-인버터 개선으로 성능·효율 동시에 잡아

 현대자동차·기아가 2-스테이지 모터 시스템 기술 영상을 10일 유튜브를 통해 공개했다. 

 이날 공개한 기술은 지난해 산업통상자원부 주관 '대한민국 기술대상'에서 대통령상을 받은 기술로 전기차의 고출력과 고효율을 동시에 달성한 게 특징이다. 

 영상은 기본적인 모터 구동 시스템의 3가지 주요 부품을 소개하는 것으로 시작한다. 모터는 회전력을 생성하고, 감속기는 그 회전력을 바퀴에 전달한다. 인버터는 배터리의 직류 전력을 교류로 변환하는 역할을 담당한다. 통상 고출력 모터는 도심 주행에서는 효율이 떨어지는 한계가 있지만 현대차와 기아는 인버터를 개선해 문제를 해결했다. 

 기존 전기차 인버터는 실리콘 카바이드 반도체로 구성된 6개의 스위치를 사용한다. 현대차∙기아는 여기에 실리콘 전력반도체 6개를 추가해 총 12개의 스위치로 구성된 2-스테이지 모터시스템을 개발했다. 이를 통해 모터에 인가되는 전압을 최대 70%까지 높일 수 있었고, 결과적으로 출력이 향상됐다.

 도심 주행 등 저부하 구간에서는 6개 스위치 한 세트만 사용해 효율을 유지하고, 고속 주행이나 고출력이 필요한 상황에서는 두 세트를 모두 활용해 출력을 높인다. 스위치가 늘어난 만큼 제어 난이도도 커지는데, 현대차∙기아는 자체 제어기법과 모드 절환 알고리즘을 적용해 주행 중 절환 시의 이질감을 최소화했다.

 2-스테이지 모터시스템은 기아 EV6 GT를 시작으로 현대 아이오닉 5 N, 아이오닉 6 N, 아이오닉 9, 올 뉴 넥쏘 등에 적용됐다. 현대차∙기아는 향후 전기차 신차에도 이 기술을 확대 적용할 계획이다.

 2-스테이지 모터시스템 개발에 참여한 연구원들은 "전 세계에서 유일무이하게 고출력과 고효율을 동시에 실현하는 혁신적인 모터시스템이라고 확신한다"며 "작년 대한민국 기술대상에서 대통령상을 받았을 때 그리고 경쟁사가 우리 전기차를 사서 분해해보고 있다는 얘기를 들었을 때 정말 의미 있는 일을 했구나 싶어 자부심이 들었다"고 말했다.

 한편, 현대차∙기아는 2-스테이지 모터시스템의 핵심기술에 대해 우리나라를 비롯하여 미국과 유럽, 중국과 일본 등의 국가에서 총 47건의 특허를 출원했다.

 박홍준 기자 hj.park@autotimes.co.kr