기아의 신형 SUV, 스포티지가 지난 7월 출시 이후 1만 5,000대가 넘는 판매량을 기록하며 도심형 SUV의 선구자 다운 인기를 구가하고 있다. 많은 사람들이 역동적이고 과감한 디자인, 차급을 뛰어넘는 고급스러운 실내, 다양한 종류의 파워트레인, 첨단 기능 등을 신형 스포티지의 매력으로 꼽는다. 그중에서도 다양한 파워트레인은 스포티지 만이 갖추고 있는 최대 강점이다. 1.6 가솔린 터보 2WD·4WD, 2.0 디젤 2WD·4WD, 1.6 터보 하이브리드 2WD 등 폭넓은 선택지를 제공해 구매자들의 다양한 라이프 스타일을 충족시키고 있다. 여기에 최근 스포티지 라인업에 추가된 동급 최초의 ‘1.6 터보 하이브리드 4WD’는 스포티지의 매력과 장점을 한층 더 강화한다.
스포티지 하이브리드에 전자식 4WD를 추가한 1.6 터보 하이브리드 4WD는 여러 부분에서 주목할 만하다. 첫 번째는 성능과 효율성이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡았다는 점이다. 최고출력 180마력과 최대토크 27.0kgf·m를 발휘하는 엔진에 최고출력 44.2kW의 모터 힘이 더해져 합산 출력 230마력의 강력한 힘을 네바퀴에 고루 전달하면서도 15.2km/ℓ의 높은 복합 연비를 달성했다. 두 번째는 험로 주행 편의성을 향상시키는 ‘오토 터레인 모드’ 적용이다. 기아 최초로 스포티지에 적용된 오토 터레인 모드는 기존에는 2.0 디젤 4WD 모델 선택 시에만 적용 가능했으나, 이번에 출시된 1.6 터보 하이브리드 4WD도 디젤 모델과 동일하게 오토 터레인 모드를 제공한다. 뿐만 아니라 1.6 터보 하이브리드 4WD는 둔턱 통과 시 편안한 승차감을 구현하는 ‘E-Ride’ 주행 신기술이 기본 적용되어 있다. 따라서 아웃도어와 어반 라이프의 균형을 중시하는 구매자의 라이프 스타일을 충족시켜줄 것으로 예상된다.
그렇다면 이런 혁신적인 기능들은 어떤 과정을 거쳐 완성됐을까? 5세대 스포티지 프로젝트의 개발 담당인 남상호 책임연구원을 직접 만나 오토 터레인 모드와 E-Ride의 개발 배경 및 특징에 대해 알아봤다.
Q. 신형 스포티지에 적용된 오토 터레인 모드는 어떤 기능인가?
오토 터레인 모드는 스포티지의 인공지능 시스템이 여러 센서를 통해 얻은 실제 주행 데이터와 사전 학습 데이터를 바탕으로, 스스로 노면을 감지해 자동으로 적합한 터레인 모드를 설정하는 기능이다. 기본적으로 사전 학습된 데이터에 휠 센서, 종가속도 센서, 엔진회전수와 토크, 제동 슬립 양을 통해 얻은 실주행 데이터가 더해진다. 이후에는 인공지능이 모든 데이터를 종합적으로 연산해 노면을 분석한 후, 이를 통제하는 로직을 실시간으로 만들어낸다. 해당 로직을 바탕으로 4WD, 엔진과 변속기가 포함된 파워트레인, 주행안정장치 등을 통합 제어해 최적화된 주행 솔루션을 제공한다.
Q. 신형 스포티지에 오토 터레인 모드를 최초로 적용하게 배경과 이유가 궁금하다.
신형 스포티지 개발 시, 기존 터레인 모드 기능을 뛰어 넘어 고객에게 보다 새로운 가치를 제공하기 위해 많은 고민을 했다. 캠핑 및 레저 활동 인구가 증가하고 있는 사회적 배경을 반영해 아웃도어 성능을 강조하기 위한 신기술 또한 보여주고 싶었다. SUV에 특화된 주행 성능과 감성을 부각시키고, 어떻게 하면 운전자가 좀 더 편하고 자유롭게 SUV에 특화된 성능과 아웃도어 요소들을 즐길 수 있을지 고민했다.
한편, 기존의 터레인 모드는 어떤 기능을 쓰기 위해 버튼을 누르는 재미가 있었다. 그러나 운전자 입장에서 ‘가끔은 버튼을 직접 누르지 않아도 어떤 기능이 알아서 구현된다면 또 어떤 경험이 될 수 있을까’ 하는 점을 고민해봤다. 오토 터레인 모드의 개발은 바로 이런 생각에서 시작된 것이기도 하다.
Q. 최근 들어 여러 SUV에 터레인 모드가 탑재되고 있는데, 스포티지에 적용된 오토 터레인 모드가 기존 기능과 차별화되는 점은 무엇일까?
쉽게 말해 모하비, 쏘렌토 등 기아의 상위 차급 SUV에 적용되던 터레인 모드에 오토 기능을 추가한 것이다. 기존 터레인 모드는 모드 스위치를 누른 후 다이얼을 돌려 스노/샌드/머드 모드 중 하나를 선택해야만 했다. 반면 오토 터레인 모드를 쓰기 위해서는 센터콘솔에 위치한 버튼을 한 번 누르기만 하면 된다. 운전자가 추가 조작을 하지 않아도 시스템이 자동으로 터레인 모드를 구현하기 때문에 기존 기능보다 편의성이 증대된다는 점에서 차별성이 있다.
뿐만 아니라 별도의 하드웨어 추가 없이 지능화, 고도화된 소프트웨어를 이용한다는 점에서도 차별화된다. 중형급 이상의 SUV 구매자들은 생각 외로 오프로드 성능에 대한 기대감이 높다. 스포티지의 오토 터레인 모드는 여기서 한발 더 나아가 인공지능과 지능화된 소프트웨어를 적용하고 기존 하드웨어를 최적화해 구매자들의 더 높은 욕구를 충족시키고자 한다는 점에서 차이가 있다.
Q. 오토 터레인 모드는 기능 확장과 발전 가능성이 높아 보인다. 향후 계획은 어떻게 될까?
오토 터레인 모드 기능 구현을 위한 로직은 현재로서는 스포티지 2.0 디젤 4WD와 1.6 터보 하이브리드 4WD 전용 사양이다. 하지만 이 로직을 여러 차종에 적용할 수 있도록 데이터베이스화 하고 있고, 이후 출시되는 SUV에도 해당 차종에 맞는 로직을 탑재한 오토 터레인 모드를 탑재하기 위해 검토 중이다. 무엇보다 오토 터레인 모드에 쓰인 기술의 활용 가치가 높다고 생각한다. 기본적으로 오토 터레인 모드는 머신러닝을 기반으로 하기에 주행 데이터가 쌓이면 쌓일수록 활용 가치가 극대화된다. 향후 이 같은 기술과 노하우를 바탕으로, 다양한 주행 환경에 맞춰 자동으로 최적화된 주행 프로그램을 제공하는 기술 등을 개발할 수 있을 것이라 예상한다.
Q. 스포티지를 통해 새롭게 선보이는 E-Ride는 어떤 기능이며 어떤 상황에서 장점을 발휘할까?
자동차는 일반적으로 과속방지턱 같은 둔턱을 넘을 때 전륜과 후륜이 각각 다른 타이밍에 충격을 받는다. 노면에 의한 충격은 물론, 이런 타이밍 차이로 인해 탑승자들은 차의 앞뒤가 마치 시소처럼 흔들리고 출렁거리는 피칭(Pitching) 현상을 경험한다. 스포티지에 적용된 E-Ride는 둔턱을 넘을 때 발생하는 이러한 움직임을 상쇄하기 위해 하이브리드 자동차의 구동 모터로 역방향의 움직임을 만들어내는, 단순하면서도 실용적인 기술이다. 기본적으로 E-Ride는 앞뒤 회전 방향을 전자적으로 제어하기 용이한 모터의 특성을 이용하기 때문에 스포티지 하이브리드에 적용된다.
Q. E-Ride를 개발하게 된 이유와 배경이 궁금하다.
도심 도로 곳곳에 설치된 과속방지턱을 최저 지상고와 무게 중심이 상대적으로 높은 SUV로 통과하면 피칭 현상이 세단보다 심하게 발생한다. 이 같은 움직임 때문에 SUV에 탑승한 운전자와 동승자는 불편한 승차감을 느낄 수밖에 없다. E-Ride는 바로 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 기능을 개발해보자는 생각에서 시작됐다.
하이브리드 SUV만의 특화된 기능을 만들어보자는 이유도 있었다. 과거의 SUV는 디젤 엔진의 강력한 토크, 지형에 구애 받지 않는 강한 주파력 등이 매력이었다. 그리고 이 같은 특성을 하이브리드 버전의 스포티지에서도 구현하고자 했다. 하이브리드 자동차가 단순히 연비만을 지향하는 것이 아니라 전통적인 SUV가 지닌 강력한 성능을 자랑하면서도 승차감까지 좋을 수 있다는 걸 보여주고 싶었다. 스포티지 하이브리드에 적용된 E-Ride는 이런 목적을 충족하기 위한 신기술이다.
Q. E-Ride는 어떤 과정을 거쳐 피칭을 상쇄하나? 기능 구현 과정에 대한 설명 부탁한다.
E-Ride는 가장 먼저 휠 센서, 종가속도 및 가속도 센서 등을 통해 자동차의 움직임을 인식한다. 이후 센서 정보를 ECU(Engine Control Unit)와 함께 통합적으로 연산한다. 그렇게 둔턱에 진입할 때, 휠 센서와 종가속도 센서가 일반 노면과 다른 차의 운동 방향을 감지해 HCU(Hybrid Control Unit)에 신호를 보내고, 하이브리드 구동 모터가 순간적으로 가/감속을 수행한다.
가령 차체가 위로 들리는 상방 피칭이 발생하면 전기모터를 역방향으로 부드럽게 회전시킨다. 감속할 때 관성에 의해 차체가 가라앉는 원리를 이용한 것이다. 이렇게 하면 과속방지턱 통과 시 순간적으로 차체가 들리는 움직임을 상쇄할 수 있다. 반대로 과속방지턱을 통과하며 차체가 아래로 가라 앉는 하방 피칭 발생 시에는 모터를 전진 방향으로 회전시킨다. 가속 시 차체가 위로 들리는 움직임을 이용하는 원리다. E-Ride의 이 같은 움직임은 앞, 뒤 바퀴가 과속방지턱을 통과할 때마다 동일하게 작용한다.
이처럼 여러 센서로 차의 움직임을 순간적으로 파악하고 모터를 부드럽게 제어하면 피칭 현상을 최대한 억제해 승차감을 향상시킬 수 있다. 자체 실험 결과 약 40km/h의 속도로 높이 12cm, 길이 6m의 넓은 과속방지턱 통과 시 상방 8.7%, 하방 16.8%의 피치 거동을 억제하는 것을 확인했다. 물론, E-Ride는 대형 과속방지턱 뿐만 아니라 도로에서 흔히 만날 수 있는 소형 과속방지턱에서도 효과를 발휘한다.
Q. 과속방지턱을 천천히 넘는 운전자도 있지만 과격하고 빠르게 넘는 운전자도 있다. 그에 대응하기 위해서는 E-Ride의 작동 속도가 매우 빨라야 할 것 같다. E-Ride의 실제 반응 속도는 어떨까?
자체 조사 결과 평균적인 운전자는 최대 40km/h 속도 범위 내에서 과속방지턱을 통과하는 것으로 나타났다. 그래서 이 속도 범위에서 E-Ride가 최적화된 성능을 보이도록 튜닝했다. 차체 각 부분의 신호 전달 속도가 너무 빨라도 최적화된 움직임이 나타나지 않기에 여러 연구 끝에 지금의 움직임을 완성했다. 다만 20~75km/h 외에 속도, 급가속, 급제동, 경사로, 미끄러운 노면, 트레일러 견인 등 예외적 상황에서는 E-Ride 작동이 제한적일 수 있다.
Q. E-Ride의 개념을 응용한 새로운 기술이나 기능이 개발될 가능성은 없을까?
E-Ride를 개발하는 과정 중 기준 설정에 대해 많은 고민을 했다. 둔턱에 대한 정의와 기준 등을 설정하는 것이 어려웠다. 도로 위의 다양한 상황에 최적화된 값을 설정하기 위해 튜닝을 거듭해야만 했다. 이렇게 완성된 E-Ride는 향후 자동차 상태를 인식하는 센서, 그리고 주변 상황을 인지하는 카메라 기술의 진화와 맞물려 고도화된 주행 안정 관련 기술로 발전할 것이다. 현재로서는 SUV에서 약점으로 꼽히는 피칭 현상 개선에 E-Ride가 활용되고 있지만 미래에는 고급 세단을 포함해 모터가 탑재된 전동화 자동차에서 승차감 개선 기술로 더욱 진화할 것으로 기대하고 있다. 그렇게 된다면 해당 기술 적용 유무에 따른 승차감의 차이를 더욱 극적으로 보여줄 수 있을 거라고 생각한다.
지금까지 살펴본 것처럼 스포티지는 오토 터레인 모드와 E-Ride를 통해 차별화된 주행 환경을 제공한다. 작은 것 하나도 소홀히 하지 않고 구매자에게 새로운 경험을 제공하고자 하는 노력이 있었기에 두 기능이 탄생할 수 있었다. 오토 터레인 모드와 E-Ride를 동시에 품은 스포티지 터보 하이브리드 4WD가 더욱 기대되는 것은 바로 이런 이유 때문일 것이다.
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