현대자동차가 ‘아이오닉 5 N 테크 데이(IONIQ 5 N Tech Day)’를 개최했다. 이번 행사는 N 브랜드 최초의 고성능 전기차 아이오닉 5 N에 적용된 전동화 기술의 우수성을 알리고, 운전의 재미를 더하는 다양한 특화 사양을 상세히 소개하기 위해 마련됐다. 현대차는 이번 행사에서 N 브랜드가 추구하는 3대 핵심 요소인 레이스 트랙 주행능력(Racetrack Capability), 곡선로 주행능력(Corner Rascal), 일상의 스포츠카(Everyday Sportscar)를 바탕으로 아이오닉 5 N에 적용된 핵심 기술들의 원리와 효과, 작동 방식 등에 대해 발표했다.

글 / 원선웅 (글로벌오토뉴스 기자)

현대차의 고성능 브랜드인 N은 해외시장에서 서서히 입지를 넓혀가고 있다. 2022년 N 브랜드 차량의 국내 판매는 3289대지만, 해외시장에서는 2만5977대가 판매되었다. 지난 해 연간판매 3만대를 돌파하는 모습도 보였으며, 해외판매 비중은 90%에 육박한다. 현대차는 각종 모터스포츠 참가를 통해 쌓은 기술력을 바탕으로 고성능차 시장에 도전하고자 수년간 개발 과정을 거쳐 2017년 N 브랜드를 출시했다. 특히 WRC에서의 좋은 성적 뿐만 아니라 레이싱을 통해 얻은 기술력은 양산 모델에 반영되며 좋은 결과물을 이어 가고 있다.

현대차는 남양연구소와 유럽연구소에서 고성능 차 개발 전담부서를 별도로 운영 중이다. N 브랜드 개발을 통해 쌓은 기술력은 현대차그룹이 생산하는 일반 차와 N 라인(일반 차와 고성능차의 중간)차에도 적용된다. 덕분에 그룹 전반의 기술력이 올라가는 순기능이 있다. 동시에 브랜드 가치를 높이는 데에도 중요한 역할을 담당한다. 현대차그룹이 N 브랜드를 포기하지 못하는 이유다.

N 브랜드의 입지를 탄탄히 한데는 브랜드를 이끄는 전담 조직의 역활이 컸다. 2012년 현대자동차는 자사의 뛰어난 연구진을 채용해 고성능 차량 연구소를 공식 설립했다. 같은 해 12월, BMW에서 고성능 차량 개발을 이끌었던 알버트 비어만(Albert Biermann)이 시험·고성능차량 담당 부사장으로 현대자동차에 합류했으며, 2015년 11월에는 전 메르세데스-AMG 기술자, 클라우스 코스터(Klaus Köster)를 현대자동차 유럽기술연구소(HMETC) 고성능차량개발실 이사로 영입하며 힘을 실었다. 2018년 3월에는 토마스 쉬미에라(Thomas Schemera)가 팀에 합류했다. 비어만 부사장과 마찬가지로 BMW에서 엔지니어로 커리어 첫발을 내딛은 쉬미에라 부사장은 구매, 영업, 제품 기획, 마케팅 등의 분야에서 경험을 쌓았다.

비어만 부사장과 코스터 이사가 N과 관련된 연구개발 활동을 확대해나갔다면, 쉬미에라 부사장은 제품부터 마케팅에 이르기까지 전반적인 비즈니스 추진 방향을 제시하고 고성능 브랜드 확장을 위한 기반을 마련하는 역할을 했습니다. 쉬미에라 부사장은 따로 분리되어 있던 고성능 차량의 제품 기획, 마케팅, 모터스포츠 부서들을 하나로 모아 고성능차 & 모터스포츠 전담 부서를 신설했다.

이후, 모터스포츠에서 얻은 기술력이 더해지며 N 브랜드는 해외시장에서 가성비 좋은 고성능 모델로 인지도를 높이고 있다. 특히 이번에 공개된 아이오닉 5 N은 전기차임에도 불구하고, 내연기관 차량과 같은 배기사운드와 조향 감각, 코너링 성능을 구현했다는 점을 강조했다. 전기차의 뛰어난 가속성능 뿐만 아니라 얼마나 운전자의 가슴을 뛰게 하는지에 집중했다는 개발 목표는 N 브랜드를 철학과도 일치하는 부분이다. 

​트랙 주행 성능 극대화를 위한 새로운 4세대 고전압 배터리와 다양한 특화 사양

현대차는 아이오닉 5 N의 트랙 주행 성능을 극대화하기 위해 새로 개발된 4세대 고전압 배터리 셀 및 시스템을 비롯, ▲N 배터리 프리컨디셔닝 ▲N 레이스 ▲N 브레이크 리젠 등 다양한 특화 사양을 적용했다.

현대차는 배터리 설계 역량을 높이고 냉각 및 제어 기술력을 집약해 새로운 4세대 고전압 배터리 셀과 시스템을 개발했다.

아이오닉 5 N에 최초로 탑재된 4세대 고전압 배터리 셀은 고용량 신규 소재 적용과 배터리 셀 설계 및 공정 최적화를 통해 에너지 밀도가 8.4% 향상됐으며 우수한 급속 충전 성능과 높은 내구성을 갖췄다.

새로 개발된 4세대 고전압 배터리 시스템은 ▲OTA(Over-the-Air) 업데이트 ▲실시간 사전 안전 진단 ▲고성능 특화 주행∙충전 제어 등이 가능한 BMS(Battery Management System)를 탑재하고 열폭주 지연 강화 설계를 적용해 배터리 안전성을 높였다.

또한 배터리 시스템 구조 단순화 및 배터리 케이스와 냉각 채널 일체화를 통해 배터리 셀과 냉각 채널 간의 열 전달 경로를 줄여 냉각 성능을 강화하고, 배터리 셀과 냉각 채널 사이에 적용된 방열 소재의 열전도도를 높여 방열 성능을 향상시켰다.

N 배터리 프리컨디셔닝은 주행 시작 전에 적합한 온도로 배터리를 냉각하거나 예열해 최적의 주행 조건을 제공하는 기능으로 단시간에 최대 출력을 내기 위한 ‘드래그 모드’와 장시간 고부하 주행을 위한 ‘트랙 모드’ 등 두 가지의 모드가 있다.

드래그 모드 선택 시 배터리 온도를 최대 가속을 위한 적정 온도인 30~40도 사이로 조절하며 트랙 모드 선택 시 오랜 주행에도 배터리 온도가 크게 오르지 않도록 20~30도 사이로 온도를 조절한다.

특히 트랙 모드는 충전과 트랙 주행을 반복하는 상황에서 충전 속도를 조절해 배터리 온도 상승을 최소화함으로써 빠른 시간 내에 주행을 다시 이어갈 수 있다.

N 레이스는 주행 목적에 맞는 최적의 성능을 제공하는 기능으로 스프린트(Sprint) 모드와 엔듀런스(Endurance) 모드로 구성되며 모터 및 배터리의 냉각을 강화하고 배터리 최대 출력 범위를 확장해 트랙 주행 시 발생할 수 있는 출력 제한을 최소화한다.

스프린트 모드 선택 시 출력 제한 없이 N 그린 부스트 사용이 가능해 최대 성능으로 트랙을 주파할 수 있고, 엔듀런스 모드 선택 시 배터리 온도가 과하게 오르지 않도록 제어해 과도한 출력 저하 없이 보다 긴 시간동안 최적의 출력으로 트랙 주행을 즐길 수 있다.

현대차는 아이오닉 5 N에 회생제동을 극대화하는 N 브레이크 리젠을 탑재해 기계식 브레이크의 사용 빈도를 줄이면서도 전반적인 제동 성능을 강화했다.

N 브레이크 리젠은 세계 최초로 최대 0.6G1)의 고감속 영역까지 에너지 회수가 가능한 회생제동 시스템으로 전∙후륜 모터 동시 제어가 가능하며 주행 환경에 따라 회생제동 비율을 가변적으로 제어할 수 있다.

특히 ABS 제어 시에도 최대 0.2G까지 회생제동이 작동해 급격한 감속이 자주 발생하는 트랙 주행 상황에서 회생제동 작동 비율과 에너지 회수율을 높여 제동 부하를 최소화하고 에너지 회수를 최대화해 오랜 시간 제동 성능 저하 없이 트랙을 달릴 수 있다.

또한 N 브레이크 리젠은 주행 상황별로 특화된 회생제동 모드를 적용해 트랙 주행 시에는 회생제동을 최대화해 제동 성능을 높이고 일상 주행 시에는 전비를 최우선으로 편안한 제동감을 제공한다.

이 외에도 아이오닉 5 N은 다가오는 상황을 미리 예측해 특정 휠의 구동력을 보다 빠르게 제어하는 ‘토크 벡터링 2세대 플러스(TVC Gen2 Plus)’를 탑재해 더욱 민첩하면서도 안정적인 주행이 가능하다.

날카로운 코너링을 가능하게 하는 N 특화 차체∙샤시와 N 페달

아이오닉 5 N은 강성을 높인 N 특화 차체 및 샤시를 적용하고 전기차의 특성을 활용해 코너링 성능을 극대화한 N 페달 기능을 탑재해 짜릿한 코너 주행이 가능하다.

현대차는 아이오닉 5 N의 중량 증가를 최소화하면서 차체와 샤시를 효율적으로 보강해 더욱 안정적이고 역동적인 주행성능을 확보했다.

전륜에는 서브프레임 횡 방향 보강 및 스테이 추가로 코너링 시 하중을 받는 부위를 보강해 전륜 횡 강성을 15% 높여 차량의 선회 반응성과 한계 성능을 향상시켰으며, 스트럿 링을 적용하고 카울 크로스바에 마운트를 추가해 전반적인 핸들링 성능을 높였다.

또한 후륜의 크로스 멤버 및 서스펜션 암 보강 등을 통해 후륜 횡 강성을 16% 향상시키고 대폭 높아진 후륜 출력을 안정적으로 버틸 수 있게 했으며 내구 성능 및 NVH 성능도 더욱 강화했다.

아울러 후륜 휠하우스 안쪽의 차체를 보강해 기존 아이오닉 5 대비 비틀림 강성을 11% 증대시켰으며 차체의 주요 개구부에 용접점을 늘리고 접착제를 추가해 보다 단단한 차체를 완성했다.

아이오닉 5 N에는 회생제동 시스템과 높은 자유도의 모터 토크 제어 등 전기차만의 특성을 활용해 코너링 성능을 극대화하는 N 페달 기능이 탑재됐다.

N 페달 사용 시 운전자가 가속 페달에서 발을 떼면 빠르게 감속하면서 신속한 하중 이동과 민첩한 선회 거동으로 날카로운 코너링을 경험할 수 있다.

1단계에서 3단계까지 선택할 수 있는 N 페달은 단계에 따라 더욱 빠르고 민첩한 코너 주행이 가능하며 기존의 i-페달(i-Pedal)에 비해 한층 강력한 회생제동과 빠른 모터 응답성을 제공한다.

일상 속에서 스포츠카의 감성을 느낄 수 있는 고성능 전기차 N 전용 특화 사양

아이오닉 5 N에는 주행 감성을 강화하는 고성능 전기차 N 전용 특화 사양이 적용돼 운전의 재미를 한층 높였다.

N e-쉬프트는 모터 제어를 통해 변속기가 탑재된 고성능 내연기관 차량 특유의 변속감과 주행 감성을 제공하는 기능이다.

N e-쉬프트는 운전자에게 변속감은 물론 기어단에 따라 달라지는 엔진 브레이크 느낌과 공회전 시의 엔진 거동도 구현하며, 엔진 RPM과 기어단을 클러스터에 표시하고 N 액티브 사운드 플러스와 연동된 실감나는 엔진 사운드를 함께 제공해 보다 직관적인 주행감각을 선사한다.

또한 N e-쉬프트는 드라이브 모드에 따라 변속감과 변속 패턴이 달라진다. 노말 모드에서는 일상 속 편안한 주행에 적합한 변속감을 제공하며 스포츠 모드에서는 듀얼 클러치 변속기가 탑재된 스포츠카의 변속감을, N 모드에서는 시퀀셜 변속기가 탑재된 레이스카와 같은 역동적인 변속감을 제공한다.

N 액티브 사운드 플러스는 RPM, 속도, 토크 등의 주행정보를 바탕으로 고성능 전기차에 최적화된 가상 사운드를 제공하는 시스템으로 현대차 최초로 프렁크 스피커와 후방 스피커를 탑재하고, 실내에 8개의 스피커를 적용해 차량 내부는 물론 외부에서도 가상 사운드를 들을 수 있게 했다.

또한 다양한 음색의 고성능 사운드를 구현하기 위해 엔진 사운드 전용 로직을 신규 개발하는 등 주행 사운드 디자인 레이어를 기존 2개에서 7개로 증대시켰으며, 이를 바탕으로 ▲내연기관 엔진 사운드를 계승한 이그니션 모드 ▲RN22e와 N 2025 그란투리스모의 사운드를 계승한 에볼루션 모드 ▲제트기 소리에서 영감을 얻은 슈퍼소닉 모드 등 3개의 전용 사운드 모드를 제공한다.

특히 현대차는 N 액티브 사운드 플러스에 세계 최초로 고성능 효과음 기능을 적용해 운전의 재미를 더욱 강화했다. 고성능 내연기관 차량의 배기음, 음속을 통과할 때 나는 소닉 붐 사운드 등 가속 페달을 밟는 정도와 속도, 변속 시점 등 차량의 주행 상황에 맞춰 각각의 사운드 모드에 적합한 효과음을 발생시킨다.

현대차 틸 바텐베르크(Till Wartenberg) N브랜드 & 모터스포츠 사업부장은 “아이오닉 5 N에 적용된 첨단 전동화 기술은 고객에게 운전의 즐거움을 선사하기 위해 현대차 연구원들이 끊임없이 노력한 결과”라며 “현대차는 아이오닉 5 N을 시작으로 전동화 시대에도 고객에게 운전의 즐거움과 주행 감성을 지속적으로 제공해 나갈 것”이라고 말했다.