-보리스 메르겔 안전/모션 사업본부 총괄
-전방위 혁신 거듭하며 ‘비전 제로’ 노력
자동차 산업이 전동화와 소프트웨어 중심 구조로 재편되면서 ‘멈추는 기술’ 역시 근본적인 변화를 맞고 있다. 과거 유압과 기계 장치에 의존하던 브레이크는 이제 전자 신호와 소프트웨어로 제어되는 핵심 안전 플랫폼으로 진화하는 중이다. 아우모비오는 이러한 변화의 한가운데에서 차세대 기술을 통해 미래 안전의 방향을 제시하고 있다.
지난 19일 스웨덴 아르비자우르에서 만난 보리스 메르겔(Boris Mergell) 아우모비오 안전/모션 사업본부 총괄은 효율과 친환경, 생산 혁신까지 아우르는 접근을 통해 브레이크의 역할을 자동차의 핵심 아키텍처 요소로 끌어올리며 궁극적으로는 사고와 부상, 도로 사망자가 없는 ‘비전 제로’를 목표로 한다고 밝혔다. 이와 함께 미래 모빌리티 시대, 아우모비오가 추구하는 제동 시스템의 청사진도 확인할 수 있었다. 다음은 보리스 메르겔 총괄과 나눈 일문일답.
-소프트웨어 정의 차(SDV), 전동화, 자율주행 시대가 다가오는 가운데 미래 브레이크 시스템은 어떤 방향으로 진화할 것으로 보는지?
“브레이크 기술에 대한 아우모비오의 비전은 과거에도 앞으로도 변함없이 ‘타협 없는 안전’이다. 전반적으로 제동 시스템은 자동차 산업의 변화 속도에 맞춰 지속적으로 진화할 것으로 예상한다. 이는 하드웨어와 소프트웨어의 분리, 중앙 집중형 E/E 아키텍처, 디지털화(SDV 전환 및 주행 거리 효율화), 전기차 구동 방식의 확대, 그리고 배출가스 저감 규제 등 다양한 요인에 의해 가속화되고 있다”
-아우모비오가 궁극적으로 구현하고자 하는 브레이크 기술과 미래 안전의 모습은?
“브레이크 시스템은 지난 수십 년과 비교해 훨씬 더 많은 요구사항을 충족해야 할 것이다. 아우모비오의 궁극적인 비전은 브레이크가 핵심적인 능동 안전 요소로서의 역할을 수행하는 동시에 앞서 언급한 요구들에 효과적으로 모두 대응하는 것이다.
대표적으로 간소화된 아키텍처 구조 내에서 ‘스마트 액추에이터’와 상호작용하는 소프트웨어 기반 중앙 집중형 E/E 아키텍처의 이점을 활용하는 게 있다. 이와 함께 경량화, 잔류 토크 저감, 회생 제동 최적화 등 최대한의 효율성도 생각해야 한다.
또 미세먼지 배출 저감, 브레이크액 미사용 등 친환경성 확보도 중요하다. 이를 통해 아우모비오의 궁극적인 안전 비전은 사고, 부상, 도로 사망자가 없는 세상인 ‘비전 제로’이다. 우리는 이러한 비전을 실현하기 위해 능동 및 수동 안전 시스템 전반에 걸쳐 기술 혁신과 솔루션 개발에 힘쓰고 있다”
-전기차 시대로 오면서 브레이크의 역할이 더욱 중요해졌다. BEV 환경에서 브레이크 시스템은 기존 ICE 대비 어떤 점이 가장 크게 변화하고 있고 아우모비오는 이에 어떻게 대응하고 있는지?
“BEV 환경에서는 주행 거리 연장을 위해 브레이크 시스템의 효율성이 더욱 중요해지고 있다. 이는 회생 제동 최적화, 경량화, 잔류 제동 토크 저감 등 다양한 방식으로 달성할 수 있다. 회생 제동 최적화의 경우를 살펴보면 아우모비오가 개발해 지난 10년간 1,500만 대 이상의 판매 실적을 기록한 MK C1 및 MK C2 원박스 시스템이 대표적이다.
운전자의 조작과 제동 시스템을 분리하는 브레이크-바이-와이어 기술은 전기차의 효율성을 높인다. 참고로 MK C 시리즈는 100% 회생 제동을 통해 안전하고 역동적이며 환경 친화적인 주행에 크게 기여한다. 또 WLTP 테스트 결과 기존 시스템 대비 이산화탄소 배출량을 5g/km 절감하는 효과가 있다.
경량화 측면을 보면 마찰 브레이크와 더불어 회생 제동 능력을 갖춘 차에서는 디스크나 캘리퍼 같은 제동 부품의 크기를 최적화해 무게를 줄이는 것이 주요 과제다. 이를 통해 휠당 수 킬로그램 수준의 경량화가 가능하다. 이와 함께 시스템 무게 절감은 유압 부품을 배제한 풀 드라이 시스템은 차 구성에 따라 전체 중량을 몇 kg 더 가볍게 만들 수 있다.
잔류 제동 토크 저감 부분에서는 아우모비오의 드라이 브레이크 시스템이 있다. 제동 성능을 유지하면서도 브레이크 디스크와 캘리퍼 사이의 에어 갭을 보다 넓고 안정적으로 확보할 수 있다. 이렇게 늘어난 간극은 주행 중 발생하는 불필요한 마찰을 현저히 낮춰 에너지 손실을 줄여준다”
-이번 스웨덴 혹한 테스트 트랙에서 확인할 수 있는 핵심 경쟁력은? 여러 아우모비오 신기술이 실제 OEM 개발 과제에서 어떤 정량적 이점을 갖는지?
“아르비자우르는 가장 혹독한 겨울 환경에서 차량 동역학 기술을 평가할 수 있는 최적의 조건을 갖추고 있다. 이곳에서는 타이어 마찰력이 극도로 낮은 극한의 상황을 가정해 시스템을 테스트할 수 있다.
이는 정교한 브레이크 시스템의 성능이 진가를 발휘하는 순간이며 재현 가능한 환경 속에서 최상의 차 주행 안정성 제어 기능(ABS, TSC, ESC 등)을 개발할 수 있는 토대가 된다. 또 매끄러운 빙판길에서의 제동은 낮은 마찰력뿐만 아니라 소음·진동·불쾌감(NVH) 관점에서도 가장 까다로운 테스트 조건에 해당한다.
이미 제동 시스템 개발 역사에 한 획을 그은 원박스 시스템은 모든 기능을 단일 유닛으로 통합해 OEM의 생산 공정을 간소화했다. 특히, 표준 ESC 시스템 대비 자율 압력 형성 속도가 크게 높아져 안전성을 키웠고 동시에 매우 높은 회생 제동 효율을 제공한다.
세미-드라이 시스템은 원박스의 장점을 계승하는 동시에 후륜 유압 부품을 제거하여 생산 공정을 한층 더 단순화했다. 또 제동 효율 개선과 전·후륜 독립 제어를 통해 회생 제동의 잠재력을 더욱 높였다. 유압 장치를 완전히 배제한 풀 드라이 시스템은 OEM의 생산 공정을 더욱 단순화한다. 이에 더해 효율성이 한층 증가됨은 물론, 4개의 독립 액추에이터를 통해 마찰 브레이크가 가질 수 있는 최대 수준의 제어 자유도를 구현한다”
-코너 모듈 기술이 차세대 모빌리티 아키텍처의 핵심으로 주목받으며 주요 업체들도 관련 기술을 선보이고 있다. 이러한 흐름 속에서 아우모비오 코너 모듈만의 차별화된 경쟁력은?
“먼저, 코너 모듈은 모든 장착점과 전기·전자, 액체 냉각 등의 인터페이스가 설계 및 생산 단계부터 통합된 상태로 제조사에 공급된다. 이는 조립 공정을 간소화하고 부품 표준화를 촉진한다. 이와 함께 설치 과정이 간단하다. 코너 모듈은 즉시 가동이 가능한 플러그앤고 방식의 완제품 단위로 설치된다. 기존에 구동, 제동, 샤시 부품을 개별적으로 조립하던 복잡한 공정이 생략되기 때문에 조립 시간을 단축하고 생산 공정을 가속화한다.
여기에 코너 모듈이 장착되면 차가 생산 라인을 따라 자율적으로 이동할 수 있다. 이는 향후 기존의 고정형 조립 라인 중심의 생산 방식에 대한 의존도를 낮출 수 있다. 비용 절감과 라인 구축 기간 단축은 물론 생산 유연성 향상에도 기여할 수 있다.
실제 체감하는 코너 모듈의 강점은 바로 조향각을 극대화해 차의 기동성을 크게 높인다는 것이다. 예를 들어 측면 주차와 같은 ‘크랩 주행’은 물론 차의 특정 지점을 중심으로 좁은 공간에서 회전하는 ‘피벗 턴’이나 제자리 유턴도 가능해진다. 또 대각선 주행을 통해 더욱 부드러운 차선 변경이 가능하다.
특히, 각 휠의 독립적인 구동 장치는 이중화를 형성해 기능 결함을 보완한다. 예를 들어 특정 휠의 구동 장치에 문제가 발생하더라도 차가 멈추지 않고 주행을 지속할 수 있다는 것이다. 여기에 조향 휠을 기계적으로 분리함으로써 주행 상황에 맞춰 토인/토아웃을 조절할 수 있으며 이를 통해 타이어와 노면 간의 에너지 손실도 최소화할 수 있습니다. 이 외에 개별 부품을 일일이 교체하는 대신 코너 모듈 전체를 즉시 교체할 수 있어 높은 차량 가동률이 중요한 플릿 운영자에게 매우 유리하다”
-DBU와 코너 모듈처럼 구동·조향·제동을 통합한 솔루션은 차 설계 방식의 변화를 요구한다. OEM이 이러한 새로운 아키텍처를 채택하도록 설득할 때 가장 큰 도전 과제는 무엇이며 아우모비오는 이를 어떻게 해결해 나가고 있는지?
"자동차 산업의 혁신을 가속화하기 위해서는 신기술 도입 장벽을 낮추는 것이 무엇보다 중요하다. 일반적으로 이러한 장벽에는 비용, 설치 공간, 그리고 기존 차량 아키텍처에 대한 대규모 수정 등이 꼽힌다. 아우모비오는 이를 고려해 DBU를 시작으로 코너 모듈을 단계적으로 도입하는 전략적 접근 방식을 취하고 있다.
조금 더 구체적으로 살펴보면 DBU는 기존 차 아키텍처를 근본적으로 변경할 필요 없이 경쟁력 있는 총소유비용(TCO)을 실현하고 OEM이 신기술을 도입하기 위한 최적의 진입점이 된다. 동시에 다음과 같은 주요 이점을 제공한다. 우선, 설치 공간 확보가 유리하다. 혁신적인 차 컨셉 구현이 가능하도록 추가 공간을 창출해 배터리, 적재 공간 또는 승객실 등을 더 넓게 확보해 준다. 여기에 능동형 토크 벡터링을 통해 차의 민첩성과 주행 안정성을 획기적으로 높여준다.
다음 개발 단계는 현가장치와 조향 시스템의 단계적 통합이다. 비조향 코너 모듈은 차 아키텍처를 크게 수정할 필요가 없다. 기존 분산형 시스템과 유사한 수준의 설치 공간을 요구한다. 이 단계에서 아우모비오는 기존 설계 대비 비용 경쟁력을 확보하는 데 집중하고 있다.
각 휠의 독립 조향을 구현한 조향 코너 모듈은 추가 설치 공간이 필요하지만 이는 기존 차 레이아웃에 동일한 기능을 적용할 때 필요한 수준과 유사하다. 그 대신 탁월한 기동성을 제공하며 특히 좁은 도심 환경에서 큰 이점을 발휘한다. 이러한 장점 덕분에 초기에는 자율주행 셔틀이나 도심 배송용 초소형 차 등의 목적 기반 차에 우선 적용될 것으로 예상하고 있다. 장기적으로는 조향 코너 모듈의 소형화를 통해 대대적인 설계 변경 없이도 일반 승용차에 탑재될 수 있도록 엔지니어링 역량을 집중할 계획이다"
-세미 드라이 브레이크 시스템의 경우 전자기계식 액추에이터를 후륜에 두는 이유는?
“뒤쪽 브레이크 시스템을 조금 더 견고하게 구성했으며 상업적으로도 유의미하다고 생각한다. 물론 기술적으로는 앞에도 가능하지만 여러 상업적인 이유로 볼 때 고객사는 뒤쪽을 원한다. 이 외에도 무거운 차에만 적용하는 건 아니며 일반 패신저 카에도 가능하다”
-고출력 전기차가 늘어나고 있는데 그만큼 브레이크에 거는 부하도 상당할것 같다. 기술적으로 개선하고 있는 포인트가 있는지?
“전기차의 경우 회생제동 기능이 어느정도 확보가 되기 때문에 기계적인 접근으로 브레이크의 역할은 줄어들 수도 있다. 고출력 전동화 차들의 경우에도 브레이크가 제동 전체의 역할을 부담하는 것은 아니기 때문에 어느정도 커버가 된다. 참고로 그린캘리퍼와 연계할 수도 있는데 토크를 최소화 하면서 부하를 거는 방식이다. 이처럼 다른 부품을 통해서도 고출력에 대해서 효율적인 제동 및 대응을 할 수 있다”
-직전에 일했던 UX 총괄로서의 경험이 지금 안전/모션 사업본부 총괄로서 얼마만큼 도움을 받는지?
“UX의 경우 디스플레이를 만드는 사업부인데 그곳 역시 기계를 다루는 분야라서 접근성은 비슷했다. 또 고객사도 비슷하기 때문에 제품만 다를 뿐 방향은 같아서 도움이 많이 됐다. 한편으로는 물리학 박사 전공이기 때문에 개인의 배경도 잘 발휘할 수 있는 도구가 되지 않았을까 생각한다”
스웨덴(아르비자우르) = 김성환 기자 swkim@autotimes.co.kr
