[M 투데이 최태인 기자] 현대자동차가 전기차 대중화를 선도할 소형 전기차 '캐스퍼 일렉트릭(CASPER Electric)'에 적용된 다양한 첨단 기술을 공개했다.
현대차는 지난 6일 서울 강남구 소재의 JBK 컨벤션홀에서 신차 캐스퍼 일렉트릭에 적용된 다양한 신기술을 설명하는 '캐스퍼 일렉트릭 테크 토크'를 개최했다.
이날 행사에서는 캐스퍼 일렉트릭을 개발한 연구원들이 직접 발표자로 나서 주요 기술 소개와 더불어 개발 과정에서 있었던 비하인드 스토리 등을 공개했다.
이중 가장 이목을 끌었던 기술은 현대차그룹 차량 최초의 '페달 오조작 안전 보조(Pedal Misapplication Safety Assist, PMSA)'다. 이 기술은 전후방 1m 이내에 장애물이 있는 정차 또는 정차 후 출발하는 저속 주행 상태에서 가속 페달을 빠르고 깊숙하게 밟는 경우, 페달 오조작 상황이라고 판단해 구동력·제동력을 제어해 충돌을 방지하는 기술이다.
해당 기술은 저속 주행이거나 정차한 상태에서 0.25초 내 100% 가속 페달의 입력이 들어왔을 때, 구배(지면 기울기) 25도 이하, 조항갹 430도 이하 상황에서 작동하도록 설계됐다.
PMSA는 첨단운전보조장치(ADAS) 제어기 등을 통해 초음파 신호를 차량 구동 제어기(VCU)에 전달해 차량과 장애물의 거리를 우선 측정한다. 이후 VCU는 장애물의 위치, 차량 속도, 기어 위치 등 여러 조건을 판단해 '제어 준비 상태'에 진입하고, 이때 운전자가 가속 페달을 얼마나 빠르게 밟는지를 확인해 기능 전개를 결정한다. 해당 조건이 모두 충족된 상황에서 운전자가 0.25초 이내 가속페달을 100% 수준으로 밟을 경우 즉시 구동력을 끊고, 제동장치를 최대한으로 가동해 급제동한다.
이후 기능이 작동하면 계기판에 브레이크 페달을 밟으라는 경고문이 뜨고, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기능이 해제된다.
특히, 현대차는 국제연합(UN) 산하 유엔 유럽 경제위원회(UNECE)가 페달 오작동 실수 방지를 위한 새로운 급발진 방지 기능 기준을 제정하고, 규제안을 마련하는 데 대응해 기술 상용화를 서둘렀다고 설명했다. UNECE는 오는 2025년부터 관련 법안을 발효할 계획이다.
하정우 현대차 차량구동제어개발1팀 연구원은 "캐스퍼 일렉트릭은 판매 목표로 삼은 고객층이 기존에 차량이 있으면서도 세컨카 개념으로 구매하는 사람들인데, 이들 중 높은 비율로 고령운전자와 운전 미숙 초보운전자들이 많다"며, "이들의 페달 오조작 가능성이 높기에 캐스퍼 일렉트릭에 먼저 PMSA기술 도입을 추진했고, 오는 2025년 이후 발효되는 규제안에 선제 대응하기 위한 차원이기도 하다"고 설명했다.
현대차는 향후 PMSA의 기능을 업그레이드하고, 이후 출시될 차량에 탑재하겠다고 밝혔다.
하정우 연구원은 "PMSA가 현재 1m 앞 장애물에 대응하는데 향후 좀 더 먼 곳의 장애물을 인식하도록 기능을 업그레이드할 것"이라며, "향후 출시되는 내연기관차, 하이브리드차, 전기차에도 PMSA 적용을 검토하고 있다"고 덧붙였다.
이와 더불어 캐스퍼 일렉트릭에는 동급 차량 중 가장 정숙하고 진동을 줄인 최신 '소음·진동·불쾌함(Noise, Vibration and Harshness, NVH) 저감 기술'을 탑재했다.
우선 캐스퍼 일렉트릭은 승차감 개선을 위해 쇼크업소버를 업그레이드했다. 쇼크업소버 내부에 들어가는 밸브를 '어드밴스드 밸브'로 개선해 충격을 흡수하는 피스와 디스크를 더 많이 탑재했다.
또 후열 승차감을 위해 CTBA(토션빔)와 차체를 연결하는 트레일링 암 부위에 듀얼 컴파운드 부싱을 적용했다. 트레일링 암은 상하 충격과 좌우 충격을 받는다.
현대차는 내부 브릿지의 단단함 정도를 일부 다르게 적용, 충격 흡수 브릿지 부위는 부드럽게 하고 횡강성(좌우 충격) 부위인 사이드 스토퍼는 강하게 구현했다. 이를 통해, 험로 충격 20% 저감, 횡강성은 10% 향상하는 효과를 나타낸다고 현대차 측은 설명했다.
이와 더불어 파워 일렉트릭(PE) 시스템을 차체에 고정하는 체결 부품인 '마운트'를 기존 고무에서 '하이드로 부싱(Hydro Bushing)' 소재로 개선했다.
고무는 고체인 데다 시간이 지나면 딱딱하게 경화돼 시간이 지날수록 충격 흡수가 줄어드는 단점이 있는 반면, 하이드로 부싱은 기름과 같이 흐르는 '유체'를 활용한 '유체 쳄버'를 적용해 충격 흡수는 물론 소음 저감 효과를 극대화했다. 블라인드 테스트 결과 하부에서 올라오는 진동을 3dB 줄이고, 스티어링 휠을 통해 전해지는 진동도 9dB 저감했다.
차체 설계 단계서부터도 NVH 성능을 개선하기 위한 다양한 기술을 적용했다. 노면에서 타이어와 서스펜션을 타고 올라온 진동이 차체로 전해져 실내로 방사되는 '저주파 소음'을 줄이기 위해 주행 중 차체 진동을 부위별로 면밀히 분석하고, 소음이 심한 곳을 집중적으로 '제진재'를 적용해 소음을 크게 줄였다.
이를 통해 거친 노면 주행 시 나오는 100헤르츠(Hz) 전후의 부밍음을 크게 개선할 수 있었다고 현대차 측은 설명했다.
타이어 패턴과 노면 접촉면 소음, 창문으로 유입되는 풍절음 등 '고주파 소음'을 막기 위해 캐스퍼 일렉트릭은 리어 휠가드의 면적을 크게 늘리고, 후륜타이어 소음을 줄이기 위해 후열 하단에 '러기지 보드'를 크게 적용했다.
여기에 전체 유리의 두께를 기존 3.2T보다 두꺼운 3.5T로 만들어 풍절음 유입을 줄였다. 이를 통해 기존 대비 3.3dB 우세한 고주파 저감 효과를 낸다는 설명이다.
PE에서 나는 소음을 막기 위해 설계를 개선하기도 했다. PE에는 전류가 흐르는 '고정자'와, 영구자석인 '회전자'로 구성된 전기모터가 탑재되는데, 영구자석의 적층 구조에 따라 고주파음이 크게 날 수 있다는 사실을 착안, 'V자 적층 구조'를 통해 소음을 크게 개선했다. 이와 더불어 흡차음재를 PE 주변 곳곳에 적용해 소음을 최소화했다.
또 캐스퍼 일렉트릭은 전기차 특유의 '픽셀 라이팅' 패턴을 구현하기 위해 '레이저 패터닝' 공법이 적용됐다. 레이저 패터닝 공법은 표면을 레이저로 태워 이미지 또는 각인을 새기는 기술이다.
기존에는 점과 선 형태를 구현했지만, 캐스퍼 일렉트릭의 레이저 패터닝 기술은 넓은 면적의 형상을 구현할 수 있도록 기술 개선이 이뤄졌다. 이를 통해 점-선-면을 아우르는 다양한 패턴을 적용, 캐스퍼 일렉트릭만의 아이코닉한 디자인을 이끌어냈다는 평가다.
내연기관 캐스퍼 대비 실내 공간도 확연히 넓어졌다. 캐스퍼 일렉트릭은 기존 내연기관 모델 대비 휠베이스(축간거리)를 180mm 늘려 경형에서 소형 SUV로 업그레이드했다.
휠베이스 증가로 49킬로와트시(kWh)대용량 배터리가 탑재돼 주행 가능거리가 300km 이상(315km)으로 늘었다. 뒷좌석과 러기지 공간도 각각 80mm, 100mm 증가했다. 적재 규모도 이전 대비 47L커진 280L의 용량을 확보했다.
현대차 관계자는 "기존 내연기관차 캐스퍼가 잔진동, 변속 충격, 가속감 부족, 공간 부족과 같은 다양한 지적사항들이 있었는데, 캐스퍼 일렉트릭은 이를 모두 개선한 제품"이라며, "특히, PMSA 기술을 포함한 다양한 신기술로 만족감을 높이고 차급을 뛰어넘는 상품성을 이뤄내 '전기차 대중화'를 선도할 것으로 기대된다"고 말했다.
