고성능·고속 충전·항속거리 500km 이상 차세대 전기차 실현하는 전용 플랫폼 완성
전기차에 최적화된 차체 구조와 섀시 및 고속화 모터, 고밀도 배터리셀 적용
초고속 충전 시스템으로 18분에 80% 충전, 1회 완충으로 500km이상 주행 실현
0→100km/h 3.5초, 최고 속도 260km/h 가능한 고성능 전기차 모델의 기반 마련
2025년까지 전용 전기차 11종 포함해 총 23종 전기차 출시, 글로벌 연 100만대 보급 목표
◆…현대차그룹은 2일 전기차 전용 플랫폼 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)를 공개하고 주요기술을 발표했다. E-GMP는 2021년부터 순차적으로 출시될 현대차그룹의 차세대 전기차에 적용될 예정이다. 사진=현대차그룹 제공
현대자동차그룹이 전기차 전용 플랫폼 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)를 공개했다. 2일 'E-GMP 디지털 디스커버리' 행사를 열고 차세대 전기차 전용 플랫폼의 기술적인 특장점과 새로운 고속화 모터 및 배터리 시스템 등을 선보였다. 이번 행사는 온라인 설명회 형식으로 진행됐다.
E-GMP는 현대차그룹이 전기차 도약의 원년으로 삼은 2021년부터 순차적으로 선보일 현대자동차 '아이오닉5'와 기아자동차 'CV'(프로젝트명) 등 차세대 전기차 라인업의 뼈대가 되는 기술집약적 신규 플랫폼이다. 내연기관 자동차의 플랫폼을 활용한 기존의 전기차와 달리 전기차만을 위한 최적화 구조로 설계돼 1회 충전으로 국내 기준 500km 이상 주행할 수 있으며, 800V 충전 시스템을 갖춰 초고속 급속충전기 이용시 18분 이내 80% 충전이 가능하다. 5분 충전으로 100km를 주행할 수 있는 전기차의 시대가 열리는 셈이다.
또 내연기관 플랫폼과 달리 바닥을 편평하게 만들 수 있고 엔진과 변속기, 연료탱크 등이 차지했던 공간이 크게 줄어들어 실내 공간의 활용성을 혁신적으로 높이는 것은 물론, 지금까지 구조적인 한계로 불가능했던 새로운 자동차 실내외 디자인이 가능하다.
특히 E-GMP는 모듈화 및 표준화된 통합 플랫폼이어서 고객의 요구에 따라 단기간에 전기차 라인업을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 제조상의 복잡도가 줄어들어 생산효율이 높아짐에 따라 수익성 개선으로 재투자할 수 있는 여력이 늘어난다.
현대차그룹은 향후 E-GMP를 기반으로 개발되는 차세대 전용 전기차에 신규 PE 시스템(Power Electric System), 다양한 글로벌 충전 인프라를 고려한 세계 최초의 400V/800V 멀티 급속충전 기술, 차량 외부로도 자유롭게 전기를 공급할 수 있는 V2L(Vehicle to Load) 기능 등을 추가로 적용해 보다 진화된 전동화 모빌리티 고객경험을 제공한다는 계획이다.
모듈화와 표준화 개념을 도입한 E-GMP는 제품 기획단계부터 복잡성을 줄이면서도 하나의 플랫폼으로 차종과 차급의 경계를 넘어 유연한 제품개발이 가능하도록 설계돼 세단, CUV, SUV부터 고성능, 고효율 모델까지 고객이 원하는 다양한 차량을 신속하게 선보일 수 있다.
특히 빠른 가속력, 다이내믹한 승차감을 원하는 고객을 위한 고성능 모델은 0→100km/h 도달시간 3.5초 미만, 최고 속도 260km/h 구현이 가능하다. 또한 기존 내연기관 차량에서 큰 부분을 차지하던 엔진이 사라진 공간에 상대적으로 가벼워진 구동 모터를 배치하고, 배터리를 하단에 낮게 위치시킴으로써 저중심 설계와 이상적인 전후 중량배분으로 뛰어난 선회 성능과 안정적인 고속주행이 가능하다.
배터리와 모터, 차체와 섀시 구조에 이르기까지 전기차의 특성을 고려해 최적화된 설계를 바탕으로 탄생한 E-GMP는 탑승객과 배터리 안전을 위한 신기술이 다양하게 적용됐다. 차량 전방의 충돌 에너지 흡수구간은 차체와 섀시 등 구조물의 효과적인 변형을 유도해 충격을 완화할 수 있도록 설계됐고, 대시보드 앞부분인 하중 지지구간은 보강구조로 PE 시스템과 고전압 배터리가 받는 충격을 최소화했다.
E-GMP는 미래 전동화 모빌리티에 적합한 혁신적인 디자인과 공간도 제공한다. 짧은 오버행, 길어진 휠베이스로 개성있는 디자인이 가능하며 슬림해진 콕핏은 탑승공간을 확장시켜준다. 또한 차체 바닥의 센터터널을 없애고 배터리를 중앙 하단에 배치하면서 실내 바닥이 편평해져 공간활용성이 극대화됐다. 우선 후석 승객공간이 넓어졌고, 차종에 따라 다양한 전후 시트 배치가 가능하다.
◆…사진=현대차그룹 제공
E-GMP에는 차세대 전기차를 위해 새롭게 개발된 모터와 감속기, 전력변환을 위한 인버터와 배터리 등의 신규 PE 시스템이 탑재된다. 이 시스템은 넓은 공간 확보와 중량 절감을 위해 크기와 무게를 줄였고 부품간 에너지 전달 손실을 낮춰 성능과 효율을 최대치로 끌어올렸으며, 800V 고전압 시스템으로 충전 시간을 대폭 단축했다.
먼저 구동에 필요한 모터, 동력을 차량에 필요한 토크와 속도로 변환해 전달하는 감속기, 그리고 전력을 변환해 모터의 토크를 제어하는 인버터를 일체화했다. 또한 모터의 최고 속도를 기존 대비 30~70% 높이고, 감속비를 33% 높여 모터 사이즈를 줄이고 경량화를 통한 효율 개선까지 실현했다.
아울러 차급과 주행거리, 고객의 라이프 스타일에 따라 가변적인 선택이 가능하도록 전용 전기차에 최적화된 표준화 배터리 시스템을 적용했다. E-GMP를 기반으로 개발되는 모든 차량에는 최고 수준의 에너지 밀도 셀로 구성된 표준화된 단일 배터리 모듈이 탑재되며, 이러한 표준화 모듈을 바탕으로 기본형과 항속형 등 모듈 탑재 개수에 따라 다양한 배터리 팩 구성이 가능하다.
후륜 모터시스템의 인버터 파워모듈에는 기존의 실리콘(Si) 전력반도체 대비 성능이 뛰어난 실리콘 카바이드(SiC) 전력반도체를 적용해 효율은 2~3%, 주행거리는 5% 내외로 향상시킴으로써 동일한 양의 배터리로 더 장거리를 주행할 수 있다.
충전 시간을 단축하기 위한 800V 고전압 충전 시스템과 다양한 충전 인프라를 이용할 수 있도록 400V/800V 멀티 급속충전 시스템이 적용됐다. 아직까지 국내외 대다수 급속 충전 인프라는 400V 충전 시스템을 갖춘 전기차를 위한 50~150kW급 충전기가 대부분이나 최근에는 빠른 충전을 위해 800V 고전압 충전 시스템을 갖춘 전기차를 위한 350kW급 초고속 충전 인프라가 설치되고 있는 추세다. 이러한 흐름에 맞추어 800V 고전압 충전 시스템을 기본으로 적용했다. 초고속 충전기로 충전 시 18분 내 80% 충전이 가능하며, 1회 완충으로 500km 이상 주행이 가능하다. 또한, 5분의 충전만으로도 약 100km 정도를 주행할 수 있다.
지금까지의 전기차는 외부에서 차량 내부로의 단방향 전기 충전만 가능했으나 E-GMP는 이를 보완해 통합 충전 시스템과 차량 충전관리 시스템을 통해 별도의 추가 장치 없이도 일반 전원을 차량 외부로도 공급할 수 있는 V2L기능을 갖췄다. 새롭게 개발된 V2L 기술은 일반주택의 공급 계약전력인 3kW보다 큰 3.5kW의 전력을 공급할 수 있으며, 배터리 용량에 따라 17평형 에어컨과 55인치 TV를 동시에 약 24시간 가동할 수 있다.
현대차그룹은 이번에 공개한 E-GMP뿐 아니라 본격적인 전동화 시대를 대비한 기술 및 제품 개발에 일찍부터 많은 공을 들여왔다. 2009년 최초의 전동화 모델인 하이브리드카를 국내에 선보인 이래 2010년 블루온 전기차를 시범운행했고, 2015년에는 모든 타입에 걸친 전동화 차종(HEV, PHEV, EV, FCEV)의 양산체제 구축을 완료했다.
2025년까지 계획된 전동화 모델 44개 차종 중에서 전용 전기차 11종을 포함해 전기차가 23개 차종으로 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 글로벌 시장에 연간 100만 대를 판매해 명실상부한 전기차 글로벌 최선두 업체로 도약한다는 방침이다.
이에 따라 현대차는 지난 8월 전기차 전용 플랫폼 E-GMP가 첫 적용될 예정인 순수 전기차 브랜드 '아이오닉 (IONIQ)'을 론칭하고, 내년부터 2024년까지 3종의 전용 전기차 라인업을 우선적으로 선보일 계획이다. 기아차는 중장기 미래 전략 'Plan S'에 기반한 모빌리티 및 전기차 사업체제로의 혁신적 전환을 진행 중이다. 9월에는 2025년까지 전기차 판매 비중을 20%까지 확대하겠다는 계획을 밝히고, 2027년까지 CV와 고성능 모델을 비롯해 순차적으로 출시할 전용 전기차 모델 7개의 스케치 이미지를 공개한 바 있다.
