액티브 에어로다이내믹스로 연비를 높여라!

벤츠·캐딜락·포드 등 마그나 ‘액테로’로 저항 줄이기

2016년 11월호 지면기사  /  글│한 상 민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr




전 세계적인 연비, 배출규제 강화와 함께 글로벌 카 메이커들이 지속적으로 차량 연비 향상, 탄소 배출 저감에 노력하고 있는 상황에서 마그나 인터내셔널이 능동 공기역학 시스템(Active Aerodynamic System) 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
기체와 결합된 새로운 수준의 저항 감소, 연비 향상 기술이란 또 다른 솔루션을 제시하고 있다.

 

 

차량의 공기역학 프로필은 연비에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나다. 공기역학은 기본적으로 공기저항을 줄여 간접적으로 연비 향상에 기여하는 동시에 차의 스타일링을 고려하면서 주행안전성, 운동성, 소음 및 진동 등을 제어하는 핵심이다. 특히, 1970년대 이후 연비가 강조되면서 공기역학의 역할에서도 근본인 연비 향상이 가장 중요해졌다.

카 메이커가 연비, 배출 관련 각종 규제를 클리어할 수 있도록 돕는 마그나의 능동 공기역학 시스템 ‘액테로(Actero™)’는 액티브 그릴 셔터(Active Grill Shutter), 액티브 프론트 디플렉터(Active Front Deflector), 액티브 언더바디 패널(Active Underbody Panel), 액티브 리프트게이트 스포일러(Active Liftgate Spoiler), 액티브테일게이트 패널(Active Tailgate Panel) 등과 같은 다양한 익스테리어 시스템들을 포함한다.

액티브 그릴 셔터는 차량의 고속 주행중 자동으로 라디에이터 그릴을 닫음으로써 공기저항을 줄여 항력(drag), 양력(lift) 계수를 낮춰 연비를 향상시킨다. 액티브 프론트 디플렉터는 픽업, SUV 같은 하이 라이드 차량의 항력에, 승용차 등 로우 라이드 차량의 양력에 영향을 미쳐 연비를 높인다. 액티브 언더바디 패널은 승용차의 언더바디 에어플로를 수정해 항력, 양력 계수를 저감한다. 액티브 리프트게이트 스포일러는 에어로 모드에서 항력에, 스포츠 모드에서 양력 계수를, 액티브 테일게이트 패널은 픽업 트럭의 항력 계수를 저감해 연비를 높인다. 각각의 시스템은 2~5 g/km의 배출저감에 기여한다.

마그나 익스테리어(Magna Exteriors)의 그램 버러우(Grahame Burrow) 사장은 “마그나의 ‘액테로’ 능동 공기역학 시스템 제품들은 새로운 기회를 제시하면서 마그나의 혁신적인 포트폴리오를 확대시켜주고 있다”며 “고객사를 위한 독보적인 솔루션의 개발, 성공을 통해 우리는 익스테리어 제품에 있어서 마그나가 시장리드 업체임을 증명하고 있다”고 말했다.

 

 




스마트한 공기역학


마그나가 가장 최근에 시장에 선보인 액테로 제품은 내년부터 유럽의 프리미엄모델에 적용되는 외장형 액티브 그릴 셔터시스템(Visible Active Grille Shutter)이다.

마그나가 처음으로 적용한 이 시스템은 그릴 셔터가 프론트 그릴 뒤편에 숨겨져 있는 것이 아니라(non-Visible), 프론트 그릴과 연동돼 외부에 노출돼 있다. 능동 시스템은 방풍날개(Vane)를 전자동으로 개폐해 연비 향상과 더불어 항력, 양력 계수를 저감한다.

마그나 익스테리어 글로벌 제품 담당 토니 포비날리(Tony Povinelli) 이사는 “마그나는 내장형과 외장형 액티브 그릴 셔터를 양산하고 있고, 액티브 프론트 디플렉터를 포함한 다양한 기술 프로젝트들을 진행하고 있다”며 “마그나는 차량의 각종 저항요소들과 연비 개선을 위해 지속적으로 모든 기회들을 연구 검토하고 있다”고 말했다.

기술의 가장 큰 혜택은 당연하게도 차량의 저항을 감소시키는 것으로 연비를 개선하는 것이다. 이런 연비 개선 효과는 에어플로의 조정뿐만 아니라, 예를 들어 액티브 그릴 셔터를 통해 엔진의 워밍업을 촉진시키고 최적의 엔진 온도를 유지할 수 있게 해주는 식으로도 가능해진다. 뿐만 아니라 외장형(class A) 액티브 그릴 셔터의 경우는 놀라운 성능을 제공함은 물론 자동차의 외관 디자인 개선에도 크게 기여한다.

주행 상황에 따라 자동으로 ‘액테로’ 시스템을 전개하고 철회하는 것은 스마트 액추에이터다. 이 액추에이터는 차량의 내부 전자제어시스템(ECU)과 직접적으로 신호를 주고받아 획득한 각종 정보를 바탕으로 공기역학 시스템이 적절하게 운영될 수 있도록 자동화한다.

토니 포비날리(Tony Povinelli) 이사는 “스마트 액추에이터는 액티브 에어로 부품들을 자동차의 ECU에 연결시켜 차량 속도, 환경 온도, 냉각수 온도, 드라이브 모드등을 포함한 수백 가지의 정보들을 활용한다”며 “ECU의 알고리즘은 각 기능이 필요로 하는 요소를 지시하고 시스템에 명령을 내려 각 요소의 전개 및 철회를 조정한다”고 설명했다.




정교한 구현


마그나는 최초의 액티브 그릴 셔터 시스템을 단 18개월 만에 개발, 상용화해 지난 2012년(2013년형 모델)에 고객사의 모델에 적용한 바 있다. 이후 신속한 개발주기를 통해 자동차 업계의 전, 후방 모듈과 범퍼 페시아 시스템에 다양한 제품을 적용하며 전문적인 기술력을 축적했다.

실제 기술의 구현은 매우 정교하고 복잡하다. 차량의 스타일링과 함께 공기역학을 이용한 디테일을 성과로 잇기 위해서는 차의 동적 성능은 물론 보이지 않는 기능, 구조적인 부분까지 많은 기술적 내용들을 포함시켜야 한다.

포비날리 이사는 “예를 들어 시스템의 차량 적용에서는 비용 다음으로 중량이 비중 있게 고려되는데, 마그나는 OEM과 협업해 초기부터 견고한 디자인과 기능성을 고려한 최적의 무게를 도출한다”고 말했다.
모든 자동차 부품들은 스타일링 리뷰와 패키징, 내구성 체크 등의 과정을 거친다.

마그나는 OEM과 긴밀한 협업을 통해 스타일링과 구조에 장애를 초래하지 않는 액테로 시스템의 원활한 통합법을 제시한다.
포비날리 이사는 “액테로의 시스템들은 각각의 차별된 결과를 가져오는데, 예를들어 액티브 그릴 셔터 시스템은 승용차, 스포츠카, SUV와 같은 모델 타입, 스타일링, 엔진 효율성 등과 같은 여러 요소를 고려해 다양한 이점을 제공한다”며 “때문에 마그나는 자동차 OEM들과 긴밀하게 협업해 어떤 애플리케이션 및 제품들이 성능과 효율성면에서 최고의 결과를 낼 수 있을 지를 결정하고, 총체적인 접근을 통해 예상되는 잠재적 장점들을 실현한다”고 설명했다.


15개 모델 프로젝트


포비날리 이사는 “현재 액티브 에어로 다이나믹 시스템 시장엔 수많은 회사들이 참여해 경쟁하고 있지만, 이 기술의 완성 및 실행은 총체적으로 자동차의 전 부분을 고려해야 하기 때문에 마그나의 역량이 크게 발휘될 수 있다”며 “마그나는 관련 기술에 대한 많은 실적과 특허들을 보유함으로써 독보적인 경쟁력을 입증하고 있다”고 말했다.
마그나는 최근 몇 년간 능동 공기역학 비즈니스에서 괄목할 만한 성장을 거뒀다.

관련 제품을 도입한 2012년 이후 마그나는 ‘액테로’에 다양한 제품, 시스템을 추가했고, 15개 이상의 고객 프로그램을 수주했다.
포비날리 이사는 “마그나는 이 기술이 모든 브랜드의 모든 모델에 적용될 수 있다고 본다. 예를 들어 액티브 그릴 셔터가 적용된 모델로는 포드 F-150, 뷰익 엔클레이브(Enclave), 쉐보레 트래버스(Traverse), 캐딜락 XT5, 크라이슬러 200, 메르세데스 벤츠 E-Class 등이 있다”고 소개했다.

마그나의 스와미 코타기리(Swamy Kotagiri) CTO는 “능동 공기역학 시스템과 같은 혁신적인 솔루션을 출시하는 것은 강력해지는 연비 기준에 맞닥뜨린 마그나의 고객들에게 보다 큰 가치를 더해줄 것”이라며 “다양한 친환경 기술들을 상용화하는 것이 혁신을 위한 마그나의 주요 목표 중 하나”라고 말했다.


마그나의 익스테리어 혁신, SPE 대상 수상


마그나 인터내셔널이 지난 10월 독일 뒤셀도르프에서 열린 ‘오토모티브 어워드’ 행사에서 플라스틱 엔지니어 협회(SPE)로부터 ‘자동차 산업에서 가장 혁신적인 플라스틱 사용’ 상의 영예를 안았다. 유럽의 프리미엄 메이커에 공급하고 있는 ‘스키드 플레이트(skid plate)’는 익스테리어를 비롯한 전부문에서 최고의 제품으로 선정돼 대상을 수상했다. 뿐만 아니라 마그나의 액티브 그릴 셔터(active grille shutter)와 캐딜락 ATS-V 및 CTS-V에 적용된 탄소섬유 후드 제품도 익스테리어 부문에서 2등과 4등을 수상했다. 포드 머스탱 셰비 코브라 GT350 모델에 적용된 그릴 개방 증강(grille opening reinforcement) 제품은 파워트레인 부문에서 4등을 차지했다.

마그나 익스테리어의 그램 버러우 사장은 “마그나가 그간 회사의 문화 및 제품들에 얼마나 혁신을 강조해왔는지가 여러 수상을 통해 입증됐다”며 “SPE가 마그나의 독창적이고 열정적으로 고객과 협업해 혁신기술을 개발한 전문성을 인정해 준 것에 대해 무척 기쁘게 생각한다”고 말했다.

이번 수상 제품 4가지 모두는 카 메이커들이 가능한 모든 방법을 동원해서라도 향상시키려 하는 무게 및 연비 절감에 초점을 맞춘 제품들이다. 스키드 플레이트는 소재 공급업체인 A. Shulman 사가 사출성형한 플라스틱 제품에 은 금속성을 결합, 개발해 무게 절감의 효과를 봤다. 액티브 그릴 셔터는 차량 그릴 표면의 외장에 위치해 공기 저항을 적시에 피하면서 전자적으로 개폐돼 공기저항, 탄소배출 절감에 기여한다. 캐딜락 ATS-V 및 CTS-V 모델에 적용된 탄소섬유 후드는 알루미늄 후드보다 약 27% 무게가 가벼운, 관련 제품 중 최초 양산된 제품이다. 포드 머스탱 셰비 GT350 모델의 그릴개방 증강 제품은 전통적인 철로 만들어진 제품보다 약 24% 무게가 가벼우면서 우수한 접합성 및 성능을 제공한다. 

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