오토기어의 GV60 관련 여러 테스트를 보고" +263 [36]

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현기차로는 

GV60 퍼포먼스, 아이오닉5, 쏘울EV, 코나EV, 니로EV

를 다 타봤던 사람입니다.

 

그동안 이슈되는 걸 그냥 보고도 귀찮아서 글을 안 쓰고 있었는데....아 이건 좀 아닌 듯 싶어서 그냥 변덕스럽게 글을 씁니다.

 

그동안 여러 이슈들을 보면서...오토기어 쪽에는 몇차례 댓글을 남겼는데, 아주 친절하게 삭제를 하시더군요 ^_^...그것도 몇 차례나.

GV60 관련해서도 글을 썼었는데...긴말 안 하겠습니다.

좀 사람이 말을 하면 어느 정도 예의는 있어야 하는 것 아닌가 싶어서.

그래서 다소 객관적이지 않고 주관이 들어간 게시글일 수도 있음은 양해 바라겠습니다.

 

 

오토뷰 의견과 유사하게, GV60 퍼포먼스를 타면서 느꼈던 당혹감 (고속 선회 시 불안정한 움직임)을 체감한 사람으로써 글을 써봅니다.

오토뷰와는 아무 관련 없고...차량 관련해서 개발하고 있는 사람 정도로만 생각하시면 됩니다.

 

 

 

일단 GV60 후륜은 모르겠지만, GV60 퍼포먼스 기준으로 서스펜션 세팅은 무른 편입니다. 모든 문제의 시작은 여기부터라고 생각합니다.

GV60 후륜이나 아이오닉5에서라면야 일반적으로 문제가 안 되는 세팅일 것 같은데, 적어도 GV60 퍼포먼스 기준으론 출력 대비 완성도 떨어지는 서스펜션 세팅이라고 봅니다.

 

 

오토기어 무스 테스트, 슬라럼 테스트에서 아이오닉5나 GV60에서 공통적으로 전면부 외측이 상하로 리바운드를 한차례 하는 걸 볼 수 있습니다.

이게 의미하는 것은 차량이 선회를 할 때, 차체가 잡아준게 아니라 타이어가 잡아줬다는 의미입니다.

차량이 선회를 하며 원심력을 받을 때, 차량 외측(좌선회 시엔 차량 우측)에서 차량을 지탱하는 건 우측의 서스펜션과 타이어입니다.

차량의 서스펜션이 원심력으로 인해 롤링이 발생하는데, 롤링이 과도하게 발생해서 그 충격으로 한차례 리바운드를 하는데 차가 안 밀린 건 타이어가 그립을 잡아줬기 떄문입니다.

i4의 경우, 무스 테스트를 보면 차량이 옆으로 조금 더 날라가지만 리바운드는 볼 수 없습니다. 타이어, 중량 등이 다르기 때문에 1:1 비교는 못 합니다만, i4는 상대적으로 서스펜션이 강하기 때문에 롤링 허용치가 낮고 그로 인해 좌우 타이어에 균등하게 코너링 포스를 분배하는 형태가 되는 겁니다.

 

차량 개발을 함에 있어, 타이어와 차량은 같이 묶고 들어가는 것이고 해당 타이어 세팅을 기준으로 모든 설계가 이뤄지는 건 맞습니다. 그런데 본질적으로 차량 자신이 해야할 일을 타이어에 전가하는 형태가 바람직하다고 전 생각할 수 없습니다.

왜냐? 타이어가 일을 못 하는 순간, 그냥 망하는 겁니다.

 

i4가 차량의 거동이 조향에 비례해서 선형적으로 날라가는 경향이 나타난다면, GV60은 대부분의 영역에서 비슷한 느낌으로 잘 잡아줄겁니다. 타이어가 그립을 안 놓으니깐.

그런데? 어느 임계를 넘어가는 순간(타이어가 일을 못 하는 순간)이 되버리면 갑작스럽게 차량 성격이 변하는 겁니다. 혼다 S2000이 V-TECH 엔진이 고rpm에서 갑자기 토크가 터지면서 과부제조기 별명을 들었던 것도, 갑자기 차량 성격이 변하기 때문입니다.

 

 

전 도대체 차량이 조향을 하면서 저렇게 격하게 리바운드 하는 현상을 보고도, 문제가 없다. 차량 잘 선회하네. 라고 이야기를 하는게...맞는건가 싶거든요.

대부분의 환경에서야 문제 없을 겁니다. 그런데 타이어가 그립을 잃기 쉬운 환경에서 무른 서스펜션 세팅은 글쎄요....GV60 후륜에선 사실 큰 문제가 아니라고 생각을 하긴 합니다만, 서스펜션 세팅을 딱히 바꿨을 것 같지도 않고...400 마력이 넘어가는 GV60에선 이런 세팅은 좀 너무한 것 같습니다.

 

 

차량에 리바운드 현상을 허용해주는 설계를 해야 하는건, GV60 퍼포먼스와 같은 고출력 차량이 아니라 오프로드 차량입니다.

차량의 현가 특성을 결정짓는 건 아래와 같은 수식으로 표현됩니다.

 

mx'' + cx' + kx = F(x)  <- ' 표시는 미분을 했다고 보시면 됩니다..

 

보통 여기서 댐핑값과 F(x)=0 으로 두고 없애서, 고유진동수를 표현하면 f_natural frequecy = sqrt(k/m) 형태로 표현이 됩니다.

서스펜션 세팅이 강하면 고유진동수가 올라가고,

질량(현가하질량...사실 정확하게 말하면 현가상질량과 현가하질량의 비율로 생각하는게 더 이치에 맞습니다.)이 커지면 고유진동수가 내려갑니다.

 

고유진동수를 그대로 놓고, 이번엔 damping을 고려를 해보면, 아주 재밌는 현상이 발생하는데 고유진동수 근처에선 진폭이 커지고, 고유진동수의 1.4 배 가량을 기준으로 주파수가 올라가면 해당 주파수부턴 진동 전달량이 줄어듭니다. 반대로 1.4 배 미만의 영역에선 진폭이 커지는 경향이 있구요.

 

오프로드 차량의 경우, 상대적으로 속도가 느리고 타이어가 커져야 하고(질량이 크고) 외부 노면조건이 포장도로 대비 진동원이 듬성듬성 있다보니 고유진동수를 최대한 낮춰야 승차감이 나옵니다. 말랑말랑한 세팅이 되어야 하는 이유입니다.

 

위의 이야기를 고스란히 거꾸로하면, 고속으로 달리고, 포장도로(잔요철이 상대적으로 더 많은<-오프로드는 파장이 길고, 온로드는 파장이 짧다고 생각하시면 됩니다.) 환경에서 달리는 차량은 오프로드 대비 승차감에서 희생할게 적으니 고속의 환경(측풍, 급작스런 선회)에서 성능을 만족하는데엔 스프링 강성을 높이는 것이 유리하다는 겁니다.

 

 

 

 

원선회 테스트도 보여주는데, 지금 논란이 되는 GV60의 후륜 뒷털림 현상 보는데엔 큰 의미가 없습니다. 이건 steady state 조건에 가깝고 이걸론 오토뷰에서 이야기하는 현상과는 동떨어져 있거든요.

대신 오버, 언더, 뉴트럴 스티어 특성은 제대로 볼 수 있는 테스트이긴 합니다.

그런데 동영상을 보다가 참 이해가 안 가는게...

 

처음에 제조사는 오버 성향으로 차량을 만든다라고 했다가, 오토뷰에서 모든 제조사는 약언더 세팅으로 한다. 란 이야기를 하고 왜 이야기를 바꾸는 건지 모르겠네요. 제가 잘못 본건지, 들은건지.

 

뭐 그거야 그렇다 치고, 전륜 후륜에서의 차량 거동 특성은 테스트 결과대로 나오는게 물리적으로 당연한건데...

세단형인 i4 대비 GV60 도 뉴트럴 한계속도가 비슷하다.대단하다 이야기를 하는데 아무 의미없는 소리입니다. 중량이 i4가 300 kg 가까이 무겁다면서요...

GV60이 롤링을 크게 허용하는 세팅 때문에 한계속도가 더 높을 수가 없는 겁니다. 물론 타이어 급 차이에서 깎아먹는 요소가 추가적으로 있구요.

 

 

타이어는 강체가 아닙니다. 고무라고 생각해보면, 힘에 의해서 노면과 맞닿는 부위의 타이어 자체가 변형이 생깁니다.

뉴트럴이라고 하는 영역을 벗어나면 조향을 무게중심보다 앞에서 하는데, 미끌렸다 접지가 다시 생겼다 하는 과정에서 차량은 관성 그대로 직진하려다보니 언더가 나는 것이고, 이건 사실 제조사에서 약언더로 세팅합니다...라고 말하는 건 그냥 물리현상을 말하는 것에 가깝습니다. 부싱류나 애커만 조향 각도 세팅을 할 때 약간의 기믹을 통해 언더 세팅을 일부 조정할 수는 있긴 합니다만...

 

 

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이젠 GV60의 고속주행 영상과 관련해서 이야기를 해보겠습니다....

고속 영역에서 배터리 열관리를 잘한다고 극찬을 하는데, 아무리 봐도 그냥 노멀한, 현대차가 현대차한 설계를 안 벗어났는데 뭘 보고 그런 이야기를 하는지 도통 이해가 안 가더군요.

 

400 마력 차량...그냥 편하게 300 kW라고 하겠습니다.

내연차량은 열효율 33 %라고 보면, 600 kW가 발열량입니다.

전기차량은 배터리에서 모터까지 전체 효율을 진짜 적게 잡아서 66 % 라고 보면 150 kW가 발열량입니다.

애당초 발열량 자체가 1/4 수준입니다.

물론 큰 차이가 있긴 합니다.

엔진 냉각수온은 100 도씨가 넘어가는 영역까지 있고, 배터리는 40 도씨 이내로 맞춰야 합니다.

아주 더운 여름철에 외기가 45 도씨라고 해봅시다.

엔진은 그냥 공냉을 하면 되는데, 전기차량은 배터리 열을 식혀야 하는데, 바깥 온도가 더 높다보니 내연차량과 같은 설계를 해선 방법이 없습니다.

해서, 히트펌프 시스템을 통해 배터리 폐열의 온도를 60도씨, 70도씨까지 올린 다음에 외기로 뿌려줘야 합니다.

 

열전달량은 대류열전달계수, 라디에이터면적, 온도차에 따라 결정됩니다. 온도차만 뺴고 나머지는 동일하다고 볼 때,

내연차량은 55 도씨, 전기차량은 15~20 도씨 차이가 납니다.

이렇게 계산을 해봐도 전기차량에 필요한 라디에이터 면적이 작네요?

(물론 실제로는 압축기가 한 일량을 더해야 하니 그 차이는 줄어듭니다.)

 

대충 퉁쳐서, 내연기관 차량과 전기차량에 필요한 라디에이터 크기는 큰 차이가 없다는 말입니다.

 

그런데...400 마력 넘어가는 차량에서 30도씨 조건에서 200 km 항속 주행 시 오버히팅으로 출력제한 걸리는 차량이 있나요?

외기온도 30도씨 조건이 극한 조건이 아닙니다. 다카르 랠리 같은 조건이 진짜 극한 조건이지.

외기 30도 조건에서 10분간 주행 시에 배터리 온도가 계속 오르고, 셀 간 온도가 5도씨 차이가 났다는 건......'적당히' 설계했단 뜻입니다.

현대가 기술력이 없어서 그렇게 하진 않았을 거고...그냥 200 km로 10~15분 계속 달리면 되지. 뭐 오버스펙이 필요한가?

그럴 사람들은 이 차를 애당초 안 사지.

 

딱 현대차가 하던 마인드에서 안 벗어난 설계 그대로 설계를 했다고 보여지는 겁니다. 비용을 고려할 때 최적효율의 지점을 잡고 벗어나지 않는 설계. 

그런데 공학적으론 평범한 설계인겁니다.

고출력 차량에 맞는 설계가 아니라, 그냥  평범한 차량에 맞는 설계.

 

배터리 셀 온도편차가 5 K 난 것도....그냥 평범한 겁니다.

애당초 E-GMP 설계를 하면서 냉각회로를 직렬로 깔고, 배터리 팩 하부에 흐르게 하면 배터리 셀 상하간 온도차이가 무조건적으로 발생할 수밖에 없는 설계인 겁니다. 그냥 냉각수유량 적당히 많이 흘려주면 되는거에요.

 

미친 설계를 한다고 하면, 히트파이프를 파우치 사이에 박아넣는다거나 TGP 같은 걸로 파우치 전열면에서 상변화를 통해 바로 열을 뺸다거나 해서 셀 간 온도 편차 자체를 거의 0에 가깝게 만든다든지 이런 설계인거죠.

 

그냥 일반적인....기성품 수준에서 효율, 가격을 고려해서 최적점으로 만들어 내고 있는 현기차인 겁니다.

양산차 중에선 현대차가 엄청나게 대단한 걸 해오고 있는건 맞는데, 공학적으로 볼 때 엄청나다?는 아니란 겁니다.

차라리 이런 걸 높게 평가해주면 맞는 표현인건데.....

 

지금 이야기가 현대차가 못 한다는 소리가 절대 아닙니다.

실력은 있는데, 그냥 딱 적당히 버무려서 내놓는걸....칭찬을 해야 맞는건지 모르겠네요.