[르포]세계 무대 휩쓴 현대차·기아 ‘연구개발 총본산’ 남양연구소 가보니

[화성=이데일리 공지유 기자] “국내 정부부처뿐 아니라 중동, 호주, 일본 등 전 세계에서도 수많은 기업과 정부 기관이 방문할 정도입니다.”(이강웅 상용연비운전성시험팀 책임연구원)

“현존하는 모든 고성능 전기차의 전기모터의 회전 성능을 1초 만에 구현할 수 있습니다.”(전기차 동력계 시험실 연구원)

현대차그룹 남양연구소 전기차 4축 동력계 시험실에서 연구 장비가 돌아가고 있다.(사진=현대차그룹)

지난 27일 경기도 화성시 남양읍에 위치한 현대차그룹 남양기술연구소에서 만난 직원들은 연구소를 소개하는 내내 자신감을 내비쳤다. 지난 1995년 종합기술연구소로 출범한 남양연구소는 현대차·기아가 생산하는 신차와 신기술 개발은 물론 디자인, 설계, 시험, 평가 등 기반 연구시설을 갖춘 곳이다. 현대차그룹의 R&D(연구개발) 총본산이자 현대차·기아가 생산하는 모든 차종의 첫 개발에서 양산에 이르기까지를 전면 책임지는 요람과 같다.

이날 남양기술연구소 방문은 현대차그룹에서 진행한 미디어 대상 랩투어를 통해 이뤄졌으며, 삼엄한 보안검사를 거쳐야만 들어갈 수 있었다. 약 3시간 반 동안 전동화 관련 핵심 시설인 △전기차 동력계 시험실 △배터리 분석실 △상용시스템시험동 △상용환경풍동실 등을 둘러봤다.

현대차그룹 남양연구소 배터리 분석실 드라이룸 메인 분석실에서 연구원이 라만광분석기로 성분 분석을 하는 모습.(사진=현대차그룹)

먼저 차세대 배터리 기술 내재화의 중심인 ‘배터리 분석실’을 찾았다. 배터리 분석실은 온도와 습도가 일정하게 유지되는 드라이룸 환경에서 운영되고 있다. 연구실을 들어가기 전 ‘에어 샤워실’을 거쳐 10초가량 바람을 맞은 뒤 연구실 내부로 들어설 수 있었다.

배터리 분석실은 전기차 핵심 부품인 배터리를 분석해 세부 구성 물질을 연구하는 곳이다. 화재 위험을 방지하기 위해 전면이 스테인리스 스틸 소재로 마감된 셀 해체실 공간에서는 시료 채취 작업이 진행된다. 이후에는 고무장갑이 연결된 네모난 박스 모양의 ‘글러브 박스’에서 시료 절단과 샘플링 작업이 진행된다. 이 박스는 수분과 산소가 철저하게 차단돼 있어 드라이룸에 이상이 생겨도 시험을 진행할 수 있다고 한다.

현대차그룹 남양연구소 배터리 분석실 드라이룸 전경.(사진=현대차그룹)

연구실 관계자는 “전동화 핵심소재에 대해 각 소재의 개발 방향을 잡고 소재의 품질을 어떻게 유지하는지 알기 위해 각 소재에 대한 셀, 팩, 부품에 대한 이해가 필수적”이라고 말했다. 양산 배터리뿐 아니라 현대차·기아가 자체 연구하고 있는 차세대 배터리에 적용될 신규 소재에 대한 분석도 진행하고 있다.

이어 전기차의 심장이라고 불리는 전기차 파워트레인을 개발하는 ‘전기차 동력계 시험실’을 방문했다. 시험실에 들어서자 여러 시험실 유리창 너머로 모터가 돌아가고 있었다. 동력계 장비의 개수에 따라 크게 1축과 2축, 그리고 4축 동력계 실험실로 나눠 운영되고 있었다.

현대차그룹 남양연구소 전기차 1축 동력계 시험실.(사진=현대차그룹)

1축 동력계 시험실은 모터와 인버터의 기본 특성에 대한 단품 시험이 이뤄지는 곳이다. 모터의 토크, 전기 모터의 분당 회전수(rpm)를 입력해 모터 시스템의 성능을 시험하고 효율성을 높일 수 있다. 이곳에서 만난 연구원은 “장비를 통해 단 1초 만에 아이오닉 등 고성능 전기차의 최고 rpm까지 올릴 수 있다”고 말했다.

맞은 편에 있는 4축 시험실에는 현대차의 아이오닉 5 실차가 놓여 있었다. 배터리 시뮬레이터를 사용한 1,2축 시험실과 다르게 4축 시험실에서는 실제 배터리를 활용해 실제 차량을 통해 구동계 전체의 시험 평가를 진행하고 있었다.

남양연구소 전기차 4축 동력계 시험실에서 연구원들이 로봇을 활용해 가·감속 제어를 하는 모습.(사진=현대차그룹)

이날 아이오닉 5 운전석에는 발과 팔이 달린 로봇이 기어, 엑셀, 브레이크를 조작하고 있었다. 곽호철 전동화구동시험3팀 책임연구원은 “로봇이 물리적으로 가속과 브레이크 페달을 조작하는 것이 원격 제어보다 실제 운전자 움직임과 더 가깝다”며 “로봇은 사람이 수행하기 어려운 균일한 수준의 반복적 시험을 가능하게 한다”고 설명했다. 시속 260㎞의 고속 시험이나 뉘르부르크링 노르트슐라이페 코스와 같이 극한의 부하 조건을 구현해 고성능 전기차 개발에 활용한다는 설명이다.

상용차 개발을 위한 상용시스템 시험동과 상용 환경 풍동실도 방문했다. 상용시스템 시험동에서는 로봇 팔이 차 문을 세게 닫고 열기를 반복하는 테스트가 진행되고 있었다. 내구성 데이터 확보를 위해 24시간 내내 로봇이 시험을 계속하는 경우도 있다고 한다. 차량 부품 간 민감한 소음을 잡아내기 위해 사방이 삼각뿔 모양 흡음재로 둘러 쌓여 있는 ‘BSR’ 시험실에서는 다양한 온도와 진동 조건에서의 소음 시험이 진행된다.

현대차그룹 남양연구소 상용환경풍동실에서 엑시언트 수소전기 트럭의 태양광 장비를 활용한 고온 평가를 진행하는 모습.(사진=현대차그룹)

이날 마지막으로 들른 상용환경 풍동실에서는 입장하자마자 세계 최대 규모를 자랑하는 큰 스케일에 압도됐다. 내연기관과 전기차, 수소차 등 친환경 상용차를 연구하는 시험실에는 천장과 좌우 벽에 84개의 네모난 큐브 모양 태양광 솔라 시스템이 부착돼 있었다. 이 시스템을 통해 태양광을 그대로 모사할 수 있다는 설명이다.

풍동실 내부는 실내 온도를 영하 40도에서 영상 60도까지 조절할 수 있다. 이날 시험실 온도는 35도로 맞춰져 있었는데, 여기에 태양광 열기까지 더해져 5분도 채 되지 않았는데도 땀이 날 정도로 후덥지근했다.

환경풍동시험실에서는 혹서, 혹한의 상태에서 온도에 따라 효율이 달라지는 배터리 충·방전 및 냉각 성능 시험이 이뤄진다. 이날 현장에서 고온 조건 테스트 시연과 함께 유동 가시화 시험을 볼 수 있었다. 풍동 내부에서 흰색 가스가 북미형 수소전기버스차량 앞면으로 분사되고 있었다. 이강웅 상용연비운전성시험팀 책임연구원은 “눈에 보이는 가스를 통해 진동 소음이나 공기 흐름이 제대로 작동하고 있는지를 확인하고, 공기 저항을 줄이는 공력 성능도 개선할 수 있다”고 말했다.

이날 시험실과 설비들을 둘러본 뒤 비로소 연구원들의 이유 있는 자신감을 이해할 수 있었다. 현대차그룹은 최근 세계적인 전동화 트렌드에 발맞춰 전기차, 수소전기차 개발 역량 확보에 역량을 집중하고 있다.

이같은 노력의 결과로 현대차·기아의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 기반 전기차는 2022년부터 3년 연속 ‘세계 올해의 자동차’를 수상하는 등 세계 무대에서 인정받고 있다. 현대차그룹 관계자는 “남양연구소에서 전동화에 대한 치열한 연구를 거듭하며 전기차 시장을 선도하고, 글로벌 시장에서의 입지와 영향력을 강화해 나갈 것”이라고 말했다.

남양연구소에서 시범 주행 중인 아이오닉 5N.(사진=현대차)