“EV6 GT, 성능 비결은 2-스테이지 모터”

기아 정강호 책임·정성원 연구원
2인버터로 모터 270㎾ 출력 달성
고효율·고성능 이질감 없이 전환
전기모터 회전속도 2만1000rpm
별도 변속기 없이 최고 속도 도달

EV6 GT의 2-스테이지 모터시스템과 고회전 전기모터를 개발한 정성원(왼쪽) 연구원과 정강호 책임연구원. [기아 제공]

기아 고성능 전기차 EV6 GT는 정지 상태에서 시속 100㎞까지 3.5초만에 도달한다. 최고 속도는 시속 260㎞에 달한다. 최고출력 430㎾(585마력), 최대토크 740Nm(75.5㎏f·m) 등 강력한 동력성능을 바탕으로 대한민국 자동차 역사상 가장 빠른 자동차라는 타이틀을 거머 쥐었다.

EV6 GT가 스포츠카에 버금가는 성능을 가진 비결을 인버터 설계팀의 정강호 책임연구원과 EV구동설계1팀 정성원 연구원에게 들어봤다.

EV6 GT가 폭발적인 동력 성능을 발휘하는 비결은 후륜 모터 시스템에 적용된 2-스테이지 모터 시스템에 있었다. 이를 통해 기존 EV6 대비 170% 수준인 270㎾의 최고 출력을 구현했다.

정강호 책임연구원은 “일반적으로 전기차 모터 출력을 높이는 방법은 공급되는 전압을 높이는 방법과 모터의 인덕턴스(전류당 토크를 발생시키는 정도)를 줄이는 방법이 있다”면서 “전압은 배터리의 용량 및 셀 전압, 직·병렬 구조 등에 의해 결정돼 무조건 올리기 어렵고 모터의 인덕턴스를 줄이려면 모터와 인버터의 전류가 증대해 효율성이 저하된다”고 설명했다.

기아 연구진이 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 개발한 것이 2-스테이지 모터 시스템이다. 2개의 인버터를 적용해 전압과 인덕턴스 변화 없이 모터에 더 큰 전압을 부여할 수 있는 방식이다.

정 책임연구원은 “운전자가 일상적인 운전을 한다면 한 개의 인버터를 작동해 효율성을 극대화하고 빠른 가속을 원하면 두 개의 인버터를 활용해 모터 시스템의 출력을 최대로 끌어올린다”고 했다. 연구진은 2-스테이지 모터 시스템을 개발하면서 모드 전환 제어 알고리즘을 통해 고효율 모드와 고출력 모드를 전환할 때 이질감을 느끼지 않도록 하는 데 심혈을 기울였다. EV6 GT의 후륜 전기모터의 회전 속도는 기존 1만5000rpm에서 2만1000rpm으로 크게 향상됐다. 별도의 변속 없이 최고 속도까지 도달하기 위해서다.

정성원 연구원은 “전기 모터의 회전속도를 높이려면 내구성 뿐 아니라 냉각과 NVH 성능 등을 고려해야 하고 증가하는 원심력과 열 손실을 해결하려면 전용 기술 개발이 필요했다”고 말했다.

EV6 GT의 고회전 전기모터는 내구성을 확보하기 위해 베어링 케이지의 형상을 최적화하고 영구자석 배치와 회전자 코어 형상을 가다듬어 응력 분포를 개선했다. 또한 베어링 타입을 오일 윤활 방식으로 바꾸고 전기모터, 인버터, 감속기를 일체형으로 제작해 마찰 부품을 최소화했다.

정 연구원은 “고성능 전기차에서 강력한 동력 성능 만큼 중요한 것이 안정성”이라며 “EV6 GT의 전기모터는 고성능에 특화된 냉각 기술을 적용했다”고 소개했다. 기존 전기 모터는 하우징에만 냉각수가 흐르는 반면, EV6 GT는 냉각 파이프를 통해 모터의 코일과 내부에 직접 냉각 오일을 분사해 냉각 성능을 크게 높였다는 설명이다.

두 연구원은 “ EV6 GT는 자동차 마니아를 설레게 하는 고성능 전기차”라며 “많은 고객들이 고성능 전기차의 우수한 성능을 마음껏 누리길 바란다”고 전했다. 원호연 기자

why37@heraldcorp.com