현대차, 세계 최고 수준 전기차 플랫폼 ‘E-GMP' 최초 공개…테슬라 꼼짝마

현대차의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP가 처음으로 공개 됐다. 글로벌 자동차 회사에서 전기차 전용 플랫폼을 공개한 것은 폭스바겐에 이어 두 번째다. 현대차는 E-GMP를 기반으로 한 첫 전기차 아이오닉5를 내년 상반기 출시할 계획이다.

폭스바겐은 지난해 9월 MEB 기분 전기차 ID.3를 출시하기로 했다가 지금까지 지연되고 있다. 현대차의 아이오닉 시리즈와 폭스바겐의 ID 시리즈는 내년 글로벌 전기차 시장의 새로운 전기를 마련하며 치열하게 경쟁할 전망이다. 2020년은 글로벌 OEM이 전기차 시장에 뛰어드는 원년이 될 전망이다.

현대차그룹은 ‘E-GMP 디지털 디스커버리’ 행사를 열고 차세대 전기차 전용 플랫폼의 기술적인 특장점과 새로운 고속화 모터 및 배터리 시스템 등을 선보였다.

E-GMP는 현대차그룹이 전기차 도약의 원년으로 삼은 2021년부터 순차적으로 선보일 현대자동차 ‘아이오닉5’와 기아자동차 ‘CV’(프로젝트명) 등 차세대 전기차 라인업의 뼈대가 되는 신규 플랫폼이다.

현대차그룹 알버트 비어만 연구개발본부장은 “현대차그룹이 앞서 선보였던 전기차들은 뛰어난 효율로 고객들의 많은 주목을 받아왔다” 며 “세계 최고 수준의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP를 통해 기존의 우수한 효율성에 더해 다이내믹한 주행성능을 필요로 하는 새로운 차급까지 그 기술 리더십을 더욱 확장할 것” 이라고 밝혔다.

▲ 세계 최고 수준의 전기차 성능
E-GMP는 내연기관 자동차의 플랫폼을 활용한 기존의 전기차와 달리 전기차만을 위한 최적화 구조로 설계돼 1회 충전으로 국내 기준 500km 이상 주행할 수 있다.

현재 최고 수준으로 평가 받는 테슬라 모델3의 주행거리(WLTP)는 기본형은 409km, 주행거리 확장형은 560km다.

특히 빠른 가속력, 다이내믹한 승차감을 원하는 고객을 위한 고성능 모델은 0→100km/h 도달시간 3.5초 미만, 최고 속도 260km/h 구현이 가능하다. 테슬라 모델3의 경우 기본형은 제로백 5.6초, 퍼포먼스 모델은 3.3초다.

충전속도는 800V 충전 시스템을 갖춰 초고속 급속 충전기를 이용하면 18분 이내에 80% 충전, 5분 충전으로 100km 주행이 가능하다. 현재 전기차 중 800V 충전 시스템을 갖춘 차량은 포르쉐 타이칸EV 정도다. 테슬라의 모델3는 400V 시스템을 이용하고 있다. 400V는 800V에 비해 안정성은 높지만 충전속도가 느리다.

800V 충전 시스템을 선도적으로 적용을 했기 때문에 충전기기 부족하다는 한계가 있다. 현대차그룹은 국내의 경우 한국도로공사와 ‘친환경차 충전 인프라 구축 협약’을 맺고 전국 12개 고속도로 휴게소에 초고속 충전기 인프라를 빠르게 확보해 나갈 계획이다.

전기차 선진 시장인 유럽에서는 초고속 충전 인프라 구축업체 아이오니티에 전략적 투자를 단행한 바 있다. 아이오니티는 유럽 전역에 현재 308개의 초고속 충전소를 운영하고 있고, 건설 중인 51개소를 포함해 2022년까지 총 400개의 초고속 충전소를 설치할 예정이다.

800V 충전기가 부족하다는 약점은 400V 충전기에서도 자유롭게 사용할 수 있도록 하는 방식으로 극복했다. 기존 800V 고전압 충전 시스템 전기차가 보급률이 높은 400V 충전 시스템 급속충전 인프라를 사용하려면 별도의 부품이 필요했다. E-GMP는 별도의 부품 없이 초고속 충전기와 기존 급속충전기를 모두 이용할 수 있는 멀티 급속충전 시스템을 탑재했다.

▲ 무한 확장이 가능한 유연함
E-GMP의 바닥은 평평하다. 내연기관 파워트레인, 엔진과 변속기, 연료탱크 등이 차지하는 던 공간이 크게 줄었다. 평평한 바닥은 지금까지 구조적인 한계로 불가능했던 새로운 자동차 실내외 디자인이 가능하다. 세단, CUV, SUV부터 고성능, 고효율 모델까지 고객이 원하는 다양한 차량을 신속하게 선보일 수 있다.

필요 없어진 엔진룸의 공간, 오버행이 짧아지고 운전자의 공간 휠베이스는 훨씬 넓어졌다. 아이오닉5는 차량 크기는 투싼, 싼타페 등 중형 SUV 사이즈지만 실내 공간은 대형 SUV 팰리세이드급인 것으로 알려졌다.

또 내연기관 설계상 어쩔 수 없었던 차체 바닥에 튀어나온 센터터널이 없어져 후석 승객 공간이 넓어졌고, 차종에 따라 시트를 자유롭게 배치할 수 있게 됐다.

특히 E-GMP는 모듈화, 표준화된 통합 플랫폼이어서 단기간에 전기차 라인업을 늘릴 수 있다. 플랫폼 위에 올라가는 캐빈룸만 바꿔도 완전히 다른 차가 된다. 제조상의 복잡도도 줄어 생산 효율이 높아짐에 따라 수익성도 개선된다.

더불어 조만간 현실화할 자율주행, 고성능 EV, V2G(Vehicle to Grid) 등 다양한 활용성까지 감안한 설계구조로 미래 모빌리티 시장 지배력을 확대하는 데 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

▲ 글로벌 탑4 자동차 회사가 만든 제대로 된 전기차
전기차는 엔진 등 파워트레인이 없고 무거운 배터리가 하단에 배치된다. 저중심 설계와 이상적인 전후 중량배분으로 뛰어난 선회 성능과 안정적인 고속주행이 가능하다.

E-GMP는 고속화 모터를 탑재해 구동성능을 대폭 끌어올렸고 중대형 차량들에 주로 적용했던 후륜 5 링크 서스펜션과 세계 최초로 양산 적용되는 ‘기능통합형 드라이브 액슬’로 승차감과 핸들링 성능 역시 크게 향상시켰다.

안전을 위한 신기술이 다양하게 적용됐다. 차량 전방의 충돌 에너지 흡수구간은 차체와 섀시 등 구조물의 효과적인 변형을 유도해 충격을 완화할 수 있도록 설계됐다.

대시보드 앞부분인 하중 지지구간은 보강구조로 PE 시스템과 고전압 배터리가 받는 충격을 최소화했다. 또 차량 하단의 고전압 배터리의 보호구간은 초고장력강으로 충돌 안전성을 향상시켰다.

탑승객 보호공간인 승객실은 변형을 억제하기 위해서 A필라에 하중 분산구조를 적용하고 배터리 전방과 주변부에는 핫스탬핑 부재를 보강했으며, 배터리 케이스의 중앙부도 차체에 견고하게 밀착시켜 충돌 에너지를 효과적으로 분산시킬 수 있는 구조를 갖췄다.

▲ 최고의 전기차 구동 시스템
E-GMP에는 차세대 전기차를 위해 새롭게 개발된 모터와 감속기, 전력변환을 위한 인버터와 배터리 등의 신규 PE 시스템이 탑재된다.

E-GMP의 PE 시스템은 넓은 공간 확보와 중량 절감을 위해 크기와 무게를 줄였고 부품간 에너지 전달 손실을 낮춰 성능과 효율을 최대치로 끌어올렸다.

또 모든 차량에는 최고 수준의 에너지 밀도 셀로 구성된 표준화된 단일 배터리 모듈이 탑재됐다. 배터리가 표준화 돼 있기 때문에 배터리 모듈을 몇 개를 탑재하냐에 따라 기본형, 항속형으로 변형이 가능하다.

후륜 모터시스템의 인버터 파워모듈에는 기존의 실리콘(Si) 전력반도체 대비 성능이 뛰어난 실리콘 카바이드(SiC) 전력반도체를 적용해 효율은 2~3%, 주행거리는 5% 내외로 향상시켰다.

또한, E-GMP는 후륜 구동 2WD 방식이 기본이며 트림에 따라 전륜 모터를 추가해 4WD 구동 방식을 선택할 수 있다. 여기에 전기차 최초로 모터와 구동축을 주행상황에 따라 분리하거나 연결할 수 있는 ‘감속기 디스커넥터’를 탑재해 2WD와 4WD 구동 방식을 자유롭게 전환함으로써 불필요한 동력손실을 최소화하고 효율적인 운전을 할 수 있도록 돕는다.

▲ 전기차만의 매력, 야외에서 전력 공급이 가능한 V2L(Vehicle to Load)
지금까지의 전기차는 외부에서 차량 내부로의 단방향 전기 충전만 가능했다.

E-GMP는 통합 충전 시스템(ICCU)과 차량 충전관리 시스템(VCMS)을 통해 일반 전원(110V/220V)을 차량 외부로도 공급할 수 있는 을 갖췄다. 전기차 자체가 거대한 배터리인 셈이다.

새롭게 개발된 V2L 기술은 일반주택의 공급 계약전력인 3kW보다 큰 3.5kW의 전력을 공급할 수 있다. 배터리 용량에 따라 17평형 에어컨과 55인치 TV를 동시에 약 24시간 가동할 수 있다.

E-GMP의 V2L 기능은 야외활동이나 캠핑 장소에서 전자제품을 작동하는데 사용하거나, 다른 전기차를 충전하는 데에도 이용할 수 있다.

현대차그룹은 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.

특히 최근 전기차 시장의 급격한 성장 전망에 따라 새로운 전동화 아키텍처, 고성능 구동 시스템, 차세대 배터리 등 전동화 기술 역량을 선제적으로 강화해 나가는 한편, 전기차 모델 역시 꾸준히 확대해 나갈 계획이다.

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.

현대차는 지난 8월 전기차 전용 플랫폼 E-GMP가 첫 적용될 순수 전기차 브랜드 ‘아이오닉 (IONIQ)’을 론칭하고, 내년부터 2024년까지 ▲준중형 CUV ▲중형 세단 ▲대형 SUV 등 3종의 전용 전기차 라인업을 우선적으로 선보일 계획이다.

기아차 역시 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.