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아우디의 '기술을 통한 진보'를 보여 주는 첨단 기술들

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2013-08-25 16:01:06

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양산 브랜드의 싸움보다 더 주목을 끄는 것이 프리미엄 브랜드간의 전쟁이다. 오늘날 프리미엄 브랜드는 독일 빅3와 그에 도전하는 렉서스 정도를 말한다. 재규어랜드로버와 벤틀리, 포르쉐, 람보르기니, 페라리, 부가티 등은 하이 엔드로 분류한다. 차이는 판매대수다. 프리미엄 브랜드들은 20세기는 상상할 수 없었던 판매대수의 기록을 수립하고 있다. 시장의 확대와 부의 증가로 인한 현상이다. 그 중 아우디 도약의 배경이 되는 첨단 기술들에 대해 알아 본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)

아우디 2012년 글로벌 판매대수가 2011년 대비 11.7% 증가한 145만 5,100대로 사상 최대를 기록했다. 프리미엄 브랜드의 격전장인 미국시장에서는 18.5% 증가한 13만 9,310대가 팔리는 등 견조한 실적을 보였다. 또한 중국시장에서는 40만 5,838대가 팔려 프리미엄 브랜드로서는 처음으로 40만대를 돌파하는 기염을 토했다.

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2013년에도 그 기세는 꺾이지 않고 있다. 상반기 글로벌 판매대수는 8.4% 증가한 78만 467대로 역시 사상 최고를 기록했다. 이 추세대로면 아우디는 올 해 처음으로 연간 판매 150만대를 돌파하게 된다.

그 배경에는 물론 매력적인 뉴 모델이 있다. 누가 뭐래도 '자동차회사는 뉴 모델을 먹고 산다.'는 진리를 부인할 수 없다. 매력적인 뉴 모델이란 디자인과 성능, 기술력, 마케팅 등에서 경쟁 모델보다 우위에 있어야 한다. 시장이 다양하고 소비자들의 취향이 천차만별이기 때문에 모두가 같은 브랜드를 선택할 수는 없다. 누가 신규 고객을 더 많이 유치해 브랜드 로얄리스트로 만드느냐의 차이가 있을 뿐이다.

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기술력은 고객들의 충성도를 높이는데 중요한 요소 중 하나다. 아우디는 2016년까지 130억 유로의 투자를 예정하고 있다. 이 투자는 주로 새로운 공장 건설과 신제품 및 신기술 개발을 위한 것으로 독일의 잉골슈타트와 네카슬룸 공장에는 80억 유로 가까이가 투자된다.

총액 130억 유로에 달하는 설비투자 프로그램에는 신제품과 신기술 개발을 위해 매년 20억 유로 이상의 투자를 계속한다. 또 제품 포트폴리오의 근대화와 확대, 그리고 경량 디자인 및 구조와 전기 모빌리티 등의 주력 분야에 주력하기 위해 2016년까지 105유로 이상이 투자될 예정이다. 이에 따라 기존 파워트레인의 효율성도 한층 강화한다.

독일 잉골슈타트와 네카슬룸 공장에는 앞으로 5년 동안 80억 유로를 투자하고 2013년에는 헝가리 공장의 확장을 완료할 계획이다. 헝가리공장에는 차체 제조공장, 도장공장, 프레스공장이 새롭게 건설되고 있다. 또 중국에서도 생산능력을 확대해 2014년 초에는 아우디 브랜드의 차량이 생산될 것으로 알려졌다. 2016년까지는 멕시코의 산호세 치파파스 공장도 가동을 개시한다.

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가히 공격적인 투자 전략이다. '기술을 통한 진보'를 슬로건으로 내걸고 있는 만큼 아우디는 기술에 대한 투자도 게을리 하지 않는다. 1990년대 초반까지만 해도 아우디는 메르세데스 및 BMW와 어깨를 나란히 하지 못했었다. 그런데 짧은 시간에 메르세데스를 추월하고 BMW를 추격할 정도의 입지를 구축하게 된 것은 다름 아닌 탁월하면서도 창조적인 기술력 때문이다.

아우디를 대표하는 기술은 물론 콰트로로 명명된 네바퀴 굴림방식. 닥터 피에히 박사가 1980년 세단형 승용차에 4WD 시스템을 적용해 지금은 모든 브랜드들이 따라 하고 있다. 여기에 직렬 5기통 엔진과 프로콘텐 등 독창석 강한 기술들로 글로벌 시장에서 존재감을 확고히 하기에 이르렀다.

그런 아우디의 기술력이 가시화된 것은 1994년 A4를 시작으로 한 차명의 변경이었다. 80, 100, 200에서 A4, A6, A8 등으로 바꾸었다. 그동안 축적된 기술력을 바탕으로 콰트로 시스템을 비롯해 높은 품질, 내외장의 높은 마무리, 4링크 프론트 서스펜션 등 참신한 기술들에 의해 아우디는 프리미엄으로서의 존재감을 높여왔다.

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1994년에 데뷔한 A8에는 ASF, 즉 아우디 스페이스 프레임이라고 하는 완전 알루미늄제 차체를 도입했다. 21세기에 선 보인 가솔린 직분사 터보차저 엔진과 S트로닉 기술등도 속속 선보였다. 그것들을 싱글 프레임 라디에이터 그릴로 형상화하면서 아우디의 존재감은 더욱 공고해졌다.

아우디는 거기에서 그치지 않고 끊임없이 새로운 시도를 하고 있다. e-tron를 비롯해 e-gas, ultra Lightweight technology, quattro, LED technology 등 끝이 없다.

1. e-tron

e-tron 이란 아우디의 전동화 모빌리티의 총칭이다. 아우디가 e-Tron컨셉트를 처음 선 보인 것은 2009년 프랑크푸르트오토쇼. 이후 다양한 세그먼트의 모델들을 베이스로 하는 e-Tron 버전을 개발해 오고 있다. 수퍼 스포츠카로 분류되는 R8에도 -Tron 버전이 있다. 이들 컨셉트카는 기본적으로 양산을 목적으로 개발하고 있다.

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R8 e-tron은 그 중 가장 상위에 있는 모델이다. 배터리 전기차를 베이스로 하는 수퍼 스포츠카를 표방하고 있다. 뒷바퀴 좌우에 배치한 최고출력 140kW의 모터 2기를 경량화한 차체에 탑재했다. 0-100km/h 가속성능 4.2초라는 몬스터급 성능과 뛰어난 푸트워크로 뉘르부르크링 북코스를 8분 9초만에 주파했다.

A1 e-tron은 1로터의 방켈 엔진(Wankel engine)을 탑재한 레인지 익스텐더다. 배터리 용량은 13.3kWh로 EV 주행거리는 50km이며 이후에도 발전하면서 250km를 주행할 수 있다.

A3 Sportback e-tron은 최고출력 114kW의 1.4리터 TFSI 엔진과 6단 S트로닉 사이에 75kW의 모터를 조합하고 있는 플러그 인 하이브리드다. EV 주행거리는 50km, 총 주행거리는 940km에 달한다. 연비는 66.7km/리터, 최고속도 222km/h.

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i-HEV도 주목을 끄는 기술이다. i는 intelligent를 의미한다. 주행 중에 가속페달에서 힘을 빼면 엔진의 시동이 꺼진다. 전기모드가 있는 것은 아니다. 포르쉐가 처음 소개했던 코스팅 기능은 페달에서 힘을 빼면 엔진회전이 공회전 수준으로 떨어지는데 비해 아우디의 i-HEV는 아이들링 스톱 시스템처럼 엔진 시동이 꺼져 버린다. 정지상태에서만 시동이 꺼지는 것이 아니라 주행 중에도 그 시스템이 작동하는 것이다. 그로 인해 평균 10%의 연비 성능의 향상을 기대한다고 한다. 실제로 뮌헨 근교에서 짧은 시승을 했을 때의 느낌은 의외로 위화감이 없었다. 이것은 내연기관의 효율성을 극대화하기 위해 여전히 많은 연구가 이루어지고 있음을 보여 주는 내용이다.

이 외에도 플러그 인 하이브리드 시스템을 채용한 A1 e-tron hybrid도 발표했다.

2. e-gas

재생에너지로부터 만들어진 전력을 수소, e-gas(메탄 가스)로 변환해서 사용한다는 개념이다. 풍력 등 재생 가능한 에너지로 발전된 전기를 송전망으로 보내는 것이 아니라 수소화한다. 그대로 에너지로 사용하고 나아가 이산화탄소와 반응시킴으로써 메탄가스로 변환해 CNG 엔진 차의 연료로 사용한다고 하는 것.

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송전으로 인한 에너지 손실이 없고 메탄 생성의 과정에서 이산화탄소를 포집할 수 있다는 점, 그리고 CNG 엔진 차가 있으면 재생 가능 에너지를 활용할 수 있다는 것 등이다. EV처럼 높은 배터리 비용을 고려하지 않아도 되고 항속거리의 불안으로부터 해방된다는 점도 들 수 있다. 물론 필요하면 연료전지자동차도 EV도 여기에 포함시키는 것은 간단하다.

아우디는 이미 독일 북부에 e-gas 생산공장을 가동하고 있다. 근처의 바이오 가스 생산공장에서 배출되는 약 2800톤의 이산화탄소를 사용해 연간 1000톤의 e-gas를 정제할 수 있다. 이는 1500대의 아우디 A3 Sportback G-tron을 1만 5,000km 주행할 수 있는 에너지에 해당한다.

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한편, 아우디는 오늘날 진위여부와 상관없이 온실가스의 원인으로 지목되고 있는 이산화탄소 배출량에 대한 새로운 데이터를 제시했다. 연료 생산과 사용과정, 자동차의 생산 등을 구분해 이산화탄소의 배출량은 가솔린이 25g, 113g, 30g으로 모두 168g을 발생한다. 배터리 전기차는 연료 생산과정에서 3g, 사용과정에서 0, 자동차 생산과정에서 51g으로 합계 54g을 배출한다. 이에 비해 e-gas는 사용과정에서 95g으로 가솔린보다 18g정도밖에 차이가 나지 않고 자동차 생산과정에서도 33g으로 가솔린차와 비슷하지만 연료 생산과정에서 -67g으로 총 발생량은 배터리 전기차와 비슷한 61g에 지나지 않는다는 것이다.

그러니까 Well to Wheel 관점에서 보면 가솔린 엔진이 168g, 배터리 전기차가 54g, e-gas가 61g의 이산화탄소를 각각 발생한다는 것이다.

좀 더 큰 틀에서 그리고 있는 그림은 단거리 주행에는 배터리 전기를 사용하고 중거리는 e-Hydrogen을, 장거리 주행에는 e-gas를 사용해야 한다는 것이 아우디의 주장이다.

3. ultra Lightweight technology

21세기의 화두는 에너지와 새로운 탈 것(Driverless Car)다. 에너지는 우선 절약해야 하고 다음으로는 새로운 에너지를 찾아내야 한다. 절약을 위해 자동차업계에서는 다운사이징과 다운스피딩 기술을 동원하고 있다. 다운사이징이라는 차체의 경량화와 소형화, 낮은 배기량의 엔진 탑재를 말한다. 경량화 기술로 가장 주목을 끌고 있는 것이 알루미늄 차체다.

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차체 경량화는 연료 소모를 줄일 뿐 아니라 운동성능에도 크게 영향을 미친다. 아우디의 경량화 기술의 상징적인 것은 ASF(Audi Space Frame)다. 알루미늄 차체를 골격으로 1994년 데뷔한 초대 A8 이래 3세대 모델에 이르기까지, 그리고 A2와 R8 등에 채용됐다. TT에는 강철제 차체 뒷 부분에 알루미늄을 채용한 소위 하이브리드 구조가 적용되어 있다.

아우디 울트라는 이 ASF를 포함한 포괄적인 경량화 개념이다. 알루미늄에 더해 열간 성형 등 새로운 제조공법을 사용한 최신 스틸 합금, 섬유강화 폴리머, 마그네슘 등 다양한 소재를 적재적소에 사용해 효율적으로 경량화를 추구한다. 특히 기대되고 있는 것이 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic 카본 강화 플라스틱), 그리고 FGRP(Fiber Glass Reinforced Plastic 글래스파이버 강화 플라스틱) 등이다. R8 e-tron에서는 섀시에 알루미늄과 CFRP를 조합시켜 사용해 단체 중량을 199kg으로 23kg 경량화했다. 외부 패널도 CFRP제로 차체 중량을 최소한으로 억제하고 있다. 어느 하나의 소재로 특화하는 것이 아니라 그들을 최적으로 조합시킴으로써 경량화를 추구한다고 하는 사고방식이다.

4. Quattro

Q7를 출시하면서 “콰트로를 모르고 SUV를 논하지 말라!” 고 했다. 콰트로의 명가답게 Q7의 런칭에 맞춰 내놓은 캐치프레이즈였다. 프리미엄 SUV를 선도한 메르세데스 벤츠의 ML클래스와 ‘달리는 SUV’ SAV로 시장을 장악한 BMW 등을 의식한 발언이다.

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콰트로라고 하면 그냥 통상적으로 풀 타임 4WD로만 알고 있지만 자세히 살펴 보면 아우디는 모델의 성격에 따라 각각 다른 방식을 채용하고 있다. 앞 바퀴가 스핀할 경우 후 뒷바퀴에 구동력을 전달하는 통상적인 4WD시스템과는 달리 아우디의 콰트로 시스템은 처음부터 네 바퀴에 균등하게 구동력을 전달한다. 이런 기본적인 내용을 바탕으로 아우디의 콰트로 시스템은 세 가지로 다시 구분된다.

크게는 기계식에 속하는 A8과 A6, A4과 S8, S6, S4, Q7용과 전자식에 해당하는 A3, TT용으로 구분된다. 토센 디퍼렌셜을 채용하는 기계식의 경우 다시 두 가지로 나뉘는데 A8등에 채용되는 시스템은 셀프 록킹 센터 디퍼렌셜이 채용되어 있다. 세로배치 엔진에 사용된다. 같은 기계식이지만 S8 등 스포티한 주행성을 강조하는 모델에는 비대칭 다이나믹 토크배분 셀프 록킹 디퍼렌셜이라고 하는 타입을 채용하고 있다. R8에는 비스커스 커플링 식으로 앞 바퀴에는 15%에서 최대 30%까지의 토크가 전달된다.

누가 뭐래도 아우디의 기술력을 높이는데 가장 크게 기여한 것은 풀 타임 4WD 콰트로다.

LED Technology

오늘날 거의 모든 자동차에 LED 램프가 사용되고 있다. 에너지 저감, 내구성, 밝은 휘도 등의 이유에서다. 그것을 선도한 것이 아우디다. 세계 최로로 LED 헤드램프를 채용한 것은 2008년 아우디 R8이었다. 이 후 아우디는 LED를 효율성과 기능성 차원을 넘어 디자인의 일부로 승화시켰다.

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LED는 순수한 라이트닝 기구로서의 기능성도 높다. 태양광에 가까운 색감에 더해 시인성의 향상에도 기여한다. 또한 눈의 피로도도 그만큼 줄여준다.

그런 LED의 이점을 최대로 활용한 것이 매트릭스 LED 헤드램프다. 매트릭스 LED 헤드램프는 하이빔 다이오드가 개별적으로 작동하는 게 특징이다. 마주 오는 차나 보행자의 시야에 영향을 주지 않고 하이빔의 효과를 극대화 할 수 있다.

아우디에 따르면 상황에 따라 하이빔의 작동 유무가 자동으로 결정된다. 각 헤드램프는 25개의 하이빔 LED가 내장돼 있으며 고속도로에서는 30km/h부터, 도심에서는 60km/h부터 작동된다. 카메라가 전방의 상황을 파악하고 하이빔의 작동 유무를 자동으로 결정한다는 설명이다. 아우디의 매트릭스 LED 헤드램프는 2013년 가을 출시될 뉴 A8에 첫 선을 보인다.
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