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현대자동차가 더 뉴 그랜저 하이브리드에 차세대 하이브리드 시스템과 모터 제어 기반 기술을 적용해 정숙성을 대폭 향상시켰다. 하이브리드 세단 최초로 2열 리클라이닝·통풍 시트와 스테이 모드를 탑재해 플래그십 세단의 거주성을 한층 끌어올렸다. 엔진과 모터를 직결한 신규 시스템으로 최고 출력 239마력과 복합 연비 18.4km/L를 달성했으며, 엔진 정지각 제어 기술로 엔진 진동과 소음을 최대 51% 저감했다.
플래그십 세단의 가치는 화려한 신기술보다 탑승자가 체감하는 편안함에서 완성된다. 부분변경을 거친 더 뉴 그랜저 하이브리드는 모터 제어 기반 기술로 정숙성을 끌어올리고, 하이브리드 세단 최초의 2열 리클라이닝·통풍 시트와 스테이 모드를 적용해 거주성을 향상시켰다. 그리고 그 변화는 고객의 작은 불편까지 놓치지 않으려는 현대자동차 개발진들의 집념이 있었기에 가능했다.
차세대 하이브리드 시스템을 탑재하며 부분변경을 거친 더 뉴 그랜저 하이브리드의 변화는 일반적인 상품성 개선의 범주를 넘어선다. 새로운 인포테인먼트 시스템 ‘Pleos Connect(플레오스 커넥트)’를 중심으로 인테리어 레이아웃을 재설계하면서 플래그십 모델에 걸맞은 최신 편의 및 전동화 기술을 아낌없이 더했기 때문이다. 더욱 놀라운 점은 이 모든 변화를 이뤄내면서도 그랜저가 오랜 시간 지켜온 안락함과 여유로운 거주성의 가치마저 한층 끌어올렸다는 사실이다.
그러나 이와 같은 변화는 단순히 신기술과 사양 추가만으로 이뤄낸 결과물이 아니다. 차세대 하이브리드 시스템의 구조에서 착안한 아이디어를 유의미한 기술로 승화시키기 위한 치열한 고민, 그리고 구조적 한계로 인해 적용하지 못했던 편의 기능을 온전히 제공하기 위한 수많은 설계 변경과 협업이 그 뒤에 있었다. 한층 안락해진 더 뉴 그랜저 하이브리드의 이동 경험을 완성한 현대차·기아 남양기술연구소 소속 연구원들과 함께 그 비하인드 스토리를 상세히 들여다 보았다.
전기 모터 제어로 이뤄낸 NVH 성능의 극대화
Q. 더 뉴 그랜저 하이브리드는 차세대 하이브리드 시스템을 탑재했다. 신규
하이브리드 시스템의 특징과 구조적 이점은 무엇인가?
MLV프로젝트3팀 강성빈 책임연구원 | 현대차 세단 최초로 더 뉴 그랜저 하이브리드에 탑재한 차세대 하이브리드 시스템은 기존에 엔진과 모터가
벨트로 연결돼 있던 구조와 달리, 모터가 엔진에 직결되는 구조가 특징이다. 이를 통해 벨트 마찰로 인한 에너지 전달 손실을 최소화할 수 있었고, 결과적으로
시스템 최고 출력이 기존 230마력에서 239마력으로 향상됐다. 복합 연비 또한 18.0km/L에서 18.4km/L(18인치 휠 기준)로 개선, 경제성까지 한층 강화할 수 있었다.
MLV프로젝트3팀 하정연 연구원 | 신규 하이브리드 시스템으로 준대형 플래그십 세단에 걸맞은 여유롭고 시원한 가속 성능과 효율의 양립을 달성하면서, 일상 주행 시 전기차에 버금가는 고급스럽고 부드러운 주행 질감을 구현했다. 차세대 하이브리드 시스템의 구조적 특징을 활용해, 엔진 개입 시 이질감을 억제하고 모터 구동 영역을 최적화해 정숙성과 부드러운 주행 감성을 확보한 결과다. 대표적인 기술이 바로 P1, P2 모터를 활용해 엔진의 소음과 진동을 저감하는 EFC(Engine Fluctuation Cancellation)와 EIFC(Engine Idle Charge Fluctuation Cancellation), 그리고 엔진 정지각 제어 기술이다.
Q. 팰리세이드 하이브리드에 이어 적용된 EFC와 EIFC는 어떤 원리로 엔진의 소음과 진동을 줄이는 건가?
MLV전동화소음진동시험팀 이성백 책임연구원 | 음향기기에 쓰이는 액티브 노이즈 캔슬링(Active Noise Canceling, ANC) 기술을 생각하면 이해가 쉽다. ANC 기술이 적용된 이어폰은 외부 소음과 반대되는 파동을 쏴서 소음을 지운다. 마찬가지로 EFC와 EIFC는 엔진과 직결된 P1 모터, 그리고 변속기 내부의 P2 모터가 엔진 진동 역위상의 토크를 모터로 생성해 진동을 상쇄시키는 기술이다.
아이디어 자체는 단순하고 직관적이지만 실제 차량에 구현하는 과정은 다른 차원의 문제였다. 우선 인버터설계1팀에서 어려운 모터 제어 로직을 구현해 기술의 뼈대를 세웠다. 이후 관련 부서와의 평가와 캘리브레이션 작업을 통해 양산차에 적용함에 따라, 더 뉴 그랜저 하이브리드는 두 기술을 통해 주행 중의 엔진 진동과 실내 부밍 소음을 약 3dB 저감했다. EFC의 경우 작동 범위를 3,000rpm까지 넓히는 최적화 작업이 더해졌다.
Q. 그렇다면 현대차 최초로 더 뉴 그랜저 하이브리드에 적용된 엔진 정지각 제어 기술은 어떤 효과를 발휘하는 기술인가?
MLV전동화소음진동시험팀 이성백 책임연구원 | 하이브리드 차량은 전기 모터로 주행하다가 배터리 충전이 필요하거나 가속 시 많은 힘이 필요할 때 꺼졌던 엔진을 다시 구동한다. 엔진을 시동하는 순간 미세한 진동을 느낄 수 있는데, 이 진동은 엔진 시동 시 실린더 내부에서 압축된 공기가 피스톤을 밀어내며 생기는 순간적인 저항으로 발생한다. 이 저항 구간을 엔진이 빠르게 통과할수록 진동과 소음을 확실히 줄일 수 있다.
이를 결정하는 핵심 요소가 바로 엔진이 직전에 멈춘 곳, 즉 크랭크 축의 위치다. 엔진 정지각 제어 기술은 크랭크 축에 직접 체결된 P1 모터로 엔진이 꺼지는 순간, 크랭크 축의 위치를 매우 정밀하게 제어한다. 엔진을 다음 시동에 가장 유리한 위치에서 멈추게 함으로써 재시동 시 부하 구간을 더욱 빠르고 부드럽게 통과하도록 만드는 기술이다. 그 결과, 무작위였던 엔진 정지각 탓에 들쭉날쭉했던 시동 진동의 편차를 없애면서 진동을 최대 51%까지 줄일 수 있었다.
Q. 하드웨어 설계 변경이나 추가 없이 소프트웨어 제어만으로 시동 진동을 50% 이상 저감했다는 점이 상당히 놀랍다. 개발 당시의 내부 반응은 어떠했나?
MLV전동화소음진동시험팀 이성백 책임연구원 | 실제로 기존에 시동 진동을 개선하는 방법은 보통 마운트와 같은 하드웨어 부품을 변경해 시험하는 것이 일반적이다. 때문에 소프트웨어 제어만으로 엔진 진동을 줄인다는 접근 방식이 꽤 참신하다는 반응이 많았다. 이후 기술 검증을 위해 관련 부서 담당자들과 실차 평가를 수차례 거쳤다. 이때 수치적인 결과도 좋았지만 평가자들이 직접 차량을 타보며 개선 효과를 확실히 체감하면서 기술 실효성에 대한 공감대를 형성할 수 있었다.
Q. 진동과 소음을 줄이는 최적의 포인트가 있을 것 같은데, 이를 최적화하는 과정은 어땠나?
MLV전동화소음진동시험팀 이성백 책임연구원 | 최적의 위치를 찾는 건 그리 어려운 작업이 아니었다. 엔진의 하드웨어 구조와 기구학적 특성에 따라 진동이 가장 적게 발생하는 물리적인 위치가 명확했기 때문이다. 그러나 기술 실현의 가장 큰 난관은 아주 빠르게 회전하던 물체의 관성을 통제하면서 목표 위치에 크랭크 축을 한 치의 오차 없이 멈춰 세우는 것이었다. 아이디어를 기술로 실현하는 과정에서 차량에너지제어개발팀이 고도화된 제어 로직을 개발했고, MLV전동화소음진동시험팀은 반복적인 차량 평가를 통해 성능을 검증하고 최적화했다.
한 단계 진보한 2열 거주성, 그 속에 담긴 고민과 협업
Q. 2열 리클라이닝과 통풍 기능은 내연기관 모델에는 이미 탑재되었던 사양이다. 하이브리드 모델에는 왜 그동안 적용되지 못했고, 부분변경 모델에는 어떻게 적용할 수 있었나?
배터리설계2팀 홍석현 연구원 | 하이브리드 세단은 2열 시트 하단에 고전압 배터리가 위치하는 구조로 인해 리클라이닝 설계 적용 시 배터리와 물리적 간섭이 발생할 수밖에 없었다. 게다가 시트를 뒤로 눕혔을 때는 시트백과 쿠션이 이동하며 생기는 공간에서 배터리 냉각풍 소음이 들릴 수 있다는 문제도 있어 부분변경 이전 모델에 리클라이닝과 통풍 기능이 적용되지 못했다.
MLV프로젝트3팀 이원준 연구원 | 더 뉴 그랜저 개발의 시작점은 바로 고객의 목소리였다. 하이브리드 차량에서도 내연기관 모델과 동일한 수준의 기능과 안락함을 요구하는 고객 의견이 있었다. 개발진도 이와 같은 아쉬움에 깊이 공감하여 플래그십 프리미엄 세단의 가치를 고객에게 온전히 제공하는 것을 목표로, 시트 하단부와 배터리 프레임 구조를 원점부터 재검토하기로 결정했다.
Q. 기능 적용을 위해서는 시트 프레임과 배터리 사이의 공간 설계가 모두 바뀌어야 하는 작업인데, 구조적으로 가장 큰 난제는 무엇이었나?
배터리설계2팀 홍석현 연구원 | 시트 하부 공간이 넉넉지 않은 상황에서 이미 최적화된 시트 포지션을 해치지 않고 고전압 배터리 시스템과의 간섭을 피하는 것이었다. 동시에 기존 하이브리드 모델과 동등한 상품성까지 갖춰야 한다는 점이 가장 어려웠다. 게다가 제조 과정에서 작업자가 결합해야 하는 부품이다 보니, 기본적인 기능 구현뿐만 아니라 조립 편의성도 고려하면서 설계해야 했다.
Q. 시트와 배터리 사이의 좁은 공간에 리클라이닝 기능을 위한 시트 프레임을 적용하는 게 쉽지 않았을 듯하다. 실제 설계는 어떻게 변경되었나?
배터리설계2팀 홍석현 연구원 | 시트 리클라이닝 가동에 필요한 공간을 확보하는 것이 우선이었다. 내연기관 모델은 차체가 시트 프레임을 직접 지지하지만, 하이브리드 모델은 고전압 배터리 상단부가 시트 프레임을 떠받치는 형태다. 때문에 시트 프레임과 승객의 무게를 감당할 지지 구조를 별도로 마련해야 한다.
그러나 기존 구조로는 리클라이닝 시 부품 간의 간섭 현상이 일어날 수밖에 없었다. 간섭을 방지하면서도 동일한 지지 성능을 구현하는 설계가 필요했고, 이는 단순히 부품만 바꾸면 되는 작업이 아니었다. 시트 하단부와 배터리 상단부 구조를 함께 최적화하면서 강성을 비롯한 주변 부품의 성능도 고려해야 했기에, 연관된 부서가 모두 모여 머리를 맞대는 전사적인 협업이 이뤄졌다.
이 과정에서 배터리 프레임에 시트 프레임을 모두 지지하는 구조를 벗어나, 차체와 연결된 브라켓을 더해 시트 프레임을 하나의 마운팅으로 지지하는 아이디어를 제안했다. 이에 따라 시트 프레임이 차체에 체결되는 마운팅 위치를 전방으로 37mm 옮기고, 배터리 프레임과 함께 체결하는 구조를 적용했다. 해당 설계로 배터리 프레임을 약 32mm 낮춰 리클라이닝 공간을 효과적으로 확보할 수 있었다.
Q. 배터리 냉각 덕트 설계까지 바꿔야 했던 특별한 이유가 있었나?
MLV프로젝트3팀 정우혁 연구원 | 리클라이닝 공간 확보 문제는 해결됐지만, 시트 전방 조절 상태에서 시트백과 주변 내부 부품 사이에 생기는 공간으로 인해 차음 성능이 불리해지고 배터리 냉각팬 구동 소음이 실내로 유입될 수 있는 등 상품성 악화에 따른 문제가 생길 것이란 우려도 있었다. 게다가 리클라이닝 시트 범위가 예상보다 훨씬 넓어 도어 스커프를 향해 설계된 기존 냉각 덕트와의 간섭 현상도 있었다.
배터리설계2팀 홍석현 연구원 | 때문에 배터리 냉각 경로를 완전히 재설계하는 방향으로 가닥을 잡아야 했다. 이 과정에서 배터리설계, 내장설계를 비롯한 여러 부서와 냉각 해석 및 평가 과정을 수없이 반복했다. 설계에 따라 배터리 냉각 성능이 떨어지는 상황도 있어 시트백과 시트 움직임에 영향을 받지 않으면서, 목표 수치의 냉각 성능을 발휘할 수 있는 트렁크 후방으로 덕트 경로를 설정했다.
Q. 추가적인 설계 최적화 과정에서는 어떤 부분들이 수정되었나?
배터리설계2팀 홍석현 연구원 | 배터리 냉각 덕트의 1차 설계 변경 이후, 부품 경로에 위치한 시트벨트 앵커, 차량 와이어링 등 기타 부품들과의 간섭이 생겨 이를 회피하는 구조로 덕트 형상을 다듬어야 했다. 또한 배터리 프레임 형상이 바뀌면서 고전압 커넥터를 체결할 공간이 부족해지는 등 조립 단계에서의 문제도 생겼다. 1~2주 간격으로 진행한 패키지 회의와 더불어 생산 부문에서 전달받은 요구사항을 토대로 3D 모델링을 분석하면서 작업성을 개선하는 데 집중했다. 마지막으로 차체에 시트 프레임을 고정하는 브라켓을 적용하고, 커넥터 주변부 구조를 변경해 최종 설계를 완성할 수 있었다.
MLV프로젝트3팀 이원준 연구원 | 프로젝트 초기에는 공간을 확보하는 작업이 우선이었다. 내장·시트 설계, 배터리 설계, 와이어링 시스템 설계, 차체 설계, MLV엔지니어링솔루션팀이 CAD 설계 데이터를 기반으로 공간 확보와 조립성을 사전에 검토했고, 여기에 리클라이닝 시트 틈새에서 발생할 수 있는 소음까지 잡아내기 위해 인버터·전동화시스템 설계팀과 소음진동시험, 연비시험팀이 합류했다.
이 과정에서 획득한 데이터 기반의 3D 패키지를 검토하고 시트 프레임과 배터리 프레임의 최적 구조를 도출한 뒤, 배터리 냉각 덕트 연장 구조를 3D 프린터로 실제 제작해 유효성을 검증하는 과정을 거쳤다. NVH와 냉각 성능 기준을 모두 충족하는 설계안이 확정된 이후에는 아산공장 생산 부문과 합동 테스트를 진행해, 커넥터 조립 공간이나 케이블 작업과 같은 조립 편의성까지 철저히 검증하여 개선했다.
엔진이 꺼진 상태에서도 누릴 수 있는 안락함, 스테이 모드
Q. 현대차 세단 최초로 적용된 스테이 모드도 거주성을 높여주는 기술이다. 소비자들이 이 기능을 어떻게 활용할 수 있을까?
차량에너지제어개발팀 강지훈 책임연구원 | 스테이 모드는 그랜저의 주요 구매층인 30~40대 부모들에게는 새로운 라이프스타일을 제시하는 기능이다. 이 연령대의 자녀는 대부분 중·고등학생인 경우가 많은데, 학원 앞에서 엔진을 켜둔 채 매연을 뿜으며 기다리는 대신 주변 대기 환경을 배려하는 부모가 될 수 있다. 배터리 방전 걱정 없이 휴대폰을 충전하고, 시트 열선 또는 통풍 기능을 켜둔 채 음악을 들으며 대기 시간을 휴식 시간으로 연출할 수 있다. 팰리세이드 하이브리드의 스테이 모드가 캠핑 등 야외 활동에서 주로 쓰인다면, 더 뉴 그랜저 하이브리드의 이 기능은 도시의 일상 속에서 더 유용할 것으로 생각한다.
Q. 배터리 용량이 상대적으로 작은 하이브리드 차량에서도 스테이 모드를 충분히 활용할 수 있을까?
MLV프로젝트3팀 정우혁 연구원 | 스테이 모드 역시 전기차의 유틸리티 모드와 마찬가지로 사용 예약 기능을 더해 사용성을 높였다. 내비게이션 목적지 설정 시 스테이 모드를 활성화하면, 목적지 도착 2km 전부터 배터리를 충전하고, 목적지 도착 시점에 최대 70~80%의 배터리 충전량을 확보하는 ‘목적지 도착 시 스테이 모드 사용 예약’ 기능을 적용했다. 70~80% 충전된 배터리를 이용하면 최대 1시간까지 엔진을 켜지 않고 공조, 미디어, 오디오 등 여러 편의 사양을 사용할 수 있다.
Q. 더 뉴 그랜저 하이브리드에 새롭게 적용된 기능들을 유용하게 활용할 수 있는 방법이 있다면 무엇일까?
MLV프로젝트3팀 강성빈 책임연구원 | 더 뉴 그랜저 하이브리드의 기술들은 차 안에서 머무는 모든 순간의 가치를 높인다. 장거리 여행 중 들른 휴게소에서, 한여름 무더위에도 매연이나 엔진 소음 없이 스테이 모드로 쾌적한 실내 온도를 유지한 채 뒷좌석 가족들이 리클라이닝 및 통풍 시트 위에서 여유롭게 쉬어갈 수 있다. 자녀의 학원 픽업을 기다리는 평범한 일상에서도 마찬가지다. 엔진을 끈 조용한 차 안에서 시트를 눕히고 기다리는 동안, 차는 단순한 대기 공간이 아니라 나만의 휴식을 위한 프라이빗 라운지가 된다.
지금까지 소개한 더 뉴 그랜저 하이브리드에 담긴 새로운 변화와 기술들은 결국 하나의 목표를 향하고 있다. 고객들에게 플래그십 세단에서 응당 느껴야 할 안락함과 최상의 이동 경험을 제공하는 것이다. 그 결과 더 뉴 그랜저 하이브리드는 효율이 뛰어난 하이브리드 세단을 넘어, 일상의 이동을 한층 특별한 경험으로 바꾸는 플래그십 세단으로 완성될 수 있었다. 눈에 띄지 않는 곳에 쌓인 수많은 아이디어와 집념으로 완성한 더 뉴 그랜저 하이브리드의 안락함을 직접 경험해 보길 바란다.
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