스위치 6→12개로 확대해 인가 전압 70%↑
일상 효율·고속 퍼포먼스 모두 잡은 혁신 기술
[소셜밸류=최연돈 기자] 현대자동차·기아가 전기차에서 고출력 퍼포먼스와 높은 효율이라는 두 가지 목표를 동시에 구현한 핵심 기술 ‘2-스테이지 모터시스템’ 영상을 10일 공개했다.
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| ▲2-스테이지 모터시스템 영상 캡쳐 이미지/사진=현대차·기아 제공 |
‘2-스테이지 모터시스템’ 기술은 지난해 산업통상자원부 주관 ‘대한민국 기술대상’에서 대통령상을 받은 기술로, 영상은 현대자동차그룹 유튜브 채널을 통해 제공되며 기술 중심의 고객 소통 강화 차원에서 제작됐다.
영상은 전기차 모터 구동 시스템을 구성하는 모터, 감속기, 인버터 등 세 가지 핵심 요소를 소개하며 시작한다. 모터는 회전력을 만들고, 감속기는 이 회전력을 바퀴로 전달하며, 인버터는 배터리의 직류 전력을 교류로 바꾸어 모터에 공급하는 역할을 한다.
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| ▲2-스테이지 모터시스템 영상 캡쳐 이미지/사진=현대차·기아 제공 |
전기차는 고출력 성능을 높이면 도심에서의 효율이 떨어지는 구조적 한계가 있었다. 현대차·기아는 이를 해결하기 위해 인버터의 역할에 주목했다. 기존 전기차 인버터는 실리콘 카바이드(SiC) 반도체 기반 스위치 6개로 구성되어 있지만, 현대차·기아는 여기에 실리콘 전력반도체 6개를 추가해 총 12개 스위치로 구성된 ‘2-스테이지 모터시스템’을 완성했다.
이 방식으로 모터에 인가할 수 있는 전압이 기존 대비 최대 70%까지 확대됐고, 이는 곧 고출력 성능 향상으로 이어졌다. 일상 주행에서는 기존 세트만 사용해 효율을 유지하고, 고속이나 고출력 주행 상황에서는 두 세트를 모두 활용해 강력한 퍼포먼스를 낼 수 있도록 설계했다.
다만 스위치가 두 배로 늘어난 만큼 제어 난이도도 크게 높아졌다. 현대차·기아는 독자 개발한 제어기법과 모드 절환 알고리즘을 도입해 주행 상황에 따른 절환이 이질감 없이 자연스럽게 이루어지도록 구현했다.
2-스테이지 모터시스템은 기아 EV6 GT를 시작으로 현대차 아이오닉 5N, 아이오닉 6N, 아이오닉 9, 올 뉴 넥쏘 등 고성능 및 차세대 전기차에 적용되어 고객들로부터 높은 평가를 받고 있다. 현대차·기아는 향후 출시될 다양한 전기차 라인업에 이 기술을 확대 적용할 예정이다.
이 기술은 한국을 비롯해 미국, 유럽, 중국, 일본 등 주요 시장에서 총 47건의 특허가 출원되며 글로벌 경쟁력을 입증했다. 개발에 참여한 연구원들은 “전 세계에서 유일하게 고출력과 고효율을 동시에 실현한 혁신적 기술”이라며 “대통령상 수상과 경쟁사의 기술 분석 소식을 들었을 때 큰 자부심을 느꼈다”고 말했다.
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