EN-V로 가는 길

전기차는 모터, 배터리만 놓고 논할 것이 아니라 미래의 차가 어떤 역할을 해야 제 기능을 발휘할 수 있는지를 놓고 말해야 한다. 차세대 전기차 개발이 바로 이같은 개념에서 출발한다.  
GM이 생각하는 차의 재발명이란 무엇인가. 예전에는 기계가 주도했지만 전기가 주도하고, 휘발유가 아닌 전기 또는 수소가 에너지원이 되고, 엔진이 전기모터로 바뀌고, 기계적 제어가 전기적 제어시스템이 되며, 독립적 DNA가 연결성이 강화된 DNA로 되는 것이다.
미래의 차는 고객의 니즈에서부터 비롯된다. 차량의 보안과 안전은 언제나 가장 중요하게 여겨지는 요소다. 최근에는 인포테인먼트 시스템이 가져다주는 다양한 정보와 엔터테인먼트 요소가 중요해졌다. 한국 사람들을 보니 스마트폰을 거의 모두가 지니고 있는데 차내에서의 스마트폰 이용 또한 매우 중요해지며 모든 카 메이커가 반드시 가져가야하는 사항이 됐다.
환경인식도 중요하다. 중국, 인도 등 신흥국에서는 차량 수가 급속히 증가하고 있고 지구온난화, 공해문제 등이 더욱 심각해지고 있다. 메가시티도 큰 이슈다. 서울에 머무르는 동안 이 곳 역시 교통문제가 만만치 않다고 느꼈다. 뉴욕, 베이징 등 세계의 대도시들은 공해와 교통혼잡으로 몸살을 앓고 있다. 그 다음은 석유 수급 문제다. 교통수단의 에너지원은 95%가 석유인데 이것이 고갈돼 가고 있다.
이같은 관점에서 GM은 전기차 개발에 나섰다. GM은 전기차 개발에 있어 앞서 말한 바와 같이 연결성, 안전, 환경을 최우선시 한다. 여기서 연결성이란 스마트폰과 인포테인먼트 시스템뿐만 아니라 스마트 기반의 길 안내, 차량 정보의 연결성, 고속 스피드 연결성 등과 같은 미래교통에 반드시 추가돼야할 요소들을 말한다.
연결성이 뒷받침 되지 못한다면, 예를 들어 교통사고를 미연에 방지하거나, 도시 생활에 필요한 다양한 기능들을 제공할 수 없게 된다. 안전 또한 연결성과 분리될 수 없다. 예를 들어 사고가 발생했을 때 빠른 응답을 통해 더 이상의 추가 사고나 교통혼잡을 방지해야만 한다. 
이같은 지능형자동차가 도입된다면 스마트 기반의 이동성, 스마트 기반의 길 안내가 가능해지고 고객 맞춤형 콘텐츠도 제공할 수 있을 것이다. 물론 아직까지는 연결성, 정보 등의 제공은 극히 제한적이다. 그러나 기존 내비게이션, 텔레매틱스 시스템, 스마트폰이 발전하며 클라우드 기반의 서비스들이 가능해질 것이다.              
차량 안전은 에어백 등 기존의 사고 피해를 경감시키는 수동안전 시스템의 개발과 보급이 능동안전 시스템 중심으로 옮겨가고 있다. 능동안전 시스템은 사고를 미연에 방지하는 기능을 수행한다. 또한 유럽과 미국의 차량충돌 안전평가에는 새로운 기준이 적용되며 인테리어, 차량 차체 디자인 개선을 요구하고 있다.
전체적인 안전 시스템은 이같은 요소기술들이 V2V(Vehicle to Vehicle), V2I(Vehicle to Infra), V2P(Vehicle to Person)와 같은 네트워크 시스템과 결합된 개념으로 가고 있다. 물론 이들 안전 시스템들은 시작할 때 비용이 많이 들겠지만 반드시 필요한 기능이기 때문에  갈수록 보편화되고 있다.
GM은 지난해 상하이 엑스포에서 이러한 미래 컨셉을 시현했다. 30~40년 후의 전기차 EN-V를 선보였다. 

볼트, 재발명의 출발

기후변화대응, 배기가스 규제, 석유고갈 등으로 인해 그린카의 개발이 필요해졌다. GM의 엔지니어였던 찰스 캐터링은 1900년대 초반 내연엔진이 처음 사용됐을 때 ‘너무 낭비가 심해 몇 년 가지 못할 것’이라고 예언했지만 엔진은 100년도 넘게 사용되고 있다. 그러나 여전히 효율성 문제는 해결되지 않고 있다. 열, 마찰 손실 등 모든 면을 고려해도 22%의 개선 가능성만 지닐 뿐이다.
GM은 자동차가 충분한 유동성을 지녀 다양한 에너지원을 이용할 수 있어야한다고 생각하고 있다. 이는 반드시 전기차만을 할 것이 아니라 기존의 다양한 내연엔진을 개량시키고, 하이브리드 카, 플러그인 하이브리드는 물론 EREV, 배터리 전기차, 연료전지차 등 모든 파워트레인을 고려해야 한다는 것이다. 물론 미국, 한국, 호주, 유럽 등 모든 지역들이 교통수단, 승용차에 대해 각각 다른 생각을 지니고 있고 이를 산업에 반영하고 있지만 전기차에 포커스하고 많은 투자를 하는 중국과 같이 전기차는 반드시 강조해야 하는 차임에 틀림없다.
파워트레인 로드맵을 그리면 통상 내연기관, 하이브리드 카, 플러그인 하이브리드, EREV, 배터리 전기차, 연료전지차 등으로 구성되는데 이는 따로 분리돼 있는 것이 아니라 연결돼 있는 것이다.
고객들은 전기차를 구매하는데 있어 많은 고민을 안고 있다. 전기차가 비싸기 때문이다. 일부 고객들은 비용을 더 들여 살 만한 가치가 있다고 믿고 있다. 전기차는 또 주행거리가 문제인데 볼트는 이 부분에서 매우 강점을 지닌 차다. 미국인들은 하루 평균 40마일 정도를 운행하는데 볼트는 이점을 충분히 고려해 개발됐다. 그러나 볼트도 배터리 전기차처럼 도심 지역에 포커스한 차다. 고속도로까지 고려한 차종은 연료전지차다.
EREV 볼트는 배터리로 80 km까지 달릴 수 있고 이후에는 내연기관을 발전기로 사용해 610 km까지 주행할 수 있다. 전기차로는 이례적으로 장거리 주행이 가능한 것이다. 미국의 유명한 코미디언이자 자동차 수집광인 제이 레노는 볼트를 구입하고 10만 마일 이상을 주행했다. 연료를 전혀 사용하지 않고 10만 마일을 주행했다. 게다가 이 차의 전기 소모량은 다른 가전제품의 전기 소모량과 비교할 때 그리 많지 않다.
우리가 공헌한 대로 볼트는 재 기능을 잘 수행하고 있다.



볼트의 구성을 보면 충전 포트, T형 배터리와 고전압 케이블, 모터, 파워일렉트로닉스, 드라이버 유닛, 엔진과 연료탱크, 회생제동 시스템, 전자 스티어링 휠(EPS), 전기 기반 에어컨디셔너와 워터펌프 등이 주요 컴포넌트다. 리튬이온 배터리는 16 kW급으로 볼트 한 대에 2,000개의 전지 셀이 장착된다. 충전은 220 V로 4시간이면 된다. 차는 8년 10만 마일 주행까지 보증된다.
전기차의 핵심인 배터리는 온도에 매우 민감하다. 볼트의 배터리 쿨링/히팅 시스템은 엔진이 꺼져 있을 때도 작동한다. 특히 충전할 때 배터리에 열이 전달되기 때문에 지속적으로 모니터링하는 것이 중요하고 배터리가 적절한 온도를 유지할 수 있도록 해줘야만 한다. 또 정말 추운 날에는 리튬배터리가 잘 작동하지 않기 때문에 역시 지속적 모니터링을 통해 이같은 문제를 없애줘야 한다. 볼트를 사막이나 아주 추운 지역에서 주차해 놓았다가 주행하려 한다고 해도 배터리가 완전히 소모되는 등의 문제는 발생하지 않는다. 어느 정도 소모가 된다해도 EREV 모드로 바꿔 발전기를 돌려 주행이 가능하고 내연엔진으로 구동하는 동안 배터리가 히팅돼 충전 기능이 개선되고 작동하게 된다.
GM은 연료전지차도 보유하고 있다. 수대의 연료전지차를 고객들을 통해 운행 중이고 정기적으로 차량을 모니터링 하고 있다. 연료전기차의 경우 특히 수소 인프라 구축이 중요한데 이는 전기차의 충전 인프라 구축보다 어렵고 정부의 절대적 지원이 요구된다.

AEM_Automotive Electronics Magazine