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기아가 16일(화) 서울 광진구에 위치한 파이팩토리에서 ‘더 기아 EV3 테크 데이(The Kia EV3 Tech Day)’를 개최하고, 전기차 사용 경험을 향상시키는 앞선 전동화 기술을 선보였다.
이번 행사는 E-GMP 기반의 전용 콤팩트 SUV 전기차인 더 기아 EV3(The Kia EV3, 이하 EV3)의 상품성과 기아의 우수한 전동화 기술력을 알리기 위해 마련됐다.
기아는 이날 EV3 개발을 담당한 연구원의 발표를 통해 EV3에 적용된 첨단 전동화 기술을 소개하고, 기술 이해도를 높일 수 있도록 관련 부품을 전시한 별도의 공간을 마련했다.
기아는 이번 행사에서 △아이 페달 3.0 △스마트 회생 시스템 3.0 △THIN HVAC(공조 시스템)·차세대 열관리 시스템 △신규 전기차 전원 제어 등 더욱 만족스러운 전기차 사용 경험을 제공하기 위한 다양한 기술을 선보였다.
또한 △주행 가능 거리 가이드 △동급 최고 수준의 공력 성능 △81.4kWh의 4세대 배터리 △더욱 우수해진 R&H 성능 △향상된 NVH 성능 등 최적의 주행 성능을 구현하기 위해 개발한 사양에 대해서도 소개했다.
기아는 EV3에 적용된 다양한 전동화 기술은 고객에게 더욱 편리한 전기차 사용 경험을 제공하기 위해 기아 연구원들이 끊임없이 노력한 결과라며, 이번 행사는 고객에게 사랑받는 차량을 개발하기 위한 연구원들의 진심을 알리는 계기가 될 것이라고 밝혔다.
향상된 전기차 사용 경험 제공하는 첨단 전동화 기술
EV3는 현대차그룹이 보유한 세계 최고 수준의 회생제동 기술을 바탕으로 개발된 ‘아이 페달 3.0’이 적용됐다.
아이 페달 3.0은 가속 페달 조작만으로 가속, 감속, 정차가 가능한 아이 페달(i-Pedal) 기능을 모든 회생제동 단계에서 작동시킬 수 있다.
아이 페달 3.0은 0단계에서 3단계까지 모든 회생제동 단계에서 스티어링 휠 좌측의 패들 시프트를 1초 이상 당기면 설정할 수 있으며, 설정한 회생제동 단계별 감속도를 기반으로 차량을 정차시킬 수 있다.
가장 강한 회생제동 단계에서만 아이 페달이 작동하던 기존과 달리 운전자들이 각자 선호하는 감속도로 아이 페달 기능을 사용할 수 있어 보다 쾌적하고 편리한 주행이 가능하다.
또한 아이 페달 3.0은 메모리 기능이 추가돼 전원을 껐다가 시동을 켰을 때 이전에 설정한 아이 페달 단계가 유지돼 운전자에게 일관된 운전 경험을 제공한다.
후진 시 아이 페달을 사용할 수 있는 것도 아이 페달 3.0에 새롭게 추가된 기능이다.
후진 시 아이 페달 기능은 운전자의 취향에 맞게 차량 설정에서 켜고 끌 수 있다. 기능을 끄면 후진 시 아이 페달은 비활성화돼 기존과 동일하게 브레이크 페달을 활용해 정차 및 변속할 수 있으며, 전진으로 변속 후 시속 20km 이상으로 가속 시 다시 아이 페달 기능이 활성화된다.
EV3는 ‘스마트 회생 시스템 3.0’이 현대차그룹 최초로 적용돼 한층 경제적이고 편리한 운전이 가능하다.
스마트 회생 시스템은 회생제동에 자율주행 기술을 접목해 운전자가 가속 페달에서 발을 떼면 센서를 통해 감지한 선행 차량과의 거리 및 내비게이션의 정보를 활용해 적정 수준으로 자동 감속하는 기능이다.
스티어링 휠 우측의 패들쉬프트를 약 1초간 길게 누르면 스마트 회생 시스템이 활성화되며 사용자가 설정한 감속 강도에 따라 회생제동만을 활용해 자동으로 감속함으로써 경제적인 운전을 돕는다.
이번에 적용된 스마트 회생 시스템 3.0은 과속 카메라 정보만 활용했던 기존 시스템에 비해 다양한 내비게이션 기반 정보를 활용해 △과속 카메라 △좌/우회전 △커브길 △속도제한 △방지턱 △회전교차로 등 여러 상황에서 자동으로 감속한다.
또한 시속 9km 이하에서는 자동 감속이 되지 않던 기존과 달리 정차 상황까지 자동 감속이 가능해 운전 중 브레이크 페달을 밟아야 하는 빈도를 줄였다.
기아는 EV3에 공조 시스템(HVAC, Heating, Ventilation and Air Conditioning)의 크기를 혁신적으로 줄여 보다 더 넓은 실내 거주 공간을 제공하는 ‘THIN HVAC’을 세계 최초로 개발해 적용했다.
THIN HVAC은 공조 시스템 내부의 열교환기 배치를 세로형에서 가로 적층형으로 바꾸고 공조 시스템 내부 도어의 구동 방식을 기존 회전식에서 슬라이딩식으로 변경했으며, 후석으로 공기를 내보내는 통로를 실내 공간 쪽에서 PE(Power Electric) 룸 쪽으로 이동시켰다.
이를 통해 기존 공조 시스템 대비 상하 크기를 33% 줄여 콕핏(대시보드 부품 모듈) 하단부로 공조 시스템이 노출되는 영역을 최소화하고 승객 발 거주 공간을 동승석 기준 6cm 더 넓혔다.
그뿐만 아니라 내부 공기 유로를 단순화해 시스템 크기를 줄이면서도 풍량은 증가시키고 소음과 전력 소비는 낮췄다.
EV3는 ‘차세대 열관리 시스템’을 적용해 열관리 효율성을 높이고 히트펌프 성능 향상으로 난방 성능을 더욱 높였다.
※ 히트펌프: 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 장치
차세대 열관리 시스템은 냉각수 멀티 밸브를 적용해 냉각수 관련 부품들을 하나로 모듈화하고 냉매 분배 패널을 적용해 냉매 관련 부품들도 하나로 모듈화함으로써 부품 수를 44% 줄이고 중량도 4.5% 절감했다.
또한 세계 최초로 외기 열원과 구동 열원을 동시에 활용하는 동시 흡열 방식을 적용해 히트펌프 성능을 강화했다.
※ 외기 열원: 차량 외부 공기가 가진 열
※ 구동 열원: 전기차 구동 시 모터, 배터리 등에서 발생하는 열
기존에는 외기 열원과 구동 열원 중 한 가지만 활용했지만 차세대 열관리 시스템은 외부 공기의 열과 모터, 배터리의 폐열을 동시에 활용함으로써 히트펌프의 성능을 극대화해 더욱 우수한 난방 성능을 확보하고, 겨울철 낮은 기온으로 인한 전비 감소도 최소화했다.
기아는 EV3에 새로운 전기차 전원 제어를 적용해 유틸리티 모드, V2L 등 전기차 특화 기능의 사용성을 개선했다.
※ 유틸리티 모드: 주행을 하지 않을 때 공조, 오디오 등 전기장치를 장기간 사용할 수 있는 전기차 특화 기능
기존 ‘OFF - ACC - IGN - READY(시동이 걸린 상태)’의 4단계로 이뤄졌던 전기차 전원 제어 구성을 ‘OFF - POWER ON - READY’의 3단계로 단순화하면서 고전압 배터리를 READY 상태뿐만 아니라 POWER ON 상태에서도 사용할 수 있게 했다.
브레이크를 밟지 않고 시동 버튼을 1회 누르면 전기는 사용 가능하고 주행은 불가능한 POWER ON 상태로 진입할 수 있으며, 고전압 배터리를 활용해 냉·난방 공조, 실내 V2L 등의 기능을 사용할 수 있다.
또한 기존 READY 상태에서만 사용할 수 있던 유틸리티 모드를 POWER ON 상태에서도 사용할 수 있게 하고 퀵 컨트롤 메뉴에 유틸리티 모드를 추가하는 등 모드 진입 시 편의성을 개선했으며, 배터리 충전 또는 실외 V2L 사용 시에도 유틸리티 모드를 사용할 수 있게 했다.
전용 콤팩트 SUV 전기차에 걸맞은 최적의 주행 성능 구현
기아는 첫 전용 콤팩트 SUV 전기차인 EV3에 최적의 주행 성능을 구현하고자 넉넉한 주행 가능 거리를 확보하기 위한 다양한 기술을 탑재하고, R&H 성능과 NVH 성능도 강화해 주행 감성을 한층 끌어올렸다.
EV3는 현대차그룹 최초로 ‘주행 가능 거리 가이드’를 적용해 고객이 전비에 도움이 되는 운전을 하도록 돕는다.
주행 가능 거리 가이드는 기존에 표시되던 과거 주행 전비를 기반으로 계산된 주행 가능 거리 외에도 운전 스타일에 따라 도달할 수 있는 최대/최소 주행 가능 거리를 추가로 클러스터에 표시해 준다.
또한 전비에 도움이 되는 운전을 할 경우 최대 주행가능 거리 쪽으로 초록색 게이지가 채워지며 주행 가능 거리 이득량이 표시되고, 반대의 경우 최소 주행 가능 거리 방향으로 주황색 게이지가 채워지며 주행 가능 거리 악화량이 표시되는 등 운전자의 전비 운전 수준을 실시간으로 클러스터에 나타내준다.
이를 통해 운전자의 운전 습관이 전비에 어떤 영향을 미치는지 즉각적으로 알려줘 운전자가 새로운 운전의 재미를 느끼는 것은 물론, 전비에 도움이 되는 운전을 할 수 있도록 했다.
EV3는 공기저항계수 0.27을 달성해 동급 최고 수준의 공력 성능을 확보했다.
이를 위해 △헤드램프 및 전면 범퍼 곡률 개선 △휠 갭 리듀서 적용 △전·후륜 휠 아치 후방 곡률 증대 △휠 형상 최적화 △리어 콤비네이션 램프 디자인 및 각도 개선 등이 이루어졌다.
또한 루프 스포일러의 각도를 하향하고 후면 범퍼 하단에도 스포일러 형상을 적용했으며, 현대차그룹 최초로 전륜 대비 후륜의 휠 아치 폭을 약 10mm 줄여 보트테일 형상을 구현하는 등 공력 성능 개선을 위해 많은 노력을 기울였다.
※ 보트테일 형상: 물과 배의 표면 사이에서 생기는 저항을 최소화하기 위해 뒤쪽이 더 좁아지는 배의 형상
이외에도 현대차그룹 최초로 적용하는 사이드 실 언더커버를 비롯, 총 8종의 부품을 차체 하부에 적용해 커버링 면적을 79.1%로 늘리고 전면 언더커버에서 후면 언더커버를 지나 후면 범퍼 하단까지 이어지도록 3D 형상을 적용함으로써 최적화된 공기 흐름을 구현했다.
기아는 EV3에 동급 최대 수준의 81.4kWh 4세대 배터리를 탑재해 산업부 인증 기준 1회 충전 시 주행 가능 거리 501km를 달성했다(※ 롱레인지 모델, 17인치 기준).
EV3에 탑재된 4세대 배터리는 셀 단위의 에너지 밀도를 향상시켜 동일한 400V 시스템이 탑재된 니로 EV 대비 약 22% 높은 에너지 밀도를 갖췄다.
또한 배터리 팩 내부를 구성하는 여러 전장품을 2단으로 탑재해 추가 공간을 확보하고 이 공간에 배터리 셀을 추가해 니로 EV 대비 25% 더 많은 셀을 탑재했다.
이 밖에도 급속충전 속도를 높이기 위해 충전 중 배터리 온도를 낮추는 수랭식 냉각 시스템을 적용하는 등 배터리 열관리 시스템을 최적화했다.
이를 통해 EV3는 니로 EV 대비 급속충전 시간을 약 12분 단축해 배터리 용량 10%에서 80%까지 31분 만에 충전이 가능하다(※ 롱레인지 모델, 350kW급 충전기로 급속 충전 시 기준).
EV3는 주행 고급스러움을 높이고 핸들링 성능을 향상시키기 위해 다양한 사양을 적용했다.
현대차그룹 최초로 3세대 주파수 감응형 밸브가 적용돼 주행 시 노면에서 올라오는 진동을 줄였다.
3세대 주파수 감응형 밸브는 크기를 줄여 중소형 차급에 적합하도록 개발됐으며 주로 고주파수 대역에서 형성되는 노면 주행 진동을 줄이기 위해 고주파수 진동 감지 시 진동을 더 잘 흡수할 수 있도록 감쇠력을 조절한다.
또한 하이드로 G부싱을 적용해 일반 부싱 대비 충격 흡수 성능을 10배 높여 승차감을 더욱 강화했다.
※ 하이드로 G부싱: 내부의 유체가 이동하며 발생시키는 유체 저항으로 충격 에너지를 흡수해 진동 절연감을 개선하는 부품
이외에도 차량 후륜 쪽에 멤버스테이를 적용하고 L-브라켓을 추가해 차체의 구조강성을 강화함으로써 차량의 응답성과 선회 시 안정성을 높여 전반적인 핸들링 성능을 향상시켰다.
EV3는 노면 소음과 풍절음을 포함한 고주파음이 실내로 전달되는 것을 최소화하기 위해서도 많은 노력을 기울였다.
차량 전륜 멤버에 프레임 스테이 브라켓을, 후륜 멤버에 다이나믹 댐퍼를 적용했으며 멤버 부시 특성을 개선해 노면 소음이 차체로 전달되는 것을 최소화했다.
또한 △카울 강성 보강 △루프 골지 패드 적용 △후륜 휠하우스 강성 보강 △테일게이트 다이나믹 댐퍼 적용 △후륜 크로스멤버 마운트 강성 개선 등을 통해 차체에서 방사되는 소음을 함께 줄였다.
기아는 EV3의 차폐감을 강화하기 위해 흡음 면적을 넓힌 플로어 분리형 흡음 패드를 적용하고 현대차그룹 최초로 재활용 소재를 활용한 천공 흡차음백을 차량 후측면에 적용해 소음을 저감했다.
이외에도 후륜 휠가드 내부에 중공사 흡음재를 적용해 우수한 수준의 흡차음 성능을 확보하면서도 흡음 패드가 외부로 노출되는 것을 방지해 내구성을 높였으며, 이중으로 구성된 유리 사이에 차음 필름층이 삽입된 이중 접합 차음 유리를 적용해 풍절음을 줄였다.
아울러 PE(Power Electric)의 소음을 저감하기 위해 모터 및 기어의 진동을 줄이고, 모터와 인버터 커버에 흡차음재를 적용했으며 PE 케이스의 구조를 보강해 강성을 높였다.
출처: 뉴스와이어 ( https://www.newswire.co.kr/newsRead.php?no=993497 )