포르쉐 신형 타이칸(포르쉐)

[오토헤럴드 김훈기 기자] 브랜드 첫 순수전기차 타이칸을 시작으로 최근 국내 시장에도 출시된 마칸 일렉트릭 그리고 향후 선보일 박스터, 카이맨 차세대 버전 등으로 전동화 라인업을 확장하는 포르쉐가 배터리를 포함한 브랜드 전동화 철학을 공유했다. 

현지 시각으로 지난 15일, 포르쉐는 독일 바이작 R&D 센터에서 글로벌 미디어를 대상으로 전기차 워크샵을 진행하고 배터리 관련 부문에서 브랜드 현황 및 테스트 진행 과정 등을 골자로 한 워크샵을 가졌다. 

포르쉐에서 고전압 배터리를 담당하는 마티아스 골드쉐 연구원은 "2025년까지 순수전기차의 최대 주행가능거리는 매년 빠르게 증가해 왔다"라며 "2030년에는 평준화가 이뤄지고 어느 정도 되면 주행가능거리는 포화될 것"이라고 전망했다.

포르쉐가 전동화 전환을 가속화하며 고전압 배터리 철학을 공유했다(포르쉐)

포르쉐는 현재까지 배터리 개발 단계를 바탕으로 2030년경 WLTP 기준 800km대에서 정체를 예상했다. 

그리고 골드쉐 연구원은 "전기차 배터리에서 핵심은 케파가 아니라 스포츠카 제작 브랜드 입장에선 수명과 안정성이 더 중요하고 향후에는 친환경 기술과 탄소발자국 등에서도 고민이 필요하다"라고 언급했다. 

포르쉐는 이날 데이터 수집을 근거로 한 전기차 사용자들의 주행가능거리 선호도 자료도 공유하고 사용자 85%가 500~600km 주행가능거리를 희망하고 있다고 밝혔다. 

하지만 실제로는 전기차 사용자 중 95%는 일평균 200km 미만의 주행거리를 보이고 2% 정도가 300km 이상 장거리 주행을 한다는 부분에 주목했다. 

포르쉐의 고전압 시스템 테스트 벤치(포르쉐)

이에 따라 배터리 용량과 주행가능거리, 용량 증가에 따라 늘어나는 차체 무게 등의 상호 관계를 설명하고 목적지에 이르기까지 최종 주행시간을 줄이는 부분에 중점을 둬야 한다고 주장했다. 

이 결과 포르쉐는 빠른 충전뿐 아니라 주행 역학 등에서도 전기 스포츠카에서 고려해야 할 부분이 많다고 설명했다. 

앞서 글로벌 시장에 출시된 1.5세대 타이칸은 이런 연구를 바탕으로 배터리 용량을 105kWh로 설정하고 최대 630km 주행가능거리 달성을 통해 가속력, 민첩성, 충전 속도 등에서 최적화를 이뤄냈다는 부분도 강조했다. 

포르쉐는 배터리 성능과 수명의 상관관계도 집중적으로 연구해 왔다고 이날 밝혔다. 워크샵을 통해 포르쉐 관계자는 "배터리 용량 손상은 충전 온도, 충전 상태, 강도 높은 사용 등에 따라 영향을 받는다"라며 액티브 쿨링 시스템의 필요성을 강조했다. 

포르쉐의 고전압 시스템 테스트 벤치(포르쉐)

또 데이터 분석을 통해 포르쉐는 30만 km, 15년의 전기차 배터리 커버리지를 보장한다고 설명했다.    

포르쉐는 자사 전기차에 사용되는 배터리를 직접 제작하진 않지만 이런 철저한 데이터 분석으로 외주 업체의 배터리 개발 단계부터 성능과 안전성 검증에도 참여하고 있다고 밝혔다. 

이날 방문한 독일 바이작 R&D 센터에는 350kW급 충전 테스트가 가능한 3개의 고전압 시스템 테스트 벤치를 보유하고 있었다. 포르쉐는 타이칸과 마칸 일렉트릭 신차 개발 당시 이를 통한 검증 프로그램을 실시했다고 강조했다.

해당 테스트 벤치는 일반 주행뿐 아니라 서킷 등 극한 환경에 대한 시뮬레이션 테스트가 가능하고 포르쉐 전기차를 판매한 글로벌 시장의 다양한 충전 시스템에 따른 상황도 연출할 수 있다. 

포르쉐의 고전압 시스템 테스트 벤치(포르쉐)

여기서 흥미로운 부분은 완성된 차체가 아닌 배터리와 파워트레인을 각각의 파트별로 따로 떼어내 테스트를 실시하는 것으로 테스트 벤치는 마치 연구실을 연상시키는 풍경이었다.  

여하튼 해당 테스트 벤치를 통해 포르쉐는 절연, 결함, 과부하, 오작동, 부품 결함 등 다양한 시나리오를 구성하고 고전압 배터리 한계 또한 측정한다. 배터리 한계 성능 측정에는 별도의 챔버를 통해 영하 40도에서 영상 70도의 테스트가 이뤄진다. 

마르쿠스 유니게 포르쉐 전기차 시스템 엔지니어링 담당은 "1.5세대 타이칸을 기준으로 1000개 시뮬레이션 상황을 설정해 2000번의 테스트를 거치고 이를 또 6번 정도 돌려 퍼포먼스와 효율성 등에서 개선이 이뤄졌다"라며 "이 같은 테스트 벤치를 운영하는 브랜드는 포르쉐가 유일하다"라고 밝혔다. 

또 이를 바탕으로 순수전기차에서도 10년 된 포르쉐가 신차급 성능을 유지할 수 있도록 하는 게 목표라고 강조했다. 

포르쉐의 고전압 시스템 테스트 벤치(포르쉐)

이날 만난 고전압 시스템 테스트 벤치 담당 카를로스 알베르트 코르도바 티네오 연구원은 "일반적인 차량 운전자는 전체 충전의 15%가량을 급속 충전에 사용하지만, 우리는 테스트의 절반 이상을 높은 출력으로 진행한다"라고 말했다. 

또 그는 "60~100도의 극한 온도와 장기간 고온 보관 등의 조건도 반영되고 배터리를 1m 깊이의 물에 담그고 방수 능력을 시험하는 것은 물론 소금물을 포함한 부식에 견디도록 하는 극한 실험도 실시한다"라고 설명했다. 

포르쉐는 이런 배터리에 대한 극한 테스트 뿐 아니라 충돌 상황 시 탑승객 안전을 고려한 다양한 충돌 시뮬레이션 테스트도 실시하고 있었다. 

국제적으로 통용되는 시속 64km 정면 충돌 및 시속 32km 사이드폴 테스트를 통해 외부 충격에 따른 배터리 안전성을 검증하고 여기에 더해 내부적으로 다양한 사고 연구 데이터 기반의 국제 규정보다 강도 높은 테스트를 진행했다. 또 고전압 배터리의 경우에도 가속 및 셀 단위의 전용 테스트를 실시한다. 

포르쉐의 전기차 충돌 테스트 현장(포르쉐)

한편 이날 워크샵 마무리 포르쉐 관계자는 향후 배터리 폼팩터에서 다양한 부분을 고려 중이라고 밝히고 "모델별 요건 및 차량 타입과 유형에 따라 폼팩터는 달라질 수 있다"라고 말했다. 

또 "2030년 경에는 전고체 배터리도 기대해 볼 수 있을 것으로 보인다"라며 "고속충전과 고출력 등의 운행 조건을 만족하는 수준에 이르려면 시간이 필요해 보인다"라고 언급했다. 

김훈기 기자/hoon149@gmail.com

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