[르포] 현대차 美 성공 이면엔 혹독한 시험이... 모하비 주행시험장을 가다

사막 한가운데 현대차∙기아 모하비주행시험장을 가다
지난해 북미서 165만 2821대 판매… 품질력 만든 이곳
고속주행부터 바위시험로까지… 판매 전 '마지막 담금질'

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장. ⓒ현대자동차

미국 라스베이거스 중심가에서 남서쪽으로 15번 고속도로를 타고 두 시간, 이어 58번 고속도로를 타고 서쪽으로 한 시간. 저 멀리 선명한 지평선과 건물 하나 없이 모래로 가득한 모하비 사막에 다다르자 현대차·기아의 차량이 줄지어 서있는 거대한 땅덩이가 눈에 들어온다. 현대차∙기아의 캘리포니아 주행시험장이다.

한 눈에 담기도 어려운 압도적인 크기의 이곳에서는 현대차·기아 차량의 가혹한 품질 테스트가 이뤄진다. 미국 진출 30여년 만에 역대 최대 판매 기록을 쓸 수 있었던 비결, 전세계 '올해의 차'를 휩쓸며 품질력을 인정받은 바탕에는 한계까지 밀어붙이는 혹독한 테스트가 자리했다.

지난 11일(현지시간) 찾은 모하비주행시험장에서는 위장막을 씌운 신형 전기차와 SUV 모델들이 테스트장을 돌며 혹독한 시험을 거치고 있었다.

모하비주행시험장은 미국이라는 지역적 특성과 건조한 사막 날씨의 기후적 특성을 살린 다양하면서도 혹독한 주행 시험로를 갖추고 있는 것으로 유명하다. 현대차·기아가 미국 시장에 내놓은 모든 차량들이 거쳐간, 출시 전 품질 경쟁력을 끌어올리기 위한 담금질 장소다.

압도적 스케일, 혹독한 환경이 만들어낸 최적의 '담금질' 장소

2005년 완공된 모하비주행시험장의 면적은 약 1770만㎡(약 535만 평)로 영암 F1 서킷 면적의 9.5배, 여의도 면적의 2배에 달하는 광활한 규모를 자랑한다. 인공위성에서도 쉽게 식별할 수 있는 사막 위의 거대한 인공 구조물이다. 이날 버스를 타고 주행시험장 주요 테스트장을 일부 둘러보는 데만 무려 1시간이 넘게 걸렸을 정도다.

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장. ⓒ현대자동차

자동차는 전기, 전자, 기계공학 등 모든 기술이 결합된 종합체인 만큼 완성도를 높이기 위해서는 실제 도로 조건 이상의 가혹한 테스트가 반드시 필요하다. 현대차·기아는 미국 시장에 내놓는 모든 차량을 이곳 모하비시험장에서 담금질을 거쳐 최고 수준의 상품 및 품질 경쟁력을 확보하고 있다.

모하비주행시험장에는 규모가 가장 큰 ‘고속주회로’를 비롯해 ‘범용시험장’, ‘장등판 시험로’ 등 총 12개 시험로가 있고, 모든 시험로를 연장하면 길이가 무려 61km에 달한다. 모하비주행시험장과 비슷한 규모의 시험장은 GM, 포드, 도요타 등 세계적인 완성차 업체들만 보유하고 있을 정도로 손에 꼽는 큰 시설이다.

모하비주행시험장은 여름철에는 매우 무덥고 건조한 전형적인 사막 기후로 평균 온도 39℃에 지면 온도는 54℃를 넘나드는 반면, 겨울철엔 평균 26℃의 포근한 날씨가 이어지며 폭풍이 있을 경우에는 비와 눈이 몰아치기 때문에 사계절 내내 매일 다른 조건에서 테스트할 수 있는 최상의 조건을 갖추고 있다.

실제로 모하비주행시험장 북쪽에 위치한 ‘죽음의 계곡’, ‘천혜의 환경 시험실’이라고 불리는 ‘데스 밸리(Death Valley)’는 세계 완성차 업체들이 혹서의 자연환경에서 차량 내구성능을 시험하기 위해 모여드는 곳으로 유명하다.

전기차 특화 시험… “올해의 차 휩쓰는 비결, 여기 있었네”

현대차∙기아의 전기차 모델들이 모하비주행시험장에서 주행 테스트를 하고 있다.ⓒ현대자동차

전기차의 경우 고밀도의 배터리 탑재로 내연기관차 대비 300kg 이상 무게가 더 나간다. 서스펜션과 타이어, 차체 등에 가해지는 하중을 단단하게 버틸 수 있는지 여부가 전기차에서는 중요한 평가 요소로 꼽힌다. 더욱이 고전압 전류가 흐르는 배터리와 분당 1만회 이상 회전하는 모터 등에서 발생하는 열을 어떻게 관리하는지도 관건이다.

평균 온도가 39℃, 7~8월에는 지표면 온도가 54℃까지 올라가는 혹독한 환경에 위치한 모하비주행시험장은 이러한 전기차 특성을 테스트하기에 최적화된 곳이다.

이런 환경에서 가장 적합한 시험은 단연 전기차 열관리·냉각 성능 테스트다. 현대차·기아는 45℃ 이상의 기온과 제곱미터당 1000W 이상의 일사량을 보이는 혹독한 날을 골라 집중적으로 시험을 진행한다.

트레일러 견인이나 등판, 고속주행, 와인딩 등 부하가 많이 발생하는 가혹한 주행 조건에서 모터나 배터리 시스템에 과도한 열이 발생하지 않도록 냉각성능을 개선하고 열관리 시스템을 최적화하는 것이다.

열관리·냉각 성능 테스트는 기존 내연기관 차량을 대상으로도 모하비주행시험장에서 이어져온 시험이지만 최근 몇 년 사이 출시되는 전기차가 대폭 늘어나면서 이전보다 테스트 강도를 한층 강화했다.

실제 아이오닉 5N의 경우 가혹한 주행 환경에서도 배터리 온도가 60℃를 넘지 않도록 조절하는 것이 개발 과정에서의 큰 숙제였던 것으로 전해진다. 모하비주행시험장에서 아이오닉 5N을 대상으로 고속 충전과 주행을 수없이 반복한 끝에 효율적인 에너지 관리와 주행 성능 극대화를 모두 갖출 수 있었다는 설명이다.

미국 방방곡곡을 누비며 혹서·혹한 지역에서의 테스트를 진행하기도 한다. 지난해 모하비주행시험장 연구원들은 약 10주동안 데스밸리를 비롯해 미네소타, 오리건 등 미국의 다양한 환경 속에서 약 6000마일(1만km)을 달리며 전기차의 배터리 안전성과 열에너지 관리를 최적화하기도 했다.

전기차 성능 테스트에는 ‘고속주회로’도 빼놓을 수 없다. 10.3km의 타원형 3차로 트랙으로 구성된 고속주회로는 모하비주행시험장에서 가장 규모가 큰 시험로로, 미국의 고속도로를 모사한 길게 뻗은 도로를 최고 시속 200km까지 주행하며 가혹하게 테스트할 수 있다. 규모가 큰 만큼 최고속도로 한 바퀴를 도는데 걸리는 시간은 3분에 달한다.

현대차·기아는 고속주회로에서 전기차의 고속 주행 안정성과 동력성능, 풍절음, 노면마찰음 등을 평가해 전기차의 성능과 내구성을 극한까지 끌어올린다. 고속주회로 테스트는 차량 1대 당 약 3만 마일, 무려 4000바퀴 이상을 이상 없이 달려야 통과할 수 있다.

돌고 돌고, 쉼 없이 계속 돈다… '200km/h' 고속을 견뎌라

모하비주행시험장에서 가장 큰 규모를 갖춘 고속주회로는 총길이 10.3km, 직선구간 2.0km의 타원형 3차로 트랙이다. 남양연구소 시험로의 2배가 넘는 길이를 자랑한다. 최대 경사각은 12%이며, 최고속도 200km/h까지 주행이 가능해 고속 주행 안정성 및 각종 차량 내구 시험은 물론 최고시속 시험 등의 동력 성능 평가도 가능하다.

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장. ⓒ현대자동차

고속 주회로에서는 신차 출시 전 혹독한 종합 내구 시험을 거치게 된다. 평균적으로 3개월의 기간 동안 장장 3만 마일에 걸쳐 시험로를 고속주행 하면서 차량의 노화도를 측정한다. 이 외에도 파워트레인 성능, 바람소리 성능 평가 등 다양한 종합 내구 시험이 실시된다.

또 모하비주행시험장에는 배터리가 장착되는 전기차 하부에 가해지는 충격에 대한 내구성을 평가할 수 있는 노면이 여럿 설치돼 있다. 다양한 외부 도로 환경조건을 고려해 고정악로, 장등판, 오프로드 등 총 16개 종류의 노면에서 시험이 진행되며 이곳에서 차량 하부의 내구성을 평가한다.

특히 내구시험로 평가는 1만 마일 정도만 주행해도 10만 마일을 주행한 것과 같은 효과를 낼 정도로 가혹도가 심한데, 이 같은 평가는 현대차∙기아 전기차의 내구 성능을 한층 극대화하는 효과를 낼 수 있다.

내구시험로 내 비틀림노면은 실제 배터리와 차량 내구성에 큰 영향을 끼치는 상황을 실제보다 더욱 가혹하게 구현해 놓은 곳으로, 현대차·기아는 차량 한 모델당 약 500여 번의 주행을 통해 강건성을 확보한다.

내구성만큼이나 전기차에서 중요한 성능은 R&H(Ride and Handling)이다. 모하비주행시험장의 연구원들은 전기차의 R&H 성능을 최대치로 끌어 올리기 위해 전기차를 타고 ▲범용시험로 ▲승차감·소음시험로 ▲핸들링시험로 ▲LA프리웨이 등 다양한 시험로를 연이어 주행하며 최고 수준으로 다듬는다.

특히 핸들링시험로에서는 코너를 고속으로 진입해 빠져나가는 등 한계 상황을 가정한 주행시험을 진행하며 하중이 큰 전기차에서도 승차감, 조종안정성을 모두 만족하는 최적점을 찾는 과정을 수없이 반복한다.

R&H 완성을 위해 만들어졌다! … 핸들링시험로

급격한 핸들링과 엔진, 변속기 등 파워트레인 성능을 집중 시험하는 곳이 바로 모하비주행시험장의 자랑이기도 한 핸들링시험로다. 곡선구간이 쉼 없이 이어지는 높고 험한 산맥이 많은 미국 지형에서 차량의 안전한 주행성능을 확보하기 위해 꼭 필요한 시험로다.

핸들링시험로는 총길이 4.4km로 급커브 구간과 8% 경사 언덕 등으로 구성되어 있다. 이 시험로에서는 특히 고속으로 곡선구간에 진입한 뒤 다시 고속으로 빠져나가는 등의 한계 상황 주행 시험을 집중적으로 실시하는데, 이 곳에서의 시험을 통해 차량의 조종안전성이 최고 수준으로 향상된다. 특히 이 곳에서의 시험평가는 국토가 좁고, 높고 낮은 산악지형이 많은 국내 도로에서 안정적인 주행성능을 확보하는 데도 많은 도움이 된다.



현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장. ⓒ현대자동차

핸들링시험로에서의 평가는 서로 반비례 관계에 있는 R&H와 승차감 두 가지 성능 모두를 극대화할 수 있는 최적점을 찾는 것이 핵심이다.

5.3km의 길이, 2~12%의 경사로로 이뤄진 ‘장등판시험로’는 전기차의 높은 토크를 시험하기 위한 안성맞춤의 조건이다. 연구원들은 장등판시험로에서 차량을 멈추고 출발하기를 반복하며 전기차의 가속 성능을 테스트한다. 더불어 HDA 작동시 설정해둔 속도로 일정하게 오르내리는지도 테스트하게 된다.

'등판 테스트'부터 소음 잡는 '소음 시험로'까지… 美 현지 최적화

국내의 남양연구소에는 없는 '장등판 시험로'도 모하비주행시험장에 있다. 장등판시험로는 2~12%의 완만한 경사가 길게 이어진 시험로로,장등판로 꼭대기에서 아래로 내려다 보이는 시험장 전경은 와본 사람만이 느낄 수 있는 황홀경이다. 파워트레인 등판성능에 대한 테스트가 주로 이뤄진다.

전기차는 모터로 구동되는 까닭에 외부에서 발생되는 소음이 더 크게 작용할 수밖에 없다. 소음시험로는 미국 도로의 각종 포장 기법별 실도로 환경을 그대로 재현해 하나의 시험로로 구성한 것이 특징이다.

뉴욕, 디트로이트, 덴버, 샌프란시스코 등 30개의 다양한 미국지역 노면 조건을 재현한 승차감/소음시험로를 비롯해 LA의 대표적인 간선도로인 LA 프리웨이를 재현한 시험로 등에서 미국 현지 적합성 평가를 진행한다.

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장. ⓒ현대자동차

북미 지역의 도로는 도로마다 다양한 포장 기법이 적용되는 것이 특징이다. 소음시험로는 이 같은 북미 도로의 특성을 반영해 전체 구간 내에 다양한 포장 기법을 혼재해 적용함으로써 실도로 환경을 재현한 시험로다. 총길이 4.0km의 구간에 6개 차선, 17종류의 노면으로 구성되어 있다.

북미 지역의 도로는 태양이 강한 기후 특성에도 아스팔트 도로가 오래 견딜 수 있도록 해 주는 슬러리실(slurry seal)을 아스팔트 위에 많이 입히다 보니 도로 표면이 부드럽지 않고 거칠어 주행 시 잔진동이 많이 올라오는 것이 특징이다. 또한 바람, 비, 태양 등에 의해 풍화된 도로, 깨진 아스팔트 도로를 주행할 때 ‘따닥, 따닥’하며 올라오는 임팩트 소음, 철도 건널목, 맨홀 뚜껑 등 도로에 존재하는 다양한 주행상태에서 발생하는 소음 등도 적지 않다.

소음시험로에서는 다양한 도로 조건에서의 반복 평가를 통해 다양한 도로 환경이나 상황에서 발생하는 소음을 최소화하는데 주력하고 있다. 따라서 이 시험로에서는 경쟁차 대비 차량의 충격 흡수력을 높이고 실내에 도달하는 진동 또한 최대한 억제해 탑승자가 느낄 수 있는 불편을 최소화하기 위한 다양한 평가가 진행된다.

오프로드 성능 검증의 최적지, 사막의 혹독함 이용한다

현대차·기아는 발상을 전환해 사막 한가운데에 주행시험장을 건설했고, 사막의 더위와 모래를 오프로드 시험에 유용하게 활용하고 있다.

다양한 비포장 도로로 이뤄진 ‘오프로드 시험로’에서는 위장막이 씌어진 신형 SUV 모델과 전기차들의 시험이 한창이었다. 시험 차량들은 모래를 휘날리며 사막의 거친 지면을 박차고 나갔다.

이경재 HATCI샤시 열에너지성능시험팀 책임연구원은 “오프로드 시험은 기존의 비포장 시험로 외에 여러 오프로드 노면들을 추가해 다양한 외부 환경 조건 검증을 강화하고 있다”며 “캠핑 등 아웃도어 활동을 즐기는 전세계적인 흐름에 맞춰 고객의 니즈를 만족시킬 수 있는 강력한 SUV를 이곳에서 만들어 나가고 있다”고 했다.

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장 내 오프로드 코스 중 하나인 바위시험로 ⓒ현대자동차

SUV에 대한 시장의 니즈가 늘면서 더욱 혹독해지기도 했다. 초기 모하비주행시험장의 오프로드 시험로는 단 1개 코스에 불과했지만, 현재 모하비주행시험장의 오프로드 시험로는 7개 코스로 늘어났고 추가로 건설 중인 시험로도 있다. 전세계적인 SUV 유행에 발맞춰 어떤 환경에도 대응할 수 있는 강력한 성능의 차량을 만들어 내기 위해서다.

이날 특히 눈길을 끈 것은 제네시스 GV80 쿠페 차량을 테스트하고 있던 TCS(구동력 제어 시스템) 시험로였다. 약 1.2 km의 길이에 다양한 경사의 모래길로 이뤄진 시험로에서는 차량의 TCS 평가를 비롯해 오프로드 주행/탈출 성능을 개발하고 있었다.

TCS는 차량이 둔덕을 넘거나 구덩이를 지날 때 차량의 구동력을 접지된 휠에 집중함으로써 쉽게 험로를 빠져나갈 수 있도록 하는 오프로드의 필수 기능으로, 현대차·기아는 TCS를 시험할 수 있는 모래길, 자갈길, 아스팔트 둔덕 등 다양한 노면을 마련해 기능을 향상시키는 곳이다.

현대차∙기아 캘리포니아 주행시험장 내 말발굽로를 오르는 제네시스 GV70 ⓒ현대자동차

차량 뿐 아니라 모하비주행시험장의 뜨거운 날씨를 활용해 차량의 각 부품 테스트도 이뤄진다.‘재료환경내구시설’에서는 범퍼와 헤드램프, 페인트 시편 등 외장부품은 물론 크래쉬패드 등의 내장부품까지 수많은 부품들이 줄지어 태양을 정면으로 바라보고 있었다.

재료환경내구시험은 모하비 사막의 태양광과 자외선에 의한 자율주행 센서의 노화 및 차량 범퍼, 헤드램프, 대시보드, 시트 등을 오랜 시간 노출했을 때 색상과 재질의 변질을 보는 시험으로 일출부터 일몰까지 오로지 태양을 정면으로 향하도록 한다. 연간 일조량을 불과 몇 개월 사이에 쬐도록 하는 이 가혹한 시험으로 자동차의 내·외장 부품들이 지구상 어느 극한 환경에서도 견딜 수 있도록 시험하고 있다.

윤영준 현대차·기아 HATCI내구시험팀 책임연구원은 "부품들이 진열된 판넬이 태양의 위치에 따라 움직이며 낮 시간 동안 계속 태양을 정면으로 바라본다"며 "그 결과 다른 지역에서의 변형 시험보다 최고 30배 빠르게 내구도를 검증할 수 있다"고 설명했다.

미국 현지 R&D 체계 발판으로… "글로벌 일류 브랜드 도약"

차량을 한계까지 밀어붙여 성능과 품질력을 끌어올리는 노력은 현대차·기아의 두드러진 성장세로 결실을 맺고 있다. 현대차·기아는 2020년대 들어 10% 내외의 미국 신차 판매 점유율을 기록하고 있으며, 특히 제네시스는 미국에서 2년 연속 최다 판매 기록을 경신하고 있다.

미국에서의 성장은 곧 글로벌 시장에서의 성장으로 이어졌다. 현대차·기아는 지난 2010년 글로벌 톱 5를 기록한 이후 12년 만인 2022년 세계 판매 3위에 올랐으며, 그 이듬해인 2023년 역시 3위 자리를 지킬 것으로 확실시된다.

현대차와 기아의 질주는 각종 수상실적과 호평으로도 증명됐다. 아이오닉 5, EV6, GV60, 아이오닉 6, EV9 등 E-GMP를 적용한 현대차그룹의 매력적인 전용 전기차 모델은 세계 올해의 차(WCOTY), 북미 올해의 차(NACOTY), 유럽 올해의 차(ECOTY) 등 각 국의 주요 상을 휩쓸며 전 세계 유력 매체의 호평을 받았다.

현대차·기아 관계자는 “모하비주행시험장은 현대차기아의 전세계 시험장 가운데 가장 혹독하면서도 다양한 테스트를 진행할 수 있는 시험장”이라며 “앞으로도 고객의 니즈와 시장변화에 맞춰 유연하게 대응할 수 있는 다양한 테스트를 통해 글로벌 고객들에게 믿음과 신뢰를 줄 수 있는 모빌리티 개발의 전초기지 역할을 수행해 나갈 것”이라고 말했다.