현대자동차그룹이 10일 유튜브를 통해 지난해 산업통상자원부 주관 '대한민국 기술대상' 대통령상을 수상한 '전기차 첨단 모터 구동제어 기술' 소개 영상을 공개했습니다.
현대차·기아는 이번 영상에서 전기차 분야의 핵심 과제인 고출력과 고효율을 동시에 달성하기 위해 개발한 '2-스테이지 모터시스템'의 작동 원리를 상세히 설명했습니다.
이 콘텐츠는 기술 중심의 고객 소통 강화를 목적으로 제작되었으며, 이전에 공개된 '브레이크 작동 원리' 영상과 마찬가지로 일반인도 쉽게 이해할 수 있도록 구성되었습니다.
영상은 전기차 구동 시스템의 핵심 구성요소인 모터, 감속기, 인버터의 역할을 소개하는 것으로 시작됩니다.
2-스테이지 모터시스템 영상 캡쳐 / 현대자동차
모터는 회전력을 생성하고, 감속기는 이를 바퀴로 전달하며, 인버터는 배터리의 직류(DC) 전력을 교류(AC)로 변환해 모터에 공급하는 기능을 담당합니다.
기존 전기차 구동 시스템의 한계점도 명확히 제시되었습니다. 일반적인 시스템은 고출력 성능에 중점을 둘 경우 도심 주행 효율이 저하되는 문제를 안고 있었습니다.
현대차·기아는 이러한 문제를 해결하기 위해 인버터의 구조적 혁신에 집중했습니다.
기존 인버터가 6개의 실리콘 카바이드(SiC) 반도체 스위치로 구성된 것과 달리, 현대차·기아는 여기에 실리콘 전력반도체 6개를 추가하여 총 12개의 스위치를 활용하는 2-스테이지 모터시스템을 완성했습니다.
이를 통해 모터에 인가 가능한 전압이 최대 70% 증가하여 출력이 크게 향상되었습니다.
2-스테이지 모터시스템 영상 캡쳐 / 현대자동차
이 시스템의 핵심은 상황에 따른 유연한 운용에 있습니다. 일상적인 주행 상황에서는 기존 6개 스위치 한 세트만을 사용하여 효율성을 유지하고, 고속·고출력이 필요한 상황에서는 두 세트를 모두 활용하여 강력한 성능을 안정적으로 구현합니다.
결과적으로 하나의 모터로 고효율과 고성능을 동시에 실현할 수 있게 되었습니다.
하지만 스위치 개수가 12개로 증가하면서 제어 복잡성도 급격히 높아졌습니다. 현대차·기아는 이 문제를 해결하기 위해 독자적인 제어기법과 '모드 절환 제어 알고리즘'을 개발했습니다.
이를 통해 두 모드 간 전환 시 운전자가 이질감 없이 부드러운 전환을 경험할 수 있도록 설계했습니다.
2-스테이지 모터시스템은 기아 EV6 GT를 시작으로 현대차 아이오닉5 N, 아이오닉6 N, 아이오닉9, 올 뉴 넥쏘 등에 적용되어 시장에서 긍정적인 평가를 받고 있습니다.
2-스테이지 모터시스템 영상 캡쳐 / 현대자동차
현대차·기아는 향후 출시될 전기차에도 이 기술을 확대 적용할 계획이라고 밝혔습니다.
개발에 참여한 연구진은 "전 세계에서 유일무이하게 고출력과 고효율을 동시에 실현하는 혁신적인 모터시스템이라고 확신한다"며 "2-스테이지 모터시스템의 핵심기술에 대해 우리나라를 비롯해 미국과 유럽, 중국과 일본 등의 국가에서 총 47건의 특허를 출원했다"고 설명했습니다.