세계에서 가장 가혹한 서킷이라 불리는 독일의 뉘르부르크링. 이곳은 자동차의 코너링, 내구성, 운전성 등을 종합적으로 시험할 수 있는 서킷이다. 내연기관차에게도 혹독한 환경인 뉘르부르크링 서킷에서 전기차가 풀 컨디션으로 1바퀴 이상을 완주하기는 어렵다. 하지만 현대자동차 N 브랜드 최초의 고성능 전기차인 '아이오닉 5 N'은 2바퀴 완주에 성공했다.

14일 서울 마포구 레이어 11에서 개최된 '아이오닉 5 N 테크 데이'에서 김용재 현대차 고성능차시험팀 책임연구원은 "전기차를 레이스 서킷으로 가져가면 브레이크 부하과 배터리가 과열되면서 출력이 제한된다"며 "전기차가 레이스 서킷에 적합하지 않다는 편견을 깨는 것이 개발 목표였다"고 밝혔다.

이처럼 전기차가 트랙 주행을 하려면 브레이크, 배터리 열관리, 무게, 회생제동 등 다양한 영역에서의 해결책이 필요하다. 뉘르부르크링 서킷 1바퀴를 완주할 수 있는 고성능 전기차를 만들라는 미션이 부여되고 3년간의 연구 끝에 현대차는 세계 최고 수준의 트랙 주행 성능을 가진 전기차를 만들어 냈다. 최적의 배터리 열관리

전기차가 트랙을 안정적으로 주행하기 위해서는 배터리 열관리가 필수적이다. 기존에 양산되고 있는 전기차의 경우 열관리가 미흡해 뉘르부르크링에서 안정적으로 1바퀴 이상을 도는 것은 어려운 일이다.

이에 현대차는 N 배터리 프리컨디셔닝을 아이오닉 5 N에 적용했다. N 배터리 프리컨디셔닝은 주행 시작 전에 적합한 온도로 배터리를 냉각하거나 예열해 최적의 주행 조건을 제공하는 기능이다. 단시간에 최대 출력을 내기 위한 '드래그 모드'와 장시간 고부하 주행을 위한 '트랙 모드' 등 두 가지의 모드가 있다.

드래그 모드 선택 시 배터리 온도를 최대 가속을 위한 적정 온도인 30~40도 사이로 조절하며, 트랙 모드 선택 시 오랜 주행에도 배터리 온도가 크게 오르지 않도록 20~30도 사이로 온도를 조절한다. 아울러 현대차는 N 레이스를 통해 '스프린트 모드'와 '엔듀런스 모드'를 제공하는데 엔듀런스 모드 선택 시 배터리 온도가 과하게 오르지 않도록 제어해 과도한 출력 저하 없이 보다 긴 시간 동안 최적의 출력으로 트랙 주행을 즐길 수 있다.

아이오닉 5 N은 이러한 배터리 열관리 기술을 통해 뉘르부르크링 서킷에서 배터리 온도가 ▲처음 시작할 때 18℃ ▲1바퀴 완주 후 33℃ ▲2바퀴 완주 후 46℃로 트랙을 주행하는 최상의 컨디션인 배터리 온도 50℃ 미만을 유지했다. 극대화된 회생제동

현대차는 내연기관 대비 40% 무겁고, 고출력인 전기차 N의 특성상 기계식 브레이크만으로는 트랙 주행이 불가능하다고 판단했다. 이에 대한 해결책을 회생제동을 통한 기계식 제동 최소화 및 전기 에너지 회생에서 찾았다.

N 브레이크 리젠은 세계 최초로 0.6G의 고감속 영역까지 에너지 회수가 가능한 회생제동 시스템이다. 전·후륜 모터 동시 제어가 가능하며 주행 환경에 따라 회생제동 비율을 가변적으로 제어할 수 있다.

회생제동 극대화 전략을 통해 일반 전기차가 약 13%의 에너지를 회수할 수 있다면 아이오닉 5 N은 약 3배인 44.3%를 회수해 오랜 시간 제동 성능 저하 없이 트랙을 주행할 수 있다.

강력한 회생제동은 날카로운 코너링을 가능하게 하는 N 페달에도 적용된다. N 페달은 회생제동 시스템과 높은 자유도의 모터 토크 제어 등 전기차만의 특성을 활용해 코너링 성능을 극대화하는 기능이다.

N 페달 사용 시 운전자가 가속 페달에서 발을 떼면 빠르게 감속하면서 신속한 하중 이동과 민첩한 선회 거동으로 날카로운 코너링을 경험할 수 있다. 1단계에서 3단계까지 선택 가능해 단계에 따라 더욱 민첩한 코너 주행이 가능하다.

차체·샤시 강성 증대

현대차는 아이오닉 5 N의 주행 성능을 확보하기 위해 차체와 샤시의 강성을 증대했다. 코너링 상황별 맞춤형 솔루션으로 코너링의 한계를 극복하고 핸들링 성능을 향상시킨 것이다.

코너링 초기에는 전륜 횡 하중이 발생하는데 이에 전륜 횡 강성을 15% 증대해 선회 반응성과 한계를 개선했다. 코너링 중기에는 차체 비틀림이 발생해 차체 비틀림 강성을 11% 높여 선회 안정성과 리어 추종성을 개선했다.

마지막으로 후륜 횡 강성을 16% 증대해 코너링 말기에 생기는 후륜 횡 하중을 줄여 후륜 안정성과 선회 한계를 개선했다.

N 브랜드는 자동차를 좋아하는 사람들이 모여 상상과 용기를 기반으로 끊임없는 도전으로 현대차 기술 발전의 선봉장 역할을 해오고 있다. 그 결과 풀 컨디션으로 뉘르부르크링을 2바퀴 완주하며 고성능 전기차가 나아갈 새로운 방향을 제시했다.

박준우 현대차 N브랜드매니지먼트실장 상무는 "단순한 이동수단을 넘어 출발지부터 도착지까지 가는 모든 순간을 재밌게 할 수 있도록 하는 것이 N 브랜드가 추구하는 가치"라며 "현재까지 모터스포츠에서 영감을 받은 고성능차를 만들었다면 이제는 전동화를 통해 고객에게 새로운 가치와 경험을 제공할 것"이라고 전했다.