리를 대용량 보조 배터리처럼 쓸 수 있다는 것도 E-GMP의 특징이다. 기존 전기차는 외부 전력은 차량 내부로 전달하는 것만 가능했지만 E-GMP는 별도의 제어기나 연결 장치 없이 110V나 220V 등 일반 전원을 전기차 내외부로 공급하는 V2L(Vehicle to Load) 기능을 지원한다.
 
사진/현대차


세 번째는 새로운 디자인과 넓은 실내다. E-GMP와 내연기관 플랫폼의 가장 큰 차이는 공간을 많이 차지하는 엔진과 구동축이 사라지고 그 자리를 부피가 작은 PE 시스템이 대신한다는 점이다. 차체 바닥에는 전기차의 가장 큰 구성요소인 배터리가 놓인다.

이에 따라 내연기관 자동차나 이를 기반으로 한 전기차와 비교해 전체적인 비율이 크게 다르고 공간 활용성이 대폭 개선된다. 휠베이스가 길어져 기존 자동차보다 실내 공간이 넉넉해지고 바닥이 편평해지는 것이다. 공간의 제약 없이 시트를 자유롭게 배치할 수 있어 탑승자의 이용습관이나 라이프스타일에 맞춘 설계도 가능하다.

다음은 차의 기본 성능을 극대화할 수 있는 설계가 반영됐다는 점이다. 전기차에서 가장 무거운 배터리가 차체 중앙에 낮게 깔려 저중심 설계를 완성했고 무게 배분도 효과적이다. 이를 통해 차종에 관계없이 직진 가속 및 코너링, 승차감 등 전반적인 주행 품질이 높아진다.
 
사진/현대차


여기에 새로 개발한 서스펜션으로 주행성능을 더욱 끌어올릴 수 있다. 차체와 바퀴를 연결하는 링크를 5개 설치해 상하, 좌우의 충격을 효과적으로 걸러내고 조종성을 높여주는 5링크 서스펜션을 후륜에 더했다. 또 5링크 서스펜션 구조물과 서브 프레임 내부에 PE 시스템을 통합하는 모듈화를 통해 주행 성능을 향상했다.

E-GMP는 기능 통합형 드라이브 액슬(IDA)을 세계 최초로 양산 적용했다. 드라이브 샤프트와 휠 베어링을 일체화해 부품 사이의 연결 부위를 없애면서 강성이 약 42% 높아지고 무게를 10%가량 줄인 것이다. 이는 승차감과 핸들링 성능을 향상시키는 요인이다.

마지막은 새로운 구조와 기술을 통한 안전성능 향상이다. E-GMP는 여유가 생긴 차체 앞쪽 공간에 프레임과 서브 프레임 보강 구조를 적용해 다중골격 구조를 완성했다. 이를 통해 전방 충돌 시 차체 구조물이 효과적으로 변형해 충격을 완화하고 탑승객과 배터리 피해를 최소화한다.
 
사진/현대차


후방 충돌에 대비하기 위해서는 범퍼 부위에 변형을 유도하는 구조물을 적용해 충격이 분산되도록 했다. 동시에 후륜과 뒷좌석 탑승객을 적극적으로 보호하기 위해 차체 안쪽에 변형 방지 보강 구조를 추가했다.

차체 중앙에 놓인 배터리와 PE 시스템을 보호하기 위해 사이드실 내부에 알루미늄 압출재를 기본 적용했다. 또 바닥 안쪽에 횡방향 크로스 멤버를 핫스템핑 부품과 동급의 재질 강도를 가진 초고장력 강판으로 제작했다.

이와 함께 배터리와 차체를 더욱 견고하게 연결하기 위해 배터리를 관통하는 8점 마운트 방식을 적용했다. 배터리와 차체의 결합 강성을 높이면 충돌 시 배터리 안전성이 개선된다. 주행 시 진동과 소음이 줄어 성능과 승차감 향상이란 장점도 생긴다.
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