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15 쉐보레 이노베이션 3신 - 파워트레인과 전동화도 풀 라인업화 한다.

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2015-06-26 03:52:59

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GM이 전 세계 자동차 전문기자들을 대상으로 디트로이트에서 2015 Chevrolt : Powered by Innovation Program 이라는 타이틀로 2015년 6월 23일부터 25이까지 3일간 새 모델 소개와 기술 워크샵, 그리고 시승회 등을 열었다. 첫날 저녁 쉐보레 스파크와 말리부, 카마로, 볼트 등 올 해 출시되는 신차들을 소개했고 이튿날은 커넥티비티를 비롯해, 디자인, 파워트레인, 전동화 등 네 개 분야로 나누어 워크샵을 실시했다. 세 번째로 파워트레인과 전동화에 관해 정리해 본다. 폭스바겐과 토요타, GM의 안마당이 다르듯이 이들 거대 메이커들의 파워트레인을 일목요연하게 정리하는 것이 쉽지 않다.

 

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파워트레인에 관한 워크샵은 GM 글로벌 파워트레인 부사장 단 니콜슨(Dan Nicholson)이 맡았다. 그는 GM에서 10년 가량 대 배기량 'Small Block Engine' 개발을 총괄한 것을 비롯해 유럽에서 5년 동안 근무하며 디젤 엔진을 주로 연구하는 이탈리아 엔진 연구소에서도 근무했었다. 이곳은 10년 전 60명으로 시작해 현재 600여명 근무 중이다. 1990년대처럼 빈카운터스가 아닌 진정한 전문가가 이끌고 있다는 점이 과거와는 다른 내용이다.


GM의 글로벌 파워트레인은 GM 전체 모델의 파워트레인 디자인, 설계 및 개발을 맡고 있으며, 가솔린과 디젤 엔진, 변속기, 하이브리드, 전동화(electrification)를 담당하고 있다. 전 세계에 약 8,700명의 파워트레인 연구원들이 근무한다.

 

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한국 파워트레인 연구소 등 글로벌 협업이 제품 개발에 중요한 역할을 담당한다. 전 세계 파워트레인 센터에 연간 약 10억 달러 이상의 투자가 이루어지고 있다. 미국과 유럽을 포함해 2016년 ~ 2017년 사이 30개의 새로운 파워트레인 제품을 선보일 계획이다.

 

쉐보레의 파워트레인은 크게 가솔린 엔진은 3기통 1.0리터부터 8기통 7.0리터까지, 디젤 엔진은 3기통 1.0리터부터 8기통 6.6리터까지 라인업되어 있다. 변속기는 앞바퀴 굴림방식/뒷바퀴 굴림방식 각각 6/8단 자동변속기가 있으며 수동변속기는 5,6,7단을 갖추고 있다. 여기에 무단변속기(CVT)와 건식 클러치를 사용하는 앞바퀴 굴림방식용 7단 듀얼클러치(DCT)가 추가된다.

 

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가솔린 엔진의 경우 다시 소형 에코텍 3-4기통, 1.0 ? 1.5 리터 엔진이 있다. 이는 효율성을 중시하는 엔진으로 7개의 버전이 존재한다. 대형 에코텍은 4기통, 2.0 ? 2.5리터 엔진으로 고성능 터보차저 엔진에 속한다. 저소음 콤포넌트 세트 V6 3.6리터가 별도로 존재하는데 능동 연료 관리 기술과 아이들링 스톱 기능이 채용되어 있다.
대형 엔진 시리즈에는 스몰블록 5.3 ? 7.0리터 엔진이 있으며 실린더 비활성화 기능 및 슈퍼차저 채용으로 최대 650마력 발휘한다.

 

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디젤 엔진은 1.0 ? 2.2 리터 3/4기통, 픽업 트럭 콜로라도에 탑재되는 2.5 ? 2.8 리터 4기통 듀라맥스 디젤 엔진, 실버라도와 익스프레스 등에 탑재되는 6.6리터 8기통 듀라맥스 디젤이 있다. 여기에 이번에 크루즈용 1.6리터 터보 디젤이 새로 추가됐다. 유럽 메이커들에 비해서는 상대적으로 디젤 엔진의 라인업이 적다.

 

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변속기는 앞바퀴 굴림방식용 6단과 8단 자동변속기 및 무단변속기를 갖추고 있으며 곧 9단 자동변속기를 발표할 예정이다. 6T35와 스파크의 CVT와 같은 가볍고 효율성 높은 변속기도 개발한다. 뒷바퀴 굴림방식용은 6단, 8단 자동변속기가 있고 머지 않아 10단 자동변속기의 개발이 완료된다. 정리하면 다음과 같다.

 

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한편 이번 행사를 통해 처음으로 2세대 크루즈가 공개됐다. 글로벌 델타 아키텍쳐를 기반으로 개발된 차세대 크루즈는 113kg의 중량 저감과 27% 강화된 차체강성을 통해 0-96km/h를 8초대에 주파하는 강력한 주행성능을 제공한다. 공기역학적 설계로 Cd(공기저항계수)치 0.29를 실현했다.


차체 크기는 휠 베이스가 68mm 연장됐으며 전고는 25mm 낮아졌다. 앞뒤 유리의 낮은 각도를 통해 스포티한 차체 비율을 추구하고 있다. LED 프로젝션 헤드램프와 테일램프 등 프리미엄 사양을 적용해 고급감을 높인 것이 특징이다. 인테리어는 쉐보레 디자인 아이덴티티인 듀얼 콕핏(dual-cockpit) 스타일을 채용하고 있다. 마이링크와 무선충전기 등의 사용 편의성도 높였다. 한편, 차체강성 높였고 사각지대 경고시스템, 후측방 경고시스템, 차선이탈 경고시스템, 전방충돌 경고시스템 등 능동형 첨단 안전 시스템을 대거 채택했다.

 

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크루즈에는 1.4리터 가솔린과 1.6리터 디젤 엔진이 새로 개발되어 탑재된다. 1.4리터 가솔린 엔진은 연비 성능 40mpg를 목표로 개발됐다. 전혀 새로운 엔진으로 폭스바겐 아우디 그룹의 1,4리터 터보 엔진보다 소음 정도가 6dB 낮다고 주장한다. 경량화에도 신경 썼다. 기존 1.4 터보 엔진 대비 39kg 감량됐다. 최고출력은 153hp @5,600rpm, 최대토크 24.5kgm.


여기에 조합되는 변속기(6T35)도 새로 개발됐다. 엔진과 마찬가지로 11kg 감량(현행 크루즈 자동 6단 대비)됐으며 아이들링 스톱 기능이 채용됐다. 생산은 미국 톨레도(Toledo), 오하이오 공장에서 한다. 시장에 따라 5/6단 수동변속기도 조합된다.

 

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주목을 끄는 것은 새로 개발한 에코텍 1.6 디젤 엔진. Fluster Diesel(귓속말 디젤 엔진)이라고 명명할 만큼 높은 정숙성을특징으로한다고. 쉐보레측은 하이브리드 외 차량 중 가장 높은 연비 성능을 보인다고 설명한다. 독일, 이탈리아, 미국 엔지니어링 센터가 공동으로 개발했으며 미국 내의 독일 디젤 엔진 공세에 맞서기 위한 전략적 엔진이다.

 

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GM은 밥 러츠가 개발해 앞장선 플러그인 하이브리드의 일종인 항속거리 연장형(EREV) 볼트(Volt)와 최근 선 보인 BEV 컨셉트카 볼트(Bolt) 가 중심이다. GM 글로벌 전기차 개발 총괄 임원 팸 플래처(Pam Fletcher)는 "쉐보레는 지난 1월 이후 2세대 볼트(Volt) EREV의 개발과 배터리 전기차 볼트(Bolt EV) 컨셉트의 발표, 스파크 EV 시장확대(Maryland, Canada), 배터리 전기차 볼트의 생산 발표, 차세대 말리부 하이브리드 모델을 공개 하는 등 그 어느 때보다 많은 차량의 전동화(electrification)와 관련된 제품 소개했다." 고 밝혔다.


배터리 전기차 볼트 개발 총괄 조쉬 테블(Josh Tevl) 은 2015 디트로이트 모터쇼를 통해 공개한 배터리 전기차 볼트(Bolt EV)에 대한 높은 반응에 힘입어 가급적이면 빠른 시일 내에 시장에 선보일 수 있도록 하기 위해 노력 중이라고 밝혔다. 볼트 BEV 는 미국, 캐나다, 독일 그리고 특히 개발에 매우 중요한 역할을 맡은 한국지엠과의 글로벌 협업을 통해 만들어졌으며 1,000명이 넘는 디자이너와 엔지니어가 개발에 투입 됐다.

 

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이번 BEV 볼트의 개발팀은 한국에서 제작 중인 사전 생산(Pre-production(IVER)) 차량 이외에 배터리, 구동계 및 충전 등의 검증 과정을 신속히 하기 위해 슈퍼 뮬(Super Mule) 모델을 만들었고, 밀포드 PG(Milford PG)에서 개발 및 검증작업을 실시하고 있다. 조쉬 테블은 한국에서 지난 4월 사전 생산 차량이 미국에 도착 했으며, 혹서/혹한 테스트, 실제 상황의 라이드 & 핸들링, 공조 시스템 성능, 정숙성, 베터리 성능, 충전 성능 등을 테스트 하고 있다며 머지 않아 시판에 들어갈 수 있을 것이라고 말했다.

 

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한편 이날 전동화 세션을 총괄한 팸 플래처는 전기차 보급에 있어 배터리 용량과 인프라 외에 시스템의 열 관리 또한 매우 중요한 이슈가 아닌가는 질문에 향후에 기술적으로 더 좋은 방법이 나오리라 생각한다며 당장에 중요한 부분은 가격, 충전 소요시간 그리고 인프라라고 주장했다. 그리고 BMW i3처럼 BEV 볼트의 레인지 익스텐더 버전의 가능성은 전혀 없다고 잘라 말했다.


또한 배터리의 발전 속도가 무어의 법칙과는 다르게 좀 느린 것 같은데, 앞으로 얼마나 빠르게 발전할 것 같은지에 대한 질문에 대해서도 빠른 발전을 전망했다. 2세대 볼트의 경우 1세대 볼트에 비해 부피는 그대로지만 배터리 용량이 증가됐다는 것을 예로 들었다. 무어의 법칙처럼 1~2년에 두 배가 될 것 같지는 않지만 꾸준히 발전할 것으로 보고 있으며, 어떤 기술의 혁신이 있다면 생각보다 빠른 발전이 있을 수 있을 것으로 보인다고 덧붙였다.

 

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하지만 2009년 금방이라도 배터리 전기차로 시장을 크게 바꿀 것 같이 대대적인 공세를 보였던 것에 비하면 6년이 지난 지금은 시장의 변화가 눈에 띄게 달라졌다고는 할 수 없다. 벤처기업인 테슬라가 고가의 모델로 이슈를 주도하고는 있지만 복합적인 문제가 얽혀 기대만큼의 시장을 확대하지는 못하고 있다. 독일 메이커들이 그렇듯이 대 배기량 엔진이 많은 GM 은 밥 러츠가 말했듯이 당장에는 배터리 전기차보다는 항속거리 연장형 볼트(Volt)에 더 비중을 둘 것으로 보인다.

 

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볼트는 16kWh리튬-이온 배터리와 전기구동시스템을 기반으로 한 볼텍(Voltec) 동력 시스템을 탑재해 처음 최대 80km까지 일체의 배기가스 배출 없이 전기로만 주행이 가능하며, 일반 가정에서 240V 전원을 이용하면 약 4시간 만에 충전이 가능하다.  배터리가 소진된 후에는 차량 내 장착된 1.4리터 가솔린 엔진이 발전기를 가동시켜 발생한 전기로 전기 운행 장치를 구동해 추가 주행이 가능하다.

 

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쉐보레 스파크EV는 영구자석 전기 모터에 기반한 드라이브 유닛(Drive Unit)을 바탕으로 최대 출력(143ps, 105kW)과 저속 구간에서부터 높은 최대 토크(48.2kg.m)를 발휘한다. 0-100km/h 가속성능 8.1초. 한국지엠은 쉐보레 스파크EV의 국내 출시에 앞서 국내 전기차 중 가장 긴 1회 충전 주행가능 거리(128km, 신연비 기준)와 가장 높은 수준의 연비(6.0km/kWh, 복합 모드기준)를 인증 받았다.


스파크EV는 표준 충전 방식을 통해 6~8시간 내에 완전 충전되는 완속 충전을 비롯, 배터리 용량의 80%를 20분 내에 충전할 수 있는 타입(Type) 1 콤보(Combo) 급속 충전 방식을 하나의 충전 포트로 지원한다. 차량에 기본으로 제공되는 비상 충전 코드셋을 이용하면 비상 시 가정용 전원을 통한 충전도 가능하다.

 

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알페온 이어시스트는 구동모터(MGU: Motor Generator Unit)의 출력을 벨트를 통해 엔진으로 전달하는 방식의 하이브리드카다. 알페온 이 어시스트에 적용된 하이브리드 시스템은 기존 알페온에 탑재된 2.4리터 SIDI(Spark Ignition Direct Injection) 가솔린 엔진에 17.6kW의 전기모터와 고성능 리튬-이온(Lithium-ion) 배터리로 구성되어 있다.

 

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지난 1월 2015 북미 국제 오토쇼에서 세계 최초로 공개한 차세대 볼트는 항속거리 연장형 전기차(EREV)로 전용 리튬 이온 배터리와 드라이브 유닛, 주행거리 연장 시스템(Ranger Extender)으로 이뤄진 볼텍(Voltec) 시스템을 통해 순수 전기모드로 80km, 1회 충전으로 640km 이상을 주행할 수 있다. 차세대 볼트는 순수 전기모드 및 일반주행 상황에서 모두 작동하는 두 개의 전기모터를 통해 2.6초만에 49 km/h에 도달하며, 0-97 km/h 가속성능은 8.4초로 1세대 모델 대비 19% 향상됐다.

 

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올 하반기 북미 시장에 출시되는 차세대 볼트는 4억 3,500만달러(한화 약 4,757억원) 상당의 설비 투자가 이뤄진 디트로이트 햄트래믹(Hamtramck) 공장에서 생산된다. 리튬이온 배터리 팩은 미시건 주에 위치한 브라운스타운(Brownstown) 공장, 드라이브 유닛은 미시건 주 워렌(Warren)의 GM 파워트레인 공장에서 각각 생산된다.

 

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배터리 전기차 볼트 컨셉트는 주행거리 연장 전기차 볼트(Volt)와 스파크EV에 적용된 기술을 바탕으로 1회 충전으로 321km 이상 운행할 수 있다. 미국시장 시판 가격 3만 달러(한화 3,288만원)를 목표로 하고 있다.


차량 내외부에는 알루미늄, 마그네슘, 탄소섬유 등 첨단 경량 소재를 사용하고 있다. 공기역학을 고려한 다양한 설계를 적용해 1회 충전으로 주행 가능한 거리를 크게 늘렸다. 스마트폰을 통한 차량 시동 원격 제어와 카셰어링 시스템 지원, 차량 하차 후 차량 스스로 주차 위치를 찾아 자동 주차 후 운전자에게로 소환 등 볼트 EV 커넥트 앱을 이용한 첨단 IT 기능을 탑재했다.


배터리 전기차 쉐보레 볼트는 북미 오리온 공장에서 생산 될 예정이며, 북미 50개주와 주요 글로벌 시장에 출시할 계획이다.

 

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