-A세그먼트 특유의 펀 드라이빙 갖춰

 -완전히 새롭게 설계한 진동소음 대책

 현대자동차가 지난 6일 ‘캐스퍼 일렉트릭 테크 토크’를 열고 다양한 신기술을 소개했다. 특히, 차 급을 뛰어넘는 주행 완성도를 높이는 기술이 대거 주목을 받았으며 작지만 알찬 상품성을 갖추고 밀도 높은 전기차라는 평가를 받았다.

 캐스퍼 일렉트릭은 내연기관 파생 전기차다. 늘어난 중량과 휠베이스에 따른 승차감과 운동 성능저하라는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 개발 초기부터 승차감 및 주행 성능에 집중해 개발했다.

 승차감의 경우 전기차의 강점인 정숙성을 더욱 강조하는 방향으로 개선을 이뤘다. 이를 위해 PE 시스템을 차체에 고정하는 체결 부품인 마운트에 일반적으로 쓰이는 고무 소재의 부싱보다 충격 흡수 능력을 강화한 하이드로 부싱을 적용했다.

 하이드로 부싱은 하나의 소재로만 이뤄진 고무 부싱과 다르다. 내부에 유체를 봉입해 유체가 이동하면서 만들어내는 유체 저항으로 충격 에너지를 효과적으로 흡수하고 모터의 진동도 줄이는 부품이다. 하이드로 부싱 마운트를 적용한 결과 하부에서 올라오는 진동을 약 3dB 줄이고, 스티어링 휠을 통해 운전자의 신체로 직접 전해지는 진동도 9dB가량 줄일 수 있었다.

 승차감을 높이기 위한 또 다른 방안으로 쇽업소버의 성능도 업그레이드했다. 기존 동급 제품에서 주로 사용한 밸브보다 한 차원 높은 튜닝 자유도를 가진 어드밴스드 밸브를 앞뒤 쇽업소버에 모두 적용했다. 이를 통해 충격 흡수 능력을 한층 높였으며 후륜의 경우 쇽업소버 자체의 사이즈도 키워서 감쇠 성능을 강화했다.

 이 외에도 승차감과 콤팩트한 차급 특유의 경쾌한 주행 감각을 모두 구현하기 위해 후륜 CTBA(토션빔)와 차체를 연결하는 트레일링 암 부위에 듀얼 컴파운드 부싱을 적용했다. 트레일링 암 부싱은 거친 길을 주행할 때 앞뒤, 위아래의 충격을 흡수하고 선회할 때는 좌우 방향에 대한 강성을 확보해 한층 안정적인 코너링을 도와준다.

 듀얼 컴파운드 부싱은 이중사출 방식을 사용해 충격을 흡수하는 내부 브릿지와 횡력을 지지하는 사이드 스토퍼의 경도를 다르게 제작한 것이 특징이다. 덕분에 험로 충격은 약 15% 줄이고 핸들링 성능과 연관된 횡강성은 10%가량 높여 부드러운 승차감과 즐거운 주행 감각을 동시에 확보할 수 있었다.

 캐스퍼 일렉트릭은 현대차의 우수한 EV 스탠다드에 걸맞은 NVH 성능을 달성하기 위해 완전히 새롭게 설계했다. 먼저, 저주파 소음과 고주파 소음에 따라 차별화된 로드 노이즈 대책을 적용했다. 노면에서 타이어 및 서스펜션을 타고 올라온 진동이 차체로 전해져 실내로 방사되는 저주파 소음을 줄이기 위해 주행 중 차체 진동을 분석하고 플로어 패널 곳곳에 최적의 효과를 낼 수 있도록 위치와 면적을 개선한 제진재를 적용했다. 이에 따라 거친 노면에서 주행 시 크게 발생하는 100Hz 전후의 부밍음 발생 대역에서 우수한 효과를 거둘 수 있었다.

 이와 함께 주로 타이어의 패턴과 노면 접촉면 사이에서 발생된 소음이 공기 중으로 방사된 후 도어 및 글라스 등을 투과해 내부로 전해지는 고주파 소음은 차체 구조보다 공기 중의 소음 전달 경로를 잘 차단하는 게 중요하다. 이에 뒷바퀴에서 발생하는 소음을 줄이고자 리어 휠가드의 면적을 키우고 8.5mm의 러기지 보드를 적용했다.

 윈드 노이즈의 경우 앞뒤 도어에 이중 실링 구조를 적용한 웨더스트립을 추가해 풍절음을 효과적으로 줄였다. 아울러 더욱 두꺼운 앞좌석 도어 글라스를 적용하고 매끈한 표면의 전면부 스트립 헤드램프, 공기 흐름을 효과적으로 유도하는 PE룸 하부의 풀 언더커버 등을 적용해 풍절음을 개선했다.

 운전자에게 직접 전달되는 스티어링 휠 진동을 줄이기 위한 방안도 구현했다. 체결되는 부위의 차체를 보강하고 스티어링 휠 내부에서 진동을 흡수하는 부품인 댐퍼를 새롭게 튜닝해 고속 주행 시 발생하는 진동을 개선했다.

 마지막으로 전기차 특유의 단점을 줄이기 위한 노력이다. 전기차의 동력은 모터, 감속기, 인버터로 이뤄진 PE(Power Electric) 시스템으로부터 발휘된다. 내연기관만큼의 진동과 소음, 열이 발생하진 않지만 전기 작동 체계에 따른 고주파 소음이 발생하는 것은 불가피하다. 이 소음은 사람에 따라 “위이잉” 또는 “삐이” 등 날카로운 소음으로 들려 불쾌감을 유발할 수 있다.


 

 캐스퍼 일렉트릭의 PE 시스템에는 고주파 소음을 차단하기 위한 2가지 신규 설계를 반영했다. 첫 번째는 모터 내부 구조를 최적화한 것이다. 전기차에 일반적으로 쓰이는 동기화 모터의 내부에는 전류가 흐르는 권선으로 구성된 고정자가 내측 벽면에 장착돼 있고 여러 고정자 사이의 중심에 영구자석이 적층된 형태의 회전자가 있다. 고정자로 전류를 보내면 자기장이 발생해 회전자의 영구자석이 자기장을 따라 회전하면서 모터의 구동력을 만드는 원리다.

 동기화 모터의 구조상 출력이 균일하지 않게 발휘되는 문제가 발생할 수밖에 없으며 여기에서 고주파 소음이 발생한다. 이 소음을 줄이기 위해 캐스퍼 일렉트릭의 모터에 탑재된 회전자에는 영구자석을 V 형태로 6단 적층하는 새로운 설계가 반영됐다. 덕분에 한결 부드럽고 안정적으로 출력을 발휘할 수 있도록 개선됐으며 고주파 소음 역시 크게 줄일 수 있었다.

 PE 시스템의 고주파 소음을 줄이기 위한 두 번째 방안은 소음을 흡수하는 흡차음재를 적용한 것이다. 흡차음재를 직접 부착할 때는 소음 저감 능력뿐만 아니라 냉각 성능까지 고려해야 한다. 외부로 발산되는 열을 억제하는 영향을 미치기 때문이다. 이에 PE 시스템의 방향별로 소음이 방사되는 영향을 분석해 흡차음재를 적용할 수 있는 최적의 위치를 선정했고 PE 시스템 일부만 감싸도 차음 효과를 극대화할 수 있는 설계를 고안했다.

 아울러 고주파 소음이 실내로 유입되는 경로를 분석해 소음을 저감하는 설계도 반영했다. PE 시스템에서 발생하는 고주파음이 후드 양끝 상단 부위를 통해 실내로 유입되는 양이 많다는 점을 파악했고 이 부위에 별도의 흡차음재를 추가로 적용해 고주파 소음을 효과적으로 억제할 수 있었다.

 이렇듯 현대차는 엔트리 전기차인 캐스퍼 일렉트릭을 개발하면서도 동급을 뛰어넘는 상품성과 완성도를 구현하기 위해 연구개발을 멈추지 않았다. 현대차는 글로벌 전기차 시장에 선보일 캐스퍼 일렉트릭을 통해 전동화 전환 전략에 탄력을 더할 예정이다.