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INNOVATE [현대자동차] i30 N의 고성능 특화 기술 9가지 – PART 1 HMG저널 2017. 12. 18. 11:28 이웃추가 본문 기타 기능 본문 폰트 크기 조정 본문 폰트 크기 작게 보기 본문 폰트 크기 크게 보기 가 공유하기 URL복사 신고하기 현대자동차 i30 N 속 9대 고성능 특화 기술을 소개하는 첫 번째 시간입니다 고성능차에는 고성능의 즐거움을 운전자에게 어떻게 전달할지에 대한 고민이 필요합니다. 그 고민의 결과가 충분히 담겨 있어야 매력적인 고성능차가 될 수 있습니다. 현대자동차는 고성능만이 줄 수 있는 즐거움을 운전자에게 다양한 방식으로 확실하게 전달할 수 있는 기술 개발에 몰두했습니다. 결국 고성능을 극대화하고 극대화된 고성능을 오롯이 전달할 방법, 그 방법으로 운전자를 미소 짓게 할 i30 N의 고성능 특화기술이 완성됐습니다. 그리고 이러한 고성능 특화기술의 개발 경험은 앞으로 개발될 일반 차량에도 확대 전개되어 더 많은 사람들이 운전의 즐거움을 느낄 수 있도록 하는 데 큰 역할을 하게 될 것입니다. 운전자가 오감을 넘어 육감으로 짜릿한 고성능을 느끼게 만들어줄 i30 N에 담긴 고성능 특화 기술들을 소개합니다. KEY TECH 1. ECS전자 제어식 서스펜션(ECS: Electronic Controlled Suspension) 노면 상태와 주행 환경에 따라 댐퍼의 감쇠력을 스스로 조절하거나 운전자의 의지에 맞는 감쇠력을 제공하는 서스펜션 전자 제어식 서스펜션은 승차감과 핸들링 성능을 모두 만족시킵니다 주행 중 차량이 마주하는 상황은 정말 다양합니다. 또 엔진 회전수에 따라 바퀴에 전해지는 구동력과 바퀴의 움직임도 변합니다. 서스펜션은 이렇게 다양한 주행 상황에서 차량의 자세를 제어해 승차감과 주행안정성을 확보해야 합니다. 승차감과 주행안정성은 접지력에 의해 결정되기 때문에 주행안정성을 높은 서스펜션은 차량의 자세를 유지하고 타이어와 지면의 접지를 충분히 확보할 수 있어야 합니다. 일반적인 서스펜션의 경우 상황에 대처하는 방식이 수동적입니다. 아주 정교하게 설계된 서스펜션이라도 정해진 범위 안에서 기능하기 때문에 가혹한 상황에서 주행안정성과 승차감을 끌어올리는 데 한계가 있습니다. 또한, 일반적으로 서스펜션이 승차감 위주로 세팅되면 핸들링 성능이 저하되고, 핸들링 위주로 세팅되면 승차감이 떨어지기 마련인데, 이러한 점들을 보완하는 것이 전자 제어식 서스펜션입니다. 전자 제어식 서스펜션은 다양한 주행상황을 스스로 파악하고 능동적으로 대처합니다. i30 N에 전자 제어식 서스펜션이 탑재된 이유입니다. i30 N의 서스펜션 댐퍼 외통엔 별도의 솔레노이트 밸브가 달립니다. G센서는 차량의 움직임을 파악해 솔레노이드 밸브에 전달되는 전류량을 조절하고 이 전류량에 따라 댐퍼의 감쇠력이 변합니다. 급격하게 차선 변경을 하거나 코너를 돌 때는 조향이 빨라지고 조타각이 커집니다. 이때 댐퍼의 감쇠력을 단단하게 해 핸들링 성능을 높입니다. 반대로 쭉 뻗은 도로를 달리거나 직진 주행처럼 차량의 움직임이 적을 땐 감쇠력을 부드럽게 해 승차감을 높입니다. 물론 직진 상태에서도 노면의 굴곡에 따라 감쇠력은 수시로 변합니다. 전자 제어식 서스페션은 이렇게 승차감과 핸들링, 두 가지 성능을 모두 만족시켜 전반적인 주행성능을 높이는 기술입니다. 여기에 i30 N은 통합주행모드를 제공해 운전자가 전자 제어식 서스펜션의 상태를 선택할 수 있습니다. 노멀, 스포츠, N 모드를 선택해 자신이 원하는 감쇠력으로 서스펜션을 세팅할 수 있습니다. i30 N은 스포티한 차지만 노멀 모드를 선택하면 일상 주행에 적합해집니다. 스포츠 모드를 선택하면 일반도로에서도 스포츠 주행의 즐거움을 줍니다. N모드에선 차의 성격이 돌변합니다. 언제든지 서킷으로 뛰어들 수 있는, 공격적으로 코너링을 공략할 수 있는 최적의 단단함으로 무장합니다. 어떤 가혹한 조건에서도 운전자의 의도대로 움직이며 더 큰 드라이빙의 즐거움을 선사합니다. 이렇게 i30 N은 노멀 모드에서 N 모드까지 극명한 변화를 줘 다른 차가 됩니다. i30 N의 전자 제어식 서스펜션이 주는 가장 큰 매력입니다. KEY TECH 2. E-LSD전자식 차동 제한장치(E-LSD: Electronic Limited Slip Differential) 특정 조건에서 구동축의 차동기어 작동을 전자적으로 제어해 주행성능을 높이고 구동력 손실을 보완하는 장치 전자식 차동 제어장치는 슬립을 막고 구동력 손실을 방지해 코너를 원하는 라인으로 돌게 합니다 자동차의 양쪽 바퀴는 각각 다르게 회전합니다. 코너를 돌 때 바깥쪽 바퀴가 안쪽 바퀴보다 빨리 돌고 더 많은 거리를 이동합니다. 차동기어가 적용되었기 때문입니다. 차동기어는 엔진의 출력을 전달받는 구동축 가운데서 양쪽 바퀴를 서로 다르게 회전시키는 장치입니다. 양쪽 바퀴에 동일한 토크를 배분하면서도 회전수는 다르게 제어합니다. 이런 차동기어가 없으면 코너 상황에서 주행에 문제가 생깁니다. 양쪽 바퀴가 똑같이 회전하면 코너에서 먼 거리를 이동해야 하는 바깥쪽 바퀴에 걸리는 저항이 커집니다. 차량은 직진하려는 성향이 강해지고 안정적으로 코너를 돌 수 없게 됩니다. 엔진이 없는 전기차에도 차동기어가 포함되는 이유는 이러한 점 때문입니다. 물론 차동기어가 불필요한 상황도 있습니다. 차동기어는 동력을 이상적으로 배분하지만 빗길이나 눈길, 험로와 같은 상황에선 오히려 탈출에 방해가 됩니다. 예를 들어 볼까요. 한쪽 바퀴가 모래에 빠진 상황입니다. 모래에 빠진 바퀴는 접지력을 잃어 계속해서 헛돕니다. 그럼 반대쪽 바퀴도 똑같이 돌지 않습니다. 모래에 빠진 바퀴가 헛돌아 토크를 전달받지 못하면서 차동기어가 반대쪽 바퀴에 토크 전달을 막았기 때문입니다. 양쪽 바퀴에 동일한 토크를 배분하는 차동기어의 장점이자 단점입니다. 이런 상황에 대처할 수 있도록 몇몇 SUV는 양쪽 바퀴를 묶을 수 있는 디퍼렌셜 록 장치가 적용되기도 하고, 몇몇 고급 후륜 세단에는 양쪽 바퀴에 전달되는 토크량에 따라 양쪽 바퀴를 묶는 LSD가 장착되기도 합니다. *LSD (Limited Slip Differential; 차동제한장치) i30 N에 적용된 E-LSD도 같은 원리지만 단순히 빗길, 눈길 같은 험로를 탈출하기 위한 장치가 아닙니다. i30 N에 적용된 E-LSD는 가혹한 상황의 안전은 물론 고성능차에 요구되는 코너링 성능을 높이는 것이 주 목적인 장치입니다. i30 N의 E-LSD는 엔진의 구동력을 바퀴에 가장 효과적으로 전달하면서도 코너를 빠르게 뚫고 나가게 하고 운전자의 의지까지 반영합니다. 서킷에서 코너를 빠르게 돌아나갈 경우 원심력에 의해 차량이 바깥쪽으로 기우는데, 이때 바깥쪽 바퀴의 하중은 커지고 안쪽 바퀴의 하중은 줄어듭니다. 하중이 줄어든 안쪽 바퀴의 접지력은 약해지고 토크도 제대로 전달되지 못하는데요. 이러한 상황에서 가속페달을 계속 밟으면 슬립이 일어나고 바깥쪽 바퀴에 전달되는 토크까지 줄어들어 양쪽 바퀴 모두 동력손실이 생깁니다. 코너를 안정적으로 돌게 해주는 차동기어가 오히려 걸림돌이 되는 셈입니다. E-LSD는 그런 상황을 막아줍니다. 코너에서 안쪽 바퀴가 슬립하려 하거나, 슬립했을 때 전자제어를 통해 바퀴를 붙잡아 안쪽 바퀴에 토크가 전달되도록 만들고 바깥쪽 바퀴에도 토크를 전달합니다. 자연스레 접지력이 큰 바깥쪽 바퀴가 토크를 더 많이 받게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 코너를 파고드는 힘을 더 강하게 만들어줍니다. 운전자의 의지도 십분 반영됩니다. 운전자가 코너에서 가속페달을 많이 밟으면 차량이 코너 안쪽으로 좀 더 파고들고, 조금 밟으면 차량이 바깥으로 좀 더 크게 돕니다. 정밀한 로직제어로 모든 코너에서 같은 상황을 제공합니다. 고저 차가 있는 코너든, 기울기가 있는 코너든, 코너의 각도가 크든 작든 상관없습니다. 운전자는 코너에서 원하는 대로 라인을 그리며 가속할 수 있습니다. KEY TECH 3. ESG전자식 사운드 제네레이터(ESG: Electronic Sound Generator) 엔진 반응에 따라 차체 패널에서 진동을 발생시켜 실내에 가속감에 비례하는 선형적인 스포츠 사운드를 발생시키는 장치 전자식 사운드 제네레이터는 럼블 음색으로 운전자의 다이내믹한 드라이브를 만들어줍니다 운전자가 고성능차를 즐기는 데 있어 소리는 빼놓을 수 없는 요소입니다. 차량이 어떤 소리를 제공하느냐에 따라 운전자가 체감하는 성능도 달라지기 때문입니다. 엔진 회전수가 상승하며 나는 엔진음과 배기가스가 배출되며 나는 배기음은 차량의 현재 가속 상태를 운전자에게 알려주는 중요한 지표이기도 합니다. 즉 이러한 지표인 자동차의 소리에 따라 운전자가 느끼는 즐거움도 달라지는 것입니다. 그런데 엔진음과 배기음이 시종일관 풍부하고 우렁찰 순 없습니다. 소리는 엔진 회전수에 따라 음색이 변하고 속도에 따라 실내로 유입되는 양도 달라집니다. i30 N은 이를 보완하기 위해 ESG를 사용합니다. ESG는 차량 카울 안쪽에 붙이는 진동 가진기입니다. 엔진 회전수와 토크, 차량 속도 등에 따라 차량에 진동을 일으키고, 차체와 유리창에 발생한 진동은 실내에서 소리로 바뀝니다. 이때 중요한 건 어떤 소리를 제공하느냐입니다. i30 N의 ESG는 운전자가 가장 다이내믹하다고 느낄 수 있는 럼블(RUMBLE)음색을 구현했습니다. 덕분에 운전자가 느끼는 드라이빙의 즐거움은 배가됩니다. 이는 소리를 철저히 디자인한 결과입니다. i30 N의 ESG는 인위적인 진동기기 때문에 어색함을 없애는 데 주안점을 둡니다. ESG에서 발생한 소리가 엔진음과 배기음에 조화를 맞출 수 있게 엔진 회전수가 낮을 때는 소리를 작게 내고 높을 땐 크게 내도록 튜닝 됐습니다. 그 결과 엔진음과 배기음에 비례하는 선형적인 스포츠 사운드를 들려줍니다. 그 다음으로는 어떤 소리를 들려줄지에 주안점을 뒀습니다. 현대자동차의 고성능 N을 상징할 수 있는 특색 있는 음색, 거칠고 우렁찬 소리를 구현했고, i30 N의 ESG는 달리고 멈추는 모든 순간에 박진감이 넘치면서도 듣기 좋은 소리를 운전자에게 선사하게 됐습니다. KEY TECH 4. VEV능동가변배기(VEV: Variavle Exhaust Valve) 엔진 반응에 따라 배기 테일파이프 유로를 능동적으로 제어해 주행모드에 따라 서로 다른 배기사운드를 발생시키는 장치 능동가변배기는 고성능차 특유의 우렁찬 배기음을 합법적인 틀 안에서 구현합니다 고성능차가 자신의 존재를 가장 직접적으로 드러내는 요소는 무엇이 있을까요? 바로 배기음입니다. 고성능차에서 우렁차게 뿜어져 나오는 배기음은 사람들의 시선을 단박에 잡아끌고 고성능차임을 인식시킵니다. 하지만 공도에는 소음 규제가 있어 무작정 큰 소리를 내서는 안 됩니다. 또 배기음이 무작정 크다고 해서 인상적인 것도 아닙니다. 즉 고성능차의 배기음은 법규 안에서 듣기 좋은 우렁찬 소리를 내야 합니다. i30 N은 능동가변배기로 그 조건을 만족시켰습니다. i30 N의 능동가변배기는 능동적으로 배기음을 조절하는 장치입니다. 배기가스가 외부로 배출되는 배기구 파이프 끝에는 열리고 닫히는 밸브가 달려있습니다. 평상시에는 막혀 있지만 상황에 딸라 열리기도 합니다. 더 많은 배기가스가 배출될 때 더 큰 배기음을 내는 원리인데요. 엔진반응에 따라 배기음에 관계된 상황이 달라지며 엔진 회전수에 따라 선형적으로 소리를 차별화합니다. 엔진 회전수가 낮을 땐 밸브를 막아 소리를 낮추고 부밍음을 줄여 정숙성을 높입니다. 엔진 회전수가 높을 땐 밸브를 전부 열어 소리를 키웁니다. 가능한 최대한 큰소리로 고성능차의 존재감을 가감 없이 드러냅니다. 주행 모드에 따라 소리의 음질도 변화합니다. 운전자가 취향에 따라 소리를 설정할 수도 있습니다. 일상 주행에서 정숙하게 다니고 싶다면 노멀 모드로 주행하면 됩니다. 조금 더 큰 소리를 원한다면 스포츠 모드로, N모드로 주행하면 더욱 우렁차고 자극적인 소리를 들을 수 있습니다. 뛰어난 동력성능과 핸들링성능에 매칭되는 소리, 운전자가 자신이 밟은 가속페달의 깊이를 확인하고 상승하는 엔진 회전수를 확인하며 미소 지을 수 있는 소리, 다시 말해 운전자가 가속하고 싶은 의지를 자극할 수 있는 듣기 좋은 소리가 i30 N의 배기음입니다. i30 N의 능동가변배기는 운전자는 물론 듣는 사람들의 시선까지 잡아끄는, 지나가는 차량을 뒤돌아보게 만드는 강력한 헤드-턴(Head-Turn) 효과를 자랑합니다. KEY TECH 5. After-Burn Sound후연소사운드(After-Burn Sound) 주행 중 가속페달에서 발을 떼 스로틀 밸브가 닫혔을 때, 경주차의 백파이어와 비슷한 스포츠 사운드를 발생시키는 엔진 제어 후연소사운드는 차가 정차한 순간에도 순식간에 질주할 듯한 청각적 자극을 줍니다 F1 차량이 내달리며 내는 소리는 가히 환상적입니다. 귓가를 찌르는 굉음이 쉴 새 없이 배기구에서 뿜어져 나옵니다. 자세히 보면 배기구에서 불꽃이 일기도 하고, ‘펑’하는 소리도 연속해서 터져나옵니다. 관중은 F1 차량이 가속하며 내는 고음에도 탄성을 내지르지만 감속할 때 불규칙적으로 나는 소리에도 귀를 기울입니다. 후연소 사운드가 가진 마력입니다. 그런데 사실 후연소 사운드는 그런 용도도 아니고 일부러 소리를 내지도 않습니다. F1 차량을 포함한 열이 많이 나는 경주용 차량들이 단점을 극복하기 위해 실행했던 방책에서 어쩔 수 없이 터져나오는 소리입니다. 수많은 고성능 스포츠카들도 같은 이유로 후연소 사운드를 냅니다. 하지만 경주용 차량과 같은 방식으로 후연소 사운드를 낼 순 없습니다. 경주용 차량은 뜨거워진 엔진을 식히기 위해 실린더에 연료를 분사하고 의도적으로 터트리지 않습니다. 엔진만 식힌 연료가 배기가스와 함께 빠져나옵니다. 뜨거워진 연료가 산소와 만나고 이때 불이 붙어 폭발합니다. 후연소 사운드는 그렇게 나는 소리입니다. 안전과 배기규제 등 다양한 법규를 만족해야 하고, 일반 도로를 달려야 하는 i30 N과 같은 고성능차에는 이 같은 기술을 적용하기 어렵습니다. 하지만 i30 N는 다른 방식으로 후연소 사운드를 냅니다. 유럽 지역에 i30 N이 공개된 후 관련 미디어에서 회자되었던 현대자동차의 후연소 사운드 기능은, 운전자의 선택에 따라 연료를 바깥에서 터트리는 대신 안에서 터트립니다. 연료를 폭발 행정 직후의 엔진의 실린더 내부에서 터트립니다. 밸브가 열린 상태라 폭발해도 피스톤을 밀어내는 힘이 생기지 않기 때문입니다. 안에서 폭발하기에 바깥으로 불꽃이 일지도 않습니다. 소리는 경주용 차량과 비슷한 수준입니다. 능동가변배기와 만나 더 크고 자극적인 소리가 됩니다. 후연소 사운드가 만들어지는 과정은 엔진 제어를 통해 이뤄지기에 효율적이기도 합니다. i30 N의 가속페달에서 발을 뗀 순간에도 짜릿한 청각적 즐거움이 생기고 운전자의 가속 의지는 더욱 불타오릅니다. 본 콘텐츠는 개발과정에서 작성되어, 지역별 현지 최종 판매 사양과 일부 상이할 수 있습니다 ▶ 현대자동차그룹 연구개발본부 간행물 R&D STORY ‘i30 N STORY’에서 발췌한 내용입니다
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