2022.10.18 제네시스
제네시스 최초의 전용 전기차 GV60, 제작 과정 영상 공개
전기차 전용 플랫폼으로 탄생한 제네시스의 럭셔리 전기차 GV60의 제작 과정을 담은 영상이 공개됐다. 영상을 통해 럭셔리 전동화 시대를 선도하는 GV60의 제작 공정과 특징에 대해 살펴봤다.
GV60는 럭셔리 브랜드 제네시스의 전동화 방향성이 담긴 첫 번째 전용 전기차다. 때문에 여러 부분에서 기존 전기차와는 다른 특별한 모습을 보여준다. 제네시스의 디자인 정체성인 역동적인 우아함(Athletic Elegance)을 바탕으로 한 쿠페형 CUV 스타일과 다양한 첨단 기능이 대표적이다.
사용자 편의성 측면에서도 GV60는 기존 전기차와 차별화 된다. 이번에 공개된 제작 과정 영상에서도 GV60의 이런 특징이 잘 드러난다. 역동적이고 우아한 디자인이 반영된 차체가 완성되는 과정은 물론, 구동과 충전을 담당하는 PE 시스템(Power Electric System), ICCU(Integrated Charging Control Units) 및 배터리, 페이스 커넥트, 무선 충전 기능, 부스트 모드 등 GV60를 구성하는 핵심 요소의 제조 공정을 생생하게 확인할 수 있는 것이다. 다양한 부분에서 럭셔리 전용 전기차로서의 모습과 새로운 사용자 경험을 제공하는 GV60의 첨단 제작 과정을 살펴봤다.
GV60의 역동적이고 우아한 디자인을 완성하는 공정
GV60의 제작 영상은 강철이 차체 패널로 바뀌는 스탬핑(Stamping) 공정으로 시작한다. 영상에서는 공장 내 가득 쌓여 있는 강철 코일을 로봇팔이 철판으로 펼친 뒤, 강한 압력으로 성형해 도어 프레임과 리어 펜더 등 GV60의 측면을 구성하는 패널로 가공한다. 이 공정에서 사람의 개입은 전혀 없다. 강철 코일의 운반, 스탬핑, 프레임과 패널의 이동과 정렬 등이 모두 첨단 자동화 공정으로 진행된다.
자동화 공정으로 완성된 GV60의 차체 프레임과 패널은 이후 용접 공정을 거쳐 BIW(Body In White)가 된다. 여기서 말하는 BIW란, 금속 프레임과 패널이 조립 및 용접으로 하나가 되어 도색 전 상태로 완성되는 것을 의미한다. 물론 이 과정에서도 사람은 개입하지 않는다. 일사불란하게 움직이는 로봇팔들이 불꽃을 튀기며 각각의 부품을 용접한 뒤, 순식간에 BIW 상태로 완성시킨다.
다음은 도색 공정이다. 도색 공정은 다양한 컬러로 제공되는 도장의 품질 유지를 위해 로봇팔이 진행한다. 이후 도색 검수 과정에서는 사람이 개입한다. GV60의 도색이 완벽하게 이뤄졌는지 사람이 직접 눈으로 확인하고 손으로 만져 확인하는 것이다. 이것으로 GV60의 외형을 완성시키는 과정은 마무리 된다.
GV60의 핵심, PE 시스템과 ICCU 조립 공정
이후 공정은 GV60에서 가장 핵심적인 부분인 PE 시스템의 조립이다. PE 시스템은 내연기관 자동차의 파워트레인을 대체하는 전기차 구동 장치로, 구동에 필요한 모터, 동력을 차량에 필요한 토크와 속도로 변환해 전달하는 감속기, 전력을 변환해 모터의 토크를 제어하는 인버터가 일체화된 것이 특징이다. 이로 인해 GV60의 PE 시스템은 크기와 무게가 기존 시스템 대비 크게 줄었다.
PE 시스템의 조립 공정은 모터 코일부터 시작된다. 일반적으로 구동 모터는 영구자석이 있는 회전자, 코일이 감겨 있는 고정자로 구성된다. 이 고정자에 코일을 촘촘하게 감을수록 효율이 증가한다. 때문에 코일 하나하나를 가공한 뒤 여러 개의 코일을 엮는 모든 과정은 로봇에 의해 이뤄진다.
특히 GV60의 PE 시스템에 들어가는 구동 모터의 코일은 기존에 쓰였던 원형 코일 방식보다 점적률(일정 공간에서 유효한 부분의 면적이 차지하는 비율)을 높일 수 있는 헤어핀 권선 기술이 적용돼 있다. 따라서 그 어떤 과정보다 코일 조립이 중요할 수밖에 없다. 현대자동차그룹이 코일 조립에 첨단 자동화 공정을 도입한 것은 최고의 효율성을 자랑하는 구동 모터의 완성도를 높이기 위해서다.
이후에는 코일이 감겨 완성된 고정자와 회전자가 하나로 합쳐지는 공정이 이어진다. 이어서 PE 시스템을 구성하는 다른 두 부품인, 감속기와 인버터가 결합된다. PE 시스템의 완성 역시 한치의 오차가 발생하지 않도록 로봇이 담당한다.
다음 공정은 ICCU(Integrated Charging Control Unit)의 조립이다. ICCU는 전기차에 탑재된 고전압 배터리와 보조배터리 모두 충전이 가능하도록 새롭게 개발한 통합 충전 시스템이다. GV60의 ICCU에는 VCMS(Vehicle Charging Management System, 차량 충전 관리 시스템)가 적용되는데, 이 덕분에 GV60는 별도의 제어기나 연결 장치 없이도 110V나 220V 등의 일반 전원을 전기차 내외부로 공급할 수 있는 V2L(Vehicle to Load) 기능을 사용할 수 있다.
GV60의 효율성과 고성능의 원천, 배터리 팩 조립 공정
GV60에는 트림에 관계 없이 77.4kWh의 대용량 배터리가 탑재된다. 일반적으로 전기차의 배터리는 기본 구성 단위인 셀, 일정량의 셀이 합쳐진 배터리 모듈, 이 모듈이 모여 만들어진 하나의 배터리 팩으로 구성된다.
GV60의 배터리 조립은 최고 수준의 에너지 밀도를 갖춘 셀로부터 시작한다. 영상 속에서는 오와 열을 맞춰 정렬되어 있는 수십 개의 배터리 셀에 자동화 설비가 일정한 압력으로 다공성 재질의 패드를 부착하는 공정부터 소개한다. 자동화 설비가 낱장의 패드를 진공 흡착해 양면 필름을 벗겨낸 이후에는 패드를 셀에 높은 압력으로 완전히 점착시킨다.
이후에는 로봇팔이 여러 개의 배터리 셀을 한꺼번에 이동시킨 뒤 배터리 모듈을 제작한다. GV60 배터리의 밑바탕이 되는 배터리 모듈은 12개의 셀이 더해져 만들어진다. 셀 하나하나의 위치가 배터리 품질에 큰 영향을 미치기 때문에 자동화 설비가 0.2mm 편차 범위 내에서 셀을 위치시킨다. 이후 배터리 모듈은 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 셀을 보호하기 위해 자동화 설비에 의해 완벽하게 밀봉된다.
이어서 로봇팔이 여러 개의 모듈을 배터리 팩의 하부 케이스로 이동시킨다. 하부 케이스에 가득 채워진 배터리 팩은 컨베이어 벨트에 실려 어디론가 이동한다. 이어서 버스바(Bus Bar, 전기적인 연결을 가능하도록 하는 막대형 전도체), 전장 케이블, 팩 기밀 유지를 위한 개스킷 등을 추가한 뒤, 상부 케이스를 덮는다. 이 과정에서 배터리 팩의 상부 케이스와 하부 케이스는 안정성을 향상시키기 위해 총 70여 개의 볼트와 너트로 고정한다.
완성된 배터리 팩은 저장된 공장 내 경로를 따라 이동하는 무인 운반 장치(Automated Guided Vehicle, AGV)에 실려 운반된다. GV60의 제작에 사용되는 무인 운반 장치는 무선통신 및 추돌방지 센서를 사용해 자율적으로 주변 장애물을 피해 목적지까지 최적의 경로를 찾아 자율 주행하며 생산성을 높여준다.
GV60의 차체와 플랫폼의 결합 공정
이후 공정은 앞서 완성된 GV60의 차체와 플랫폼의 결합 과정이다. 이 때 GV60의 차체는 소비자가 원하는 색상으로 도색이 완료된 상태이며, 플랫폼에는 앞서 조립된 PE 시스템, ICCU, 배터리 팩 외에도 앞뒤 서스펜션, 브레이크 시스템 등이 이미 추가된 상태다. 작업 장소에 놓여진 배터리 위로 GV60의 차체가 더해지는 과정 역시 첨단 자동화 설비로 진행된다. 결합 과정에서 GV60의 배터리 보호 성능을 크게 높이기 위해 배터리 하단부터 차체 바닥 안쪽까지 긴 볼트로 체결하는 8점 마운트 방식이 적용된다.
이후에는 윈드실드/윈도, 보닛, 트렁크 게이트, 앞뒤 범퍼, 도어, 헤드램프/리어램프 등의 세부적인 요소들이 조립된다. 이 과정에서는 사람의 손길이 더해진다. 로봇과 자동화 설비 시설이 할 수 없는 꼼꼼한 조립과 마무리 작업을 작업자가 직접 눈으로 보며 손으로 조립하는 것이다.
이 공정에서 GV60의 특장점을 구성하는 여러 기능이 추가된다. 그중 대표적인 게 차량이 운전자 얼굴을 파악해 키 없이도 차량 도어를 잠금 및 해제할 수 있는 기능인 페이스 커넥트다. GV60의 페이스 커넥트에 활용되는 카메라는 근적외선 방식을 적용해 흐린 날씨나 야간 같은 악조건 속에서도 운전자의 얼굴을 인식할 수 있으며, 딥러닝 기반의 영상인식 기술이 적용돼 안경이나 모자를 쓰더라도 운전자 얼굴을 정확히 인지해 낼 수 있다. 이렇게 페이스 커넥트가 운전자의 얼굴을 인식한 뒤에는 운전석 및 운전대, 헤드업 디스플레이, 사이드 미러, 인포테인먼트 설정을 운전자가 사전에 저장한 정보에 맞게 연동시킨다.
이어지는 공정에서는 GV60의 독보적인 기능 중 하나인 무선 충전을 위한 무선 충전 장치를 앞차축 하단부에 더한다. 해당 기능이 적용된 GV60의 경우, 바닥에 설치된 충전 패드 위에 차를 주차하는 것만으로도 배터리 충전이 가능하다. 무엇보다 GV60의 무선 충전 성능은 기존 완속 충전기의 7kW보다 빠른 11kW로, 10% 잔량의 배터리를 80%까지 충전하는 데에 약 4~5시간밖에 소요되지 않는다(무선 충전 시스템은 제네시스 강남, 제네시스 수지, 현대 모터스튜디오 고양 등, 전국적으로 23기의 무선 충전기를 통해 시범 운영 중인 기술로, 현재 양산차량에는 적용되어 있지 않다).
이후에는 계기판/인포테인먼트 스크린, 시트, 운전대, 내장재 등의 조립 공정이 이어진다. 이 공정에서도 GV60에서만 경험할 수 있는 고유한 기능을 확인할 수 있다. 바로 시스템의 최대 성능을 사용해 10초 동안 출력과 토크, 가속 응답성 등을 증가시켜 GV60의 역동적인 주행 성능을 경험할 수 있는 부스트 모드다. GV60 퍼포먼스 모델을 구입한 운전자가 스티어링 휠에 위치한 부스트 모드 버튼을 누를 경우, 최고 출력과 최대 토크가 각각 360kW(약 489마력), 700Nm까지 증가하며 동시에 100km/h까지 4초 만에 도달하는 짜릿한 주행 성능을 경험할 수 있다.
모든 과정을 마치고 세상 밖으로 나오는 GV60
모든 조립 과정을 마친 GV60는 여러 시스템이 제대로 작동하는지 점검하기 위해 검수 과정을 거친다. 영상 속에서는 주행 중 실내 진동을 측정하기 위해 촉각 센서가 사용된다. 이어지는 마지막 공정에서는 숙련된 작업자들이 눈썰미와 손길을 통해 GV60의 최종 품질 확인 절차를 거친다. 이것으로 GV60 생산 공정이 마무리 된다.
지금까지 살펴본 것처럼 제네시스 최초의 전용 전기차 GV60는 첨단 공정을 거쳐 만들어진다. 이러한 과정이 있었기에 GV60만의 특징과 여러 기능이 소비자에게 완벽하게 전달될 수 있는 것이다. 이처럼 보다 완벽한 자동차를 만들기 위한 제네시스의 노력은 눈에 보이지 않는 제작 공정에도 녹아있다. 제네시스가 매년 J.D. 파워와 같은 글로벌 시장조사업체의 품질 조사에서 최상위권을 기록하는 결과가 절대 우연은 아닐 것이다.
