전 세계 완성차 업계의 격전지로 떠오른 전기차 시장. 현대자동차·기아는 이 치열한 경쟁 속에서 지속적으로 글로벌 전기차 시장 점유율을 끌어올리고 있다. 그 배경에는 경기도 화성에 위치한 남양기술연구소가 있다. 1996년 설립된 이곳은 디자인, 설계, 시험, 평가 등 차량 개발의 전 과정이 집약된 국내 최대 규모의 연구개발 거점이다. 현대차그룹이 글로벌 EV 전환 시대에 발맞춰 어떻게 미래차 경쟁력을 끌어올리고 있는지, 주요 시험동을 직접 둘러보며 확인했다.
자동차가 전 세계 시장에 출시되기까지는 단지 공장에서 생산하는 것만으로 끝나지 않는다. 고온 다습한 동남아, 극한 한파의 북유럽, 사막의 고온까지, 다양한 기후 조건에서도 안정적으로 작동해야 한다. 현대차·기아의 환경시험동은 바로 이러한 글로벌 실사용 조건을 가상으로 구현해 차량을 시험하는 곳이다.
이곳의 중심 시설인 '환경 풍동 챔버'에서는 기온, 습도, 풍속, 일사(태양광) 등 각종 환경을 정밀하게 제어할 수 있다. 온도는 -40℃부터 60℃까지, 풍속은 최대 250km/h까지 설정이 가능하며, 인공 태양광은 최대 1,200W/㎡의 강도로 쏠 수 있다. 고온 환경에서는 전기차의 배터리 냉각 및 열관리 시스템, 냉방 성능을 시험하고, 저온 환경에서는 난방 성능과 공조 전비 효율을 측정한다.
전기차의 경우, 구동계 부품이 고온에서 과열되거나 혹한에서 성능 저하가 발생하면 주행 안전성과 배터리 효율에 치명적일 수 있다. 따라서 이곳에서는 EV3, EV4에 적용된 4세대 열관리 시스템을 중심으로 냉매 모듈과 냉각수 모듈을 통합해 회로를 구성하고, 각기 다른 조건에서의 시스템 반응을 반복 시험한다.
이러한 시험을 통해 차량은 실제 사막이나 한랭지에 가지 않고도 동일한 조건에서 반복적으로 검증이 가능하다. 결과적으로 고효율 냉난방 시스템, 정교한 열관리 회로 설계 등이 남양기술연구소 환경시험동에서 정밀하게 다듬어진다. 이는 향후 급속 충전 시의 발열 제어, 배터리 수명 개선, 승객 쾌적성 향상 등으로 이어진다.
전기차의 주행거리 경쟁이 치열해지며 공력성능(Aerodynamics)은 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 고속 주행 시 에너지를 가장 많이 소모하는 요소 중 하나가 바로 공기 저항이다. 풍동시험동은 이러한 공력 성능을 정밀하게 측정하고 최적화하는 공간이다.
풍동시험동의 핵심은 3,400마력의 모터로 작동되는 초대형 송풍기다. 직경 8.4m의 팬은 시속 200km의 바람을 만들어내며, 차량은 마치 실제 도로를 달리는 것처럼 이 바람을 정면으로 맞는다. 실내의 바닥에는 바퀴 하단과 차량 하부에 회전 벨트가 설치되어, 차량 구동과 지면 마찰을 함께 시뮬레이션할 수 있다.
정밀 저울 시스템은 항력, 양력, 횡력 등 차량에 작용하는 미세한 공력 수치를 측정할 수 있으며, 이는 주행 안정성과 전비 개선의 핵심 요소로 활용된다. 가시화 시험에서는 연기나 연무를 이용해 실제 공기 흐름을 시각적으로 관찰할 수 있는데, 이는 설계자의 감각적 판단을 지원하는 데 결정적 역할을 한다.
풍동시험동에서 테스트된 '에어로 챌린지 카'는 공기저항계수(Cd) 0.144라는 세계 최저 수준의 수치를 기록했다. 이는 글로벌 완성차 업체들이 목표로 삼는 0.17~0.19보다 월등히 낮은 수치다. 액티브 카울 커버, 리어 스포일러, 사이드 블레이드, 디퓨저 등 공력 최적화를 위한 다양한 장치가 작동하며 공기의 흐름을 능동적으로 조절한다. 이 차량은 양산형은 아니지만, 공력 기술이 어디까지 진화했는지를 보여주는 상징적인 사례다.
주행감은 주관적인 체감에 좌우되는 요소이지만, 남양기술연구소 성능시험동에서는 이를 수치화해 체계적으로 개발하고 있다. 승차감, 조향감, 선회 성능, 제동감, 차체 거동 등 모든 감성 품질 요소를 시스템화해 정량적 데이터로 변환하는 과정이 핵심이다.
이 시험동은 부품, 시스템, 차량 단위로 나뉜 시험 설비들을 통해 다양한 조건에서의 데이터를 확보한다. 부품 단위에서는 서스펜션, 타이어, 브레이크 등의 특성을 측정하고, 시스템 단위에서는 앞뒤 차축 조합이나 조향 시스템과 같은 통합적 거동을 평가한다. 차량 단위에서는 실제 주행 시뮬레이션을 통해 데이터를 보완하고, 이를 통해 튜닝 가이드를 수립한다.
이 과정은 일종의 '자동차 종합 건강검진'과도 같다. 반복 시험을 통해 성능 패턴을 분석하고, 이를 바탕으로 강점과 약점을 도출해 개선 방향을 제시한다. 개발 초기 단계에서 시스템 데이터를 확보해 예상 성능을 분석할 수 있으며, 이를 통해 후반의 시행착오를 줄이고 최적화된 튜닝이 가능하다.
남양기술연구소의 몰입음향스튜디오는 단순한 청음실을 넘어선 '감성 품질 개발실'이다. 전기차는 엔진 사운드가 없기 때문에, 브랜드 아이덴티티를 전달할 수 있는 '인위적 소리'를 어떻게 설계하느냐가 중요해졌다.
스튜디오는 VR 기반 가상 환경에서 공간음향 기술을 접목해 주행 환경을 완벽하게 재현한다. 실내에는 40개 이상의 스피커가 배치되어 있으며, 돌비 애트모스, 엠비소닉 등 다양한 포맷의 사운드를 비교, 분석, 개발할 수 있다. 청취자 위치에 따른 소리 크기 변화, 반향음 효과 등도 정확하게 구현된다.
해외 연구소와의 원격 협업도 가능하다. 동일한 시나리오에서 유럽, 북미 연구원이 남양 연구소와 동시에 동일한 음향을 듣고 평가하며 실시간 피드백을 교환할 수 있다. 이는 글로벌 모델의 사운드 일관성을 확보하는 데 매우 유효하다. 또한 보행자 경고음(AVAS), 액티브 노이즈 컨트롤(ANC), 실내 오디오 품질 등의 다양한 영역에서 감성 평가가 진행된다.
NVH 시험동은 소음과 진동이라는 '불쾌감의 정량화'에 집중하는 곳이다. 특히 로드노이즈 시험실은 반무향실 구조로, 외부 소음을 차단한 상태에서 노면 소음만을 정밀하게 측정할 수 있도록 설계되어 있다.
지하에 위치한 다이나모와 드럼을 활용해 실제 도로의 거친 질감을 3D 스캔하여 시험실에 반영하며, 다양한 패치 노면 조건을 재현해 실차 주행과 유사한 조건에서 테스트를 진행한다. 마이크는 운전석과 뒷좌석에 각각 설치되어, 좌석별 정숙성도 비교 가능하다.
시험 데이터는 주파수별 소음 강도, 전달 경로, 음색 변화 등을 포함하며, 내장재, 휠 타이어, 서스펜션 구조의 변화가 실내 소음에 미치는 영향을 분석한다. 이러한 데이터는 고급 세단, VIP 이동 차량, 전기차 고급 트림 등에서 감성 만족도를 높이기 위한 핵심 자료로 활용된다.
남양기술연구소의 시험동들은 차량의 물리적 성능뿐 아니라 감성 품질까지 종합적으로 통제하고 개발하는 기술적 총본산이라 할 수 있다. 겉으로는 보이지 않지만, 전기차 시대의 경쟁력은 바로 이런 곳에서 갈린다. 데이터 기반의 철저한 시험과 정밀한 해석, 그리고 고객 경험까지 통합적으로 반영하는 개발 시스템이야말로 현대차·기아가 글로벌 EV 경쟁에서 한발 앞서 나갈 수 있는 이유다.
남양기술연구소의 실험동은 단지 '시험하는 곳'이 아니라 '차를 빚는 공간'이다. 바람을 다듬고, 온도를 제어하며, 진동을 통제하고, 소리를 디자인하는 이곳은 결국 고객이 도로 위에서 경험할 모든 감각을 미리 설계하는 공간이다. EV 시대의 기술 우위는 결국 이런 '디테일의 경쟁'에서 비롯된다.
글 / 원선웅 (글로벌오토뉴스 기자)
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