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세계 최대·최초, 미래를 여는 현대모비스의 기술력
기사입력 2017.09.01 15:05:29
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충청남도 서산시 부석면 바이오웰빙특구, 이곳 112만㎡(약 34만 평)에 자율주행차 핵심기술 개발을 위한 주행시험장이 들어섰다. 현대모비스가 완공한 서산주행시험장은 첨단주행로 등 14개 주행시험로와 본관동을 포함해 4개 시험동을 갖추고 있다. 약 3000억원을 투자해 지난 2014년 상반기에 착공, 지난해 말 본 공사를 마무리했고 올 초 보강 공사와 시험 운영을 거쳐 지난 6월부터 가동되기 시작했다.

서산주행시험장이 본격 가동되면서 현대모비스는 실차 시험을 통해 부품 성능과 품질 등 종합 검증 능력을 한층 강화하게 됐다.

현대모비스 전파무향실

▶세계 최대 규모 자랑하는 터널시험로

주행 시험로는 총 14개(약 31만 평 규모)로 구성됐다. 첨단주행로, 레이더시험로, 터널시험로, 원형저마찰로 등 최첨단 특수 노면이 총망라됐다. 이 중 첨단주행로와 레이더시험로는 자율주행 요소 기술 개발을 위한 시험로다. 첨단주행로에는 가상 도시(Fake City), 방음터널, 숲속 도로, 버스 승강장, 가드 레일 등이 설치됐다. 운전자들이 평상시 주행 중 마주치게 되는 실제 도로 환경을 그대로 옮겨 놓고 자율주행차의 핵심 기술을 평가하는 곳이다. 또 지능형교통시스템(ITS) 환경을 구축해 통신과 연계한 V2X 기반의 자율주행시스템 개발도 진행할 예정이다. 레이더시험로에선 자율주행의 핵심 기술인 카메라와 레이더 등 센서 인식 성능을 테스트한다.

특히 터널시험로는 세계 최대 규모로 조성됐다. 폭 30m, 직선거리 250m로 캄캄한 암막 환경을 만들어 야간 주행 조건에서 지능형 헤드램프 실차 시험과 ADAS(첨단운전자지원시스템) 카메라 인식, 제어 성능, 각국 램프 법규 시험 등에 활용될 예정이다. 또 하나 특징적인 시험로는 ‘원형, 광폭, 등판 저마찰로’다. 저마찰로는 빗길, 눈길, 빙판길 같은 동절기 도로 환경을 모사해 미끄러운 주행 조건에서 차량의 조향, 제동 안전성, 차체자세제어 성능 등을 평가하는 곳이다. 차량 선회(원형)나 경사 오름(등판) 등 다양한 환경을 구현했다. 사실상 사계절 내내 동계 시험이 가능한 셈이다. 현대모비스는 현재 중국과 스웨덴, 뉴질랜드에서 동계 시험장을 운영하고 있지만 상시 활용되는 곳은 아니다. 중국과 스웨덴 시험장의 경우 극한의 환경이 조성되는 1~3월 사이에만 테스트가 가능하다. 서산시험장은 해외 시험장에서의 동계 테스트에 앞서 사전 검증 역할을 수행할 전망이다.

(위)서산주행시험장 전경, (아래)서산주행시험장 캣츠아이로.

시험동은 총 4개가 들어섰다. 성능 시험동에선 모듈과 섀시 부품의 성능과 품질을 사전 검증하고, 내구 시험동은 조향·제동·모듈 등 각종 부품 작동 시 내구성을 평가한다. 친환경차량용 시험동도 운영한다. 친환경 시험동은 모터와 연료전지·인버터 등의 동작 성능, 내구성을 시험하고 배터리 시험동은 배터리의 충방전, 고저온 안정성, 수밀(수분 유입 차단), 냉각 성능 등을 검증하게 된다. 이를 위해 시험동 내부에는 380여 대의 첨단 시험 장비들이 자리하고 있다. 양승욱 현대모비스 연구개발본부장(부사장)은 “첨단 신기술도 승객의 안전을 담보할 수 있을 때 의미를 갖는다”며 “완벽한 품질을 확보하기 위해선 자체 주행시험장을 통한 부품의 상시 검증이 필수”라고 강조했다.

향후 서산주행시험장은 기존 기술연구소(국내 1곳, 해외 4곳)와의 유기적 협업을 통해 현대모비스가 생산하고 있는 모든 자동차 부품의 성능과 품질을 육성하는 전진 기지가 될 전망이다. 현대모비스는 섀시, 의장, 전장, 친환경 분야 등에서 다양한 제품군을 확보하고 글로벌 종합 부품사로 시장 경쟁력을 높여가고 있다. 서산시험장은 또 현재 양산 중인 부품뿐 아니라 미래자동차 시장 선점을 위해 자율주행, 친환경, 커넥티드, 생체 인식 분야 등 신기술 경쟁력을 빠르게 확보하는 데 중추적인 역할을 할 것으로 예상된다.

전기차의 양방향 OBC 등을 활용한 V2G(Vehicle To Grid) 개념도. 전기차의 유휴 에너지를 전력망(Grid)에 공급하면서 피크 타임 시 여유 전력을 확보할 수 있다.



▶국내 최초 양방향 충전기 개발

현대모비스는 ‘세계 최초 개발’ 등 기술적인 입지도 탄탄히 구축하고 있다. 최근 현대모비스는 V2G(Vehicle to Grid) 구현에 핵심적인 전기차 탑재형 양방향 충전기(Bi-directional on Board Charger, 이하 양방향 OBC)를 국내 최초로 개발했다. V2G는 EV, PHEV 등 충전식 친환경차를 전력망과 연결시켜 주차 중 유휴 전력을 이용하는 개념이다. 전력망을 통해 전기차를 충전했다가 주행 후 남은 전기를 전력망으로 다시 송전(방전)하는 것이다. 다시 말해 전기차가 움직이는 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)가 되는 셈이다.

이렇게 차량이 공급하는 전력은 작게는 가정이나 마을 등지에서 비상전력으로 활용할 수 있다. 전기차 4대면 20가구가 하루 동안 사용할 수 있는 에너지를 공급할 수 있다. 이보다 많은 양의 전기차가 보급될 경우 여유 전력을 확보해 대규모 정전사태도 사전에 방지할 수 있다.

업계에선 V2G 적용 차량이 10만 대가량 보급될 경우, 화력발전소 1기의 발전용량에 준하는 500MW 수준의 전력을 확보할 수 있다고 추정하고 있다. 일부 전문가들은 “일반적으로 자동차 운행시간은 20% 이하이고 나머지는 주차 중”이라며 큰 효과를 낼 수 있다고 평가한다. 현재 V2G는 일본, 덴마크, 미국, 중국 등지에서 시범사업이 한창이다.

V2G를 구현하기 위해선 ‘충전식 친환경차’ ‘양방향 OBC’ ‘양방향 충전소’ ‘방전 요금체계’ 등이 필요하다. 이 중 전력 변환의 핵심인 양방향 OBC는 시범사업 외에는 양산 사례가 거의 없을 만큼 전 세계적으로도 보급이 미비한 차세대 부품이다. 현대모비스는 한국전력공사가 2015년부터 추진한 ‘V2G 실증사업’에 참여해 양방향 OBC 개발을 담당했다. 국내에서 양방향 OBC를 친환경차에 탑재해 안전성능을 검증하고 실증사업을 통해 상용화 수준으로 개발한 건 현대모비스가 처음이다.

양방향 OBC에는 직류, 교류를 양방향으로 변환하고 전압과 전력 주파수 등을 전력망과 동기화하기 위해 AC↔DC 컨버터, 승압/강압 컨버터 등 ‘양방향 전력제어 회로’가 적용됐다. 현대모비스는 가상 전력 시나리오에 따른 실차 검증을 올 초부터 시작해 지난달 말 완료하고, 지난 8월부터 한전의 실시간 전력데이터와 연동한 실차 검증을 진행하고 있다.

실차 검증은 전용 충전소가 배터리 효율과 용량 등 차량의 전력 상태를 진단하며 시작한다. 이어 전력 공급량, 비용, 부하량 등을 분석한 가상의 시나리오에 따라 최적의 V2G 스케줄이 만들어진다. 차량은 이 데이터 신호를 받아 정해진 일정에 따라 충전과 방전을 반복하게 된다. 현대모비스의 양방향 OBC는 에너지 효율을 높이면서 부품 크기는 기존 아이오닉 친환경차의 단방형 충전기와 동일한 사이즈로 개발됐다. 충·방전 출력은 모두 전기차에 적합한 6.6kW급을 구현하면서 현재 이 분야에서 가장 앞선 것으로 평가받는 일본과 동등한 수준의 기술력을 확보했다.

업계 관련 전문가들은 “미래 스마트시티에는 수많은 전기차들이 동시에 충전하게 된다”며 “이로 인한 전력 부하량을 줄이기 위해서라도 V2G는 필수적”이라고 말한다. 현대모비스는 이번 개발을 통해 2025년까지 약 30조원(267억달러·북미 컨설팅사 Grand View Research 조사) 규모의 성장이 예상되는 글로벌 V2X(Vehicle To Everything, V2G 포함) 시장에 한층 능동적으로 대응할 수 있게 됐다.

안병기 현대모비스 친환경설계실장(이사)은 “V2G는 2020년께 국내에서도 상용화될 것으로 전망되는데, 양방향 OBC의 크기를 절반으로 줄이고 에너지 손실률도 한층 더 낮추겠다”고 밝혔다. 한편 현대모비스는 EV, PHEV용 단방향 OBC를 개발, 2016년부터 아이오닉, 니로 등의 차종에 공급하고 있다.

휴대폰으로 차문 열고 시동까지, 국내 최초 개발

현대모비스가 자동차 스마트키의 해킹 위험을 방지하고 이용 편의성을 높인 휴대폰 통합형 스마트키를 국내 업계 최초로 개발했다. 국내 부품사 중 NFC기술을 활용한 스마트키 제품 개발을 완료한 곳은 현대모비스가 유일하다. 전 세계적으로도 관련 기술을 확보한 업체는 극소수로 양산 적용 사례도 드물다. 현대모비스는 오는 2019년 양산을 목표로 하고 있다.

NFC(Near Field Communication)는 비접촉식 근거리 무선통신기술로 10㎝ 이내 거리에서 단말기 간 양방향 데이터 송수신이 가능하다. IT분야에선 10여 년 전부터 교통카드, 신용카드, 멤버십 카드 등 전자 결제 목적으로 사용이 확대되고 있으나 자동차 분야에 적용한 기술 개발은 미진했다.

NFC를 활용한 스마트키의 장점은 소지의 편의성과 보안 강화에 있다. 우선 운전자는 기존 스마트키를 갖고 다닐 필요가 없어진다. NFC기술을 지원하는 스마트폰(보안 인증 등을 위한 애플리케이션 설치)을 차량 도어 손잡이에 갖다 대면 잠금이 해제되고 차로 들어와 무선충전기 패드에 핸드폰을 올려놓고 시동 버튼을 누르면 시동이 걸린다. 차 손잡이와 무선충전 패드 안에는 NFC신호를 수신하는 안테나가 들어 있어 차량과 스마트폰 간 통신이 가능하다. 안테나는 차량 내부 어디에나 장착할 수 있지만 사용자의 편의성(무선충전기능)에 맞게 적용 위치를 정할 수 있다. 스마트폰을 활용해 차량을 제어할 때 가장 중요한 것은 보안이다. 현대모비스는 최신 데이터 암호화 기법과 인증 기술을 적용한 ‘인증제어기’를 개발, 차량과 스마트폰의 정보를 암호화하고 본인 일치 여부를 정확하게 확인할 수 있게 했다. 스마트폰 해킹, 분실, 정보의 위·변조 등에 대비책을 확실하게 갖춘 것이다.

이번에 개발한 시스템의 또 다른 특징은 차량 소유주가 배우자 등 제3자에게 NFC스마트키 사용 권한을 부여할 수 있다는 점이다. 권한이 필요한 제3자는 차량 소유주의 허락을 받아 핸드폰에 관련 앱을 설치하고 인증 과정을 거치면 사용이 가능하다. 이때 차량 소유주는 운행에 따른 사고 등을 방지하기 위해 제3자의 스마트키 사용 권한을 통제할 수 있다. 예를 들어 특정 요일, 시간대에만 사용하거나 문은 열지만 시동은 걸지 못하게 할 수도 있다.

조서구 현대모비스 DAS부품개발센터장(이사)은 “최근 자동차와 ICT 기술 융합이 빠른 속도로 진행되고 있고 업체 간 경쟁도 치열하다”며 “사용자의 편의성을 높이고 보안 사고를 미연에 방지할 수 있는 다양한 신기술을 경쟁사보다 앞서 개발하겠다”고 말했다. 한편 현대모비스는 지난 3월 국내 최초로 통합바디제어기(IBU; Integrate Body Unit))를 개발하고 양산에 돌입했다.
IBU는 스마트키와 BCM(바디제어모듈), TPMS(타이어공기압경보장치), PAS(주차보조)를 제어하는 4개의 ECU를 하나로 통합한 것이다. 이를 통해 개별 장치 간 간섭이나 오류를 최소화하고 시스템 제어 속도를 향상시켰다. 휴대폰을 활용한 NFC 기반 스마트키를 사용할 때도 이 IBU를 통해 도어 개폐 등 기능이 실현된다.

[안재형 기자 자료 현대모비스]

[본 기사는 매일경제 Luxmen 제84호 (2017년 09월) 기사입니다]
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