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메르세데스, 주행거리 극대화에 성공하다!

2022.08.23

 

메르세데스 비전 EQXX는 가장 효율적인 메르세데스다. 지난 4월 5일 화요일, 이 실험적 콘셉트카는 탄생지인 독일 슈투트가르트에서 해발고도 2109m인 스위스의 고트하르트 패스를 지나 프랑스 리비에라까지 총 1007km를 단 한 번의 100kWh 배터리 충전으로 주행했다.

 

평균속도는 시속 90km였고 각종 교통법규와 제한속도는 다 지켰다. 아우토반의 속도 무제한 구간에서는 최고속도 시속 140km를 찍었다. 중간에 2번의 휴식(15분)을 제외하고는 88%의 배터리를 소모하며 프랑스 카시에 도착했다. 도착했을 때 잔여 주행가능거리는 140km였다(독일 TUV 관계자의 공식 인정도 받았다).

 

그 후 EQXX를 디자인한 니스 디자인 센터에 가서 이 차가 어떻게 만들어졌는지, 그리고 EQC 세단도 이와 비슷한 결과를 얻어내기 위해 현재 어느 수준에 도달해 있는지 확인할 수 있었다.

 

 

EQXX 팀의 목표는 100km를 달리는 데 한 자릿수 kWh를 소비하는 것이다. 리비에라를 지나올 때 100km당 8.7kWh를 썼다. EQXX 팀은 높은 속도에서 이렇게 적은 양의 배터리를 소모할 수 있다는 데 큰 의의를 두었다. 사용하는 에너지 중 62%는 공기역학을 극대화하기 위해 쓰고 20%는 무게와 주행저항을 극복하기 위해, 그리고 나머지 18%는 구동계 손실을 보완하기 위해 쓰인다.

 

프런트 휠은 주로 공기항력의 1/3을 만든다. 이걸 고치는 가장 쉽지만 모양 빠지는 방법은 휠을 스커트나 스패츠 안으로 집어넣는 것이지만 디자인 팀은 휠 드래그를 최소화할 수 있는 매끄러우면서 동시에 따로 통풍구가 없는 휠 커버를 만들어냈다. 타이어 사이드월 주변 윤곽을 확고히 했고, 모든 로고는 타이어 고무에 새겼다.

 

그리고 리어 휠은 프런트 휠보다 2인치 더 밀어 넣어 프런트 휠의 ‘바람 그림자’가 될 수 있도록 했다. 차 윗부분은 뒤쪽으로 날렵하게 떨어지는 형태로 공기역학에 도움을 주지만 그 대신 뒷좌석의 어깨공간은 줄어들었다.

 

“이 스타일리시한 세단은 알프스를 넘어 아우토반에서 시속 140km로 내달렸다. 그리고 1000km 거리를 완주한 뒤에도 100kWh 배터리팩에는 아직 잔량이 남아 있었다.”

 

공기역학의 또 다른 발전은 리어 디퓨저(메르세데스에 따르면 공기저항계수를 0.01 정도 줄이는 효과가 있다)인데, 203.2mm 길이에 3도 꺾여 시속 56km 이상으로 달리면 차의 테일이 공기흐름을 갈라 드래그를 최소화한다. 나머지는 일반 차와 비슷하다.

 

차 하부와 A필러는 매끄럽고, 사이드미러는 공기역학적으로 더 작아졌으며, 하부 쿨링 플레이트는 차 밑으로 지나가는 공기에 열기를 내보내 온도를 조절한다. 그래서 내부 라디에이터는 그저 온도 조절이나 에어컨으로만 사용하면 된다. 또한 하부 셔터 그릴 사이로 바람이 들어가 후드 벤트로 빠져나온다. 그 결과 공기저항계수를 0.17 이하로 낮추고 최종적으로 2.10㎡ 면적의 전면부 공기저항계수를 EQS 세단보다 29% 낮췄다.

 

메르세데스는 EQXX의 차체 무게가 1755kg이며, 75kWh 배터리를 장착한 테슬라 모델3 롱레인지의 무게인 1770kg(2017년 측정값)보다 살짝 가볍다고 했다.

 

 

 

가벼운 무게는 수동냉각의 에너지 밀도가 더 높은 배터리팩 덕분이기도 하다. 원 박스 충전기와 컨트롤러를 포함해 494kg인데, 테슬라 모델3의 능동냉각 75kWh 배터리팩과 무게가 거의 비슷하다. 차체는 후면을 메가 캐스팅으로 만들어 테슬라 모델Y와는 다른 ‘바이오닉 디자인’을 완성했다.

 

Z브러시(Brush)라는 디지털 조각 소프트웨어를 사용해(드림웍스가 <슈렉>을 만들었던 것처럼) 메가 캐스팅, 전면 캐스트 쇼크타워, 후면 다이캐스트 뒤 숄더 벨트 앵커, 그리고 3D 프린팅 알루미늄 와이퍼 모터를 만들었다.

 

이런 부품들은 필요한 곳에만 금속을 사용했고 압력이 가해지지 않는 부분에는 경량화를 위해 구멍을 뚫었다. 그리고 필요에 따라 폐기물로 만든 UBX 폴리머 패널로 이 구멍을 막았다. 복합재료 스프링과 후면 탄소섬유 모터 캐리어, 그리고 알루미늄 브레이크 로터도 있다.

 

화려한 인테리어는 친환경 소재를 사용했다. 대나무로 만든 카펫이나 대장균으로 만든 인공 실크도 포함된다

 

메르세데스는 배터리와 모터에 대한 세부 사양을 밝히진 않았다. 그 대신 900V로 운영되어 전류의 세기를 줄이고 사이즈와 질량, 그리고 전반적 시스템 손실을 고정하려 했다는 점은 공개했다. 배터리는 아직 니켈-망간-코발트를 사용해 고규소 양극을 발생시켜 주입한 에너지 95%를 추진력으로 전환시킨다고 한다(90%가 일반적이다).

 

메르세데스가 개발한 241마력의 eATS 2.0 기반 모터는 새로운 고정자 권선 레버리징 포뮬러 E 기술을 가져와 로터 주변에 더 많은 구리를 설치함으로써 더 큰 동력과 효율성을 낸다. 지붕과 후면 유리창은 25% 효율의 1.8㎡ 광전지 패널을 사용해 인포테인먼트 장치 및 추진력에 관여하지 않는 시스템에 파워를 공급한다. 그래서 햇살 좋은 날에는 주행거리를 25km 늘려준다.

 

단 18개월 만에 아예 처음부터 모든 것을 만들어낸 차라고 하기에는 양산 준비가 다 되어 있는 차같이 느껴졌다. 8K 화질 47.5인치 일체형 마이크로 LED 스크린은 계기반 전체를 차지해 내비게이션과 직감적 인터페이스 및 즉각적인 반응을 보였다.

 

 

거대한 스크린에서는 각종 신기한 엔지니어링과 에코 코칭 정보를 게임 그래픽으로 보여줬다. 태양 입사각이나 풍향도 계산해 태양에너지를 얼마나 얻을 수 있는지 정확히 알 수 있고 공기역학 효과, 도로 경사도, 도로상황 예측 등을 즉각적으로 측정해 주행가능거리를 알려준다.

 

인테리어 디자인은 눈이 휘둥그레지는 콘셉트카와 같은 동시에 고급스러움까지 맞추려 노력 중이다. 소음과 진동은 조금 더 줄이면 좋겠지만 요철 구간을 지나갈 때 서스펜션이 편안하게 흡수해주었다. 코너링도 깔끔하게 잘 해낸다. 퍼포먼스 면에서는 테슬라 모델3 싱글모터와 비슷했다.

 

단점을 말하자면 ‘퍼스널 리스닝’을 제공해준다는 헤드레스트의 스피커가 버메스터 브랜드에 걸맞지 않은 품질이었다는 것, 그리고 뒷좌석은 거의 사용할 수 없다는 것이다. 또 차에 올라타려면 낮은 차체 때문에 몸을 숙여야 한다.

 

저항계수를 낮추는 게 디자인 팀의 가장 큰 고민이다. 외형이 조금 더 평범해지는 걸 감수하더라도 말이다

 

EQXX의 크기는 조만간 출시할 MMA(메르세데스 모듈형 아키텍처) 구조 C-클래스와 같지만 양산 버전의 배터리 용량은 100kWh까지는 안 될 것 같다. 루프를 높이고 후면 트랙이나 상부를 넓혀 뒷좌석에 공간을 좀 더 주게 된다면 아무래도 공기역학 성능은 다소 손해 볼 수밖에 없을 것이다.

 

엔지니어들은 EQXX 기술이 1/3은 양산 준비 완료, 1/3은 곧 완성될 것이고 1/3은 실험 중이라 했다. 양산차에서 과연 벤트 없는 휠과 알루미늄 로터가 내구성 시험을 통과할 수 있을지 모르겠다. 수동냉각 배터리는 100kW 충전으로 제한되는데 이렇게 되면 상업용으로는 부족하다.

 

마지막으로 공기저항계수를 좀 더 낮춰 A필러에 레인 거터를 설치하고, 미러도 사이즈와 빗물 차단 요건에 맞춰야 한다. 그래도 내부가 이렇게 멋있으니 100kWh로 724km를 달릴 수 있다면 성공적일 것 같다.

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : 프랭크 마커스PHOTO :

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