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폭스바겐 ID.R 뉘르부르크링 EV 랩타임 경신, 1/2의 출력으로 경쟁자를 이기다
  • 라이드매거진 편집부
  • 승인 2019.06.05 10:50
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폭스바겐이 자동차 역사에 중요한 한 획을 그었다. 폭스바겐은 고성능 전기 레이스카 ID.R로 뉘르부르크링 랩타임 경신에 도전했고, 그 ID.R이 어떤 전기차보다 빠르다는 것을 증명했다. ID.R 이전에 뉘르부르크링에 도전했던 가장 빠른 전기차는 중국의 전기차메이커 니오(NIO)의 EP9이며, 6분 49초 90의 랩타임을 기록했다. 이 기록은 2017년 세워진 것으로, 니오 EP9는 무려 1,341마력의 최대출력을 내는 파워트레인을 탑재했다.

이를 능가하는 기록을 세우기 위해 더 빠른 전기차를 개발하려면 고출력의 파워트레인을 탑재하는 방법도 있을 것이다. 그러나 폭스바겐은 다른 방법을 선택했다. 폭스바겐이 ID.R을 개발하게 된 배경에는 그저 강력하기만 한 것이 아니라 최대한 효율적인 파워트레인을 개발하고자 하는 의지가 있었다. 폭스바겐 ID.R에 탑재된 파워트레인의 최대출력은 680마력으로, 니오 EP9의 절반 정도에 불과하다. 하지만 ID.R.은 EP9의 뉘르부르크링 랩타임을 무려 40초 이상 단축하는데 성공한다.

폭스바겐 ID.R은 작년 파이크스피크 국제 힐클라임대회에서 우승한 레이스카다. 폭스바겐 ID.R은 뉘르부르크링을 달리는데 적합하도록 개량이 진행되었다. 외관의 변화를 살펴보면 높은 다운포스 뿐 아니라 가속성능의 균형을 맞추기 위해 윙을 비롯한 에어로다이내믹스 디자인의 수정이 이루어졌다. 하지만 그보다 중요한 것은 내면으로, 폭스바겐은 ID.R의 에너지 관리 시스템을 대대적으로 수정해야 했다.

레이스카가 최대출력을 내기 위해서는 대량의 전기를 소모한다. 대량의 전기를 소모하는 레이스카에는 그만큼 크고 무거운 배터리를 탑재해야만 한다. 즉, 소모되는 에너지를 줄인다면 더 가볍고 작은 배터리를 탑재할 수 있고, 같은 출력으로도 더 빠른 가속성능을 갖는다. 누구나 쉽게 이해할 수 있는 물리법칙이지만, 뉘르부르크링 주행에 맞게 다양한 변수를 감안해 최적화된 프로그램을 만들어내는 것은 쉽지 않았을 것이다. 또 한 가지, ID.R에 적용된 기술은 폭스바겐이 출시하게 될 전기차에 그대로 적용될 것이라는 점에서 더욱 눈여겨볼 필요가 있다.

폭스바겐 모터스포츠의 기술책임자 프랑소와-제르비에 드메종(François-Xavier Demaison)은 “뉘르부르크링 노르드슐라이페의 전체 랩을 최대 성능으로 구동하는 것은 쉽지 않습니다. 따라서 주행 전 최적화된 충전과 주행 중의 회복이 대단히 중요합니다.”라고 말한다.

전기 및 전자기술 책임자인 마크-크리스티앙 버트람(Marc-Christian Bertram)은 ID.R의 배터리 시스템은 폭스바겐의 양산형 전기차 연구부서가 제공한 기술을 바탕으로 개발되었다고 말한다. 예를 들어 ID.R의 전기모터는 915볼트의 고전압을 사용하는데, 고전압시스템의 전자기 방출로부터 차량에 탑재된 전자 장치를 보호하는 격리 기술이 적용되었고, 또 ID.R의 개발을 통해 얻은 기술은 다시 폭스바겐의 양산차에 적용된다. 배터리는 최대한의 주행거리를 제공하기 위한 상태가 아니라, 최대출력을 내기에 적합한 상태로 충전된다. 때문에 각각 56개의 셀로 구성된 모듈화 된 리튬이온 배터리팩 8개를 사용하며, 2개의 블록으로 나눠 탑재된다.

특히 ID.R의 개발을 통해 폭스바겐이 얻은 기술적인 성과 중 가장 중요한 것은 주행 중의 배터리소모와 재충전의 ‘전략’적인 판단이다. 각각의 배터리 셀의 상태를 모니터링하며 최적의 충전상태를 모니터링하고, 브레이크의 회생제동 기능을 어느 정도 수준으로 유지할지를 판단한다. 또한 뉘르부르크링의 임시 피트에서 ID.R은 90kW의 비교적 낮은 출력으로 작동하는 2개의 충전기를 사용해 약 20분 만에 충전을 완료할 수 있다. 폭스바겐은 ID.R.의 배터리가 외부의 대기온도와 관계없이 30도 정도의 최적화된 충전 조건을 유지하기 위해 에어컨 시스템을 연결했다.

폭스바겐 모터스포츠는 차량의 배터리 시스템 뿐 아니라 충전을 위한 발전기의 개발에도 공을 들였다. 바이오 디젤 생산의 부산물인 원료 글리세린을 이용해 거의 오염물을 발생시키지 않도록 했다.

테스트에서 폭스바겐 ID.R은 뛰어난 에너지 효율을 보여주었다. 제동 시 기존의 브레이크와 전기를 발생시키는 회생제동시스템을 복합적으로 사용하며, 회생제동 시 ID.R에 탑재된 2개의 전기모터를 발전기로 사용해 필요한 에너지의 10%를 공급한다.

뉘르부르크링 랩타임 기록을 위해 작년의 파이크스피크 인터내셔널 힐클라임 대회에서의 기록을 분석해 활용하기도 했다. ID.R의 배터리는 경사구간에서 큰 부하를 받게 된다. 노르드슐라이페의 긴 직선구간에서 ID.R은 약 1분간 최대출력을 사용하게 되는데, 이때 배터리가 과열되지 않고 안정적인 출력을 낼 수 있도록 하는 것이 중요하다. ID.R.의 배터리 시스템은 차가운 공기에 의해 냉각되며, 뉘르부르크링 노르드슐라이페 서킷을 평균속도 185km/h 이상으로 주행할 수 있도록 구성되었다.

ID.R의 에어로다이내믹스 세팅은 최대 다운포스가 아니라, 가능한 최고 속도를 유지할 수 있도록 적용되었다. 광범위한 섀시의 튜닝과 에너지 관리, 최적의 타이어 선택을 위한 다양한 시도가 트랙과 시뮬레이션 상에서 수없이 이루어졌다.

그리고 6월 3일, 폭스바겐 ID.R의 도전이 시작되었다. 드라이버 로맹 뒤마(Romain Dumas)는 파이크스피크에서 ID.R의 스티어링 휠을 잡았던, 뉘르부르크링 24시에서 4번이나 우승한 경력을 가진 베테랑 중의 베테랑이다. 완벽한 레이스카와 베테랑 드라이버의 만남, 폭스바겐 ID.R은 6분 5초 336의 기록으로 뉘르부르크링 노르드슐라이페를 주파했고 자동차 역사에 오래도록 남을 인상 깊은 한 획을 그었다.

“제가 노르드슐라이페의 기록 보유자가 된 것이 정말로 믿을 수 없을 만큼 자랑스럽습니다. 뉘르부르크링은 제게 있어 세계에서 가장 어려운 서킷입니다. 나는 다시 한 번 환상적인 일을 해낸 폭스바겐 모터스포츠 팀에 감사를 전합니다. ID.R은 뉘르부르크링을 위해 완벽하게 세팅되었고, 맹렬한 가속과 엄청나게 빠른 코너링 스피드를 경험하는 것은 너무나 짜릿했습니다.”

폭스바겐 ID.R은 기존 전기차의 기록을 크게 앞당겼고, 단순히 높은 출력 뿐 아니라 배터리와 에너지관리 시스템이 얼마나 중요한지를 보여준다. 특히 ID.R을 통해 확보하고 증명된 에너지관리 기술은 폭스바겐이 생산할 전기차 양산모델에도 적용될 예정이다. ID.R의 뉘르부르크링 랩타임 경신은 어쩌면 훗날 전기차 시장의 흐름을 바꿔놓을 상징적인 사건으로 기록될지도 모른다.

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