승차감에 집중한 G80 전동화 모델의 R&H 및 NVH
G80 전동화 모델의 한층 진일보한 전동화 플래그십 세단을 소개한다.
제네시스 G80 전동화 부분변경 모델의 가장 큰 변화는 넓고 고급스럽게 변한 뒷좌석일 것이다. 하지만 눈에 보이지 않는 다양한 변화도 숨어 있다. 길고 무거워진 차체에 맞게 기존 오너 드리븐 세단의 장점을 유지할 수 있도록 재조정한 주행 성능, 그리고 쇼퍼 드리븐 세단으로써 뒷좌석의 편안한 승차감을 완성하기 위해 미세한 부분까지 새롭게 조율한 R&H(Ride & Handling, 승차감 & 조종성) 및 NVH(Noise, Vibration, Harshness, 소음, 진동, 불쾌함) 성능 등이다.
단순히 공간만 확장하는 데 그치지 않고 다양한 성능 개선 및 보완 요소들을 새롭게 적용한 이유는 G80 전동화 모델이 제네시스 브랜드의 기술력과 품격을 오롯이 담고 있어야 할 전동화 플래그십 세단이기 때문이다. 그럼 제네시스는 어떠한 노력을 기울여 플래그십 세단에 합당한 완성도를 구현했을까? G80 전동화 모델의 R&H 및 NVH 성능 개발을 담당한 제네시스R&H시험팀 이정우 연구원과 제네시스소음진동시험팀 유문선 책임연구원을 만나 그 과정을 함께 알아봤다.
전동화 플래그십 세단의 첫 번째 자격, 오너의 품격을 유지하는 R&H 성능
제네시스R&H시험팀 이정우 연구원은 G80 전동화 부분변경 모델이 뒷좌석 중심의 쇼퍼 드리븐 세단으로 거듭날 수 있도록 집중했다고 설명했다Q. G80 전동화 부분변경 모델은 어떤 부분에 중점을 두고 R&H 성능을 개발했나?
이정우 연구원 | 차를 처음 접했을 때 길어진 휠베이스와 고급스럽게 바뀐 뒷좌석을 보고 운전자뿐만 아니라 뒷좌석 탑승자도 만족할 만한 승차감을 어떻게 개발해야 할지 고민했다. 이전 모델은 운전자 중심의 오너 드리븐 성향이 짙은 차였다. 이와 달리 부분변경 모델은 브랜드 플래그십 모델인 G90의 승차감을 목표로 뒷좌석 중심의 쇼퍼 드리븐 성능을 구현하는 데 집중했고, 동시에 기존 모델의 오너 드리븐 성능까지 아우를 수 있도록 했다.
이에 따라 단순한 이동이 아니라 개인 업무를 보고 휴식을 취할 수 있는 뒷좌석 공간을 고려하면서 부드러운 승차감, 차량의 절제된 움직임을 구현하고자 했다. 다양한 상황에서 노면 진동과 충격을 잘 흡수하고 걸러내며, 도로 환경이 좋지 않은 곳에서도 편안한 승차감을 제공할 수 있도록 서스펜션을 강건하게 개발했다.
(좌측부터) 제네시스R&H시험팀 김동혁 연구원과 이정우 연구원이 G80 전동화 부분변경 모델의 하체를 어떻게 완성했는지 개발 과정을 소개했다Q. 차체가 길어진 것뿐만 아니라 고전압 배터리를 키우고 다양한 편의 사양을 새롭게 탑재하면서 한층 무거워졌다. 이런 까닭에 승차감과 조종성에도 큰 변화가 있을 것 같은데 어떻게 해결했나?
이정우 연구원 | 공학적인 관점으로 접근하면 관성 제원 측면에서 무게의 증가는 주행 시 차량을 제어해야 하는 요소가 많아진다는 것을 뜻한다. 관성은 물체가 정지 또는 운동 상태를 유지하려는 힘으로, 물체의 중량이 늘어날수록 힘의 크기 또한 커진다.
자동차의 주행 과정에서 앞으로 나아가고, 정확히 서고, 제대로 선회하는 것은 무엇보다 중요하다. 차의 중량이 늘면 멈춰 있는 상태에서 나아가거나 주행 중 세우기 위해 더 많은 힘(엔진 출력, 브레이크 제동력)이 필요하고, 승차감의 경우 다양한 노면에 더욱 민감하게 반응한다. 핸들링 측면에서는 미세한 조작에도 차량이 쉽게 불안정해지기 때문에 운전자는 이를 제어하기 위해 많은 부분을 신경 써야 한다.
G80 전동화 부분변경 모델의 공차중량은 2,365kg으로 기존보다 90kg 무거워졌다. 이에 다양한 주행 환경에서 고중량 차량의 편안한 승차감과 안정적인 핸들링 성능을 확보하기 위해 서스펜션을 강건하게 세팅했다. 이를 통해 과속방지턱이나 포트홀처럼 매끄럽지 못한 노면이 많은 국내 도로 환경에서도 절제되고 안락한 승차감을 구현할 수 있었다.
이정우 연구원은 뒷좌석 승차감을 강화하기 위해 리어 크로스멤버 전방의 마운팅 러버 부싱을 하이드로 부싱으로 개선했다고 설명했다Q. 그럼 구체적으로 서스펜션의 어떤 부분을 개선했는지 설명 부탁드린다.
이정우 연구원 | G80 전동화 부분변경 모델은 뒷좌석의 승차감을 중심으로 서스펜션을 보강했다. 여러 부분을 보강한 가운데, 뒷좌석 승차감에 크게 기여하는 리어 크로스멤버의 앞쪽 차체 마운팅 러버 부싱을 하이드로 타입으로 변경한 것이 특히 효과적이었다.
서스펜션의 부싱은 비선형적인 특성을 갖기 때문에 노면에서 가해지는 진동에 따라 공진을 일으키는 주파수 대역이 달라진다. 공진을 일으키면 실내로 전달되는 소음도 커지게 된다. 하이드로 부싱은 내부에 액체를 봉입하고 유로를 만들어 외부 진동을 줄일 수 있는 적절한 피크 주파수를 설정한 뒤 주행 진동, 노면 소음에 따른 충격 및 뒷좌석 승차감을 개선한 부품이다.
스태빌라이저 바는 차량의 횡 방향 혹은 롤(Roll, 차체가 좌우로 기우는 움직임) 거동을 제어하는 부품으로, 여기에 새롭게 적용한 중철 절삭형 부싱은 기존보다 상하 방향의 강성을 줄여 주행 진동 절연 및 승차감 성능에 도움을 주는 부품이다. 이 밖에도 앞뒤 서스펜션에 로드 노이즈를 줄여주는 다양한 부싱을 탑재하고, 요철 통과 시 스프링이 압축됐다가 다시 늘어날 때 일어나는 충격을 줄이는 리바운드 스프링을 리어 쇽업소버에 적용하는 등 승차감 개선에 효과적인 부품들을 새롭게 보강했다.
G80 전동화 부분변경 모델에는 뒷바퀴를 조향해 운전 편의성과 주행 안정성을 높여주는 능동형 후륜 조향이 새롭게 적용됐다Q. 능동형 후륜 조향 기능을 새롭게 적용한 점이 눈에 띈다. G80 전동화 부분변경 모델의 능동형 후륜 조향은 어떻게 작동하며 어떤 효과를 제공할 수 있는지 궁금하다.
이정우 연구원 | 능동형 후륜 조향(Rear Wheel Steering, 이하 RWS)은 일상 주행의 다양한 상황에서 뒷바퀴 조향을 통해 주행 편의를 제공한다. RWS의 작동 모드는 크게 역상(앞뒤 바퀴가 서로 다른 방향)과 동상(앞뒤 바퀴가 같은 방향)으로 나뉘며, 각각 저속 및 중고속 주행 상황에서 작동한다. G90나 G80 스포츠 모델에 탑재된 사양과 기능적으로 차이점은 없지만, G80 전동화 부분변경 모델의 경우 뒷좌석 승차감을 고려해 튜닝했다.
뒷바퀴가 앞바퀴의 반대 방향으로 최대 3.5°까지 회전해 차의 회전 반경을 줄이는 역상 모드는 U턴, 좁은 골목길에서의 회전, 주차 및 출차 등 다양한 상황에서 5.1m가 넘는 차의 크기를 잊게 할 만큼 편의성을 높여준다. RWS가 탑재되지 않았던 기존 모델의 최소 회전 반경은 5.81m이며, 130mm 길어진 부분변경 모델은 RWS 적용 여부에 따라 최소 회전 반경이 0.38m나 줄어든다. 덕분에 좁은 도로에서 보다 간결한 조작으로 U턴이 가능하며, 주차 및 출차 상황에서 편리하게 조작할 수 있다.
앞뒤 바퀴를 같은 방향으로 최대 2°까지 틀어주는 동상 모드는 60km/h 이상의 고속 선회 및 빠른 차로 변경 시 주행 안정성과 뒷바퀴의 추종성을 높여준다. 주행 모드에 따라 역상과 동상 모드가 전환되는 속도의 기준도 달라져 운전의 재미를 한층 높여주기도 한다. 이를테면 컴포트 모드에서는 60km/h를 넘어서면 동상 모드로 바뀌지만, 스포츠 모드에서는 80km/h 이상부터 모드를 전환해 코너를 빠르게 돌아 나갈 때 한층 역동적인 즐거움을 선사한다.
Q. 뒷좌석 중심의 안락한 승차감을 구현하기 위해 주행 모드에 쇼퍼(Chauffeur) 모드도 새롭게 적용했다. 쇼퍼 모드는 어떤 방식으로 작동해 편안한 승차감을 제공하는가?
이정우 연구원 | G80 전동화 부분변경 모델에는 프리뷰 전자제어 서스펜션이 탑재된다. 전방 카메라 모듈로 인식한 노면 정보와 내비게이션의 지도 정보를 바탕으로 과속방지턱처럼 승차감을 해치는 노면 요소를 미리 인지하고, 서스펜션의 감쇠력을 자동으로 조절해 부드럽고 편안한 승차감을 제공하는 기능이다.
쇼퍼 모드는 프리뷰 전자제어 서스펜션의 감쇠력 제어 기능을 활용해 뒷좌석 탑승자가 최대한의 안락함을 느낄 수 있도록 차량 뒤쪽의 거동을 최소화하는 데 도움을 준다. 실내에 큰 충격을 주는 요철을 지날 때 차체의 바운스(Bounce, 차체 중심의 상하 움직임) 현상 및 범프 피치(Bump Pitch, 요철을 지날 때 상하로 요동치면서 앞뒤로 기울어지는 움직임)를 안정적으로 제어해 한결 부드러운 승차감을 제공한다. 아울러 선회 시에는 MDPS(전동식 파워 스티어링)의 모터 토크와 마찰 저항을 높여 차의 요 모션(Yaw Motion, 차의 중심축을 기준으로 회전하려는 움직임)을 최대한 억제하는 방향으로 튜닝했다.
Q. 브레이크 모드에도 쇼퍼 모드가 추가됐는데, 이 역시 뒷좌석 승차감을 개선하기 위한 기능인가?
이정우 연구원 | 브레이크 모드는 운전자가 인포테인먼트 모니터를 통해 별도로 설정할 수 있는 기능으로, 전동식 통합 부스터(IEB)를 활용해 페달 스트로크와 브레이크 유압을 각각 다르게 조절함으로써 차별화된 제동감을 구현한다.
G80 전동화 부분변경 모델은 전동식 통합 부스터의 구조를 개선해 플래그십 세단에 어울리는 페달 조작감을 구현했다. 또한 차의 움직임을 한층 부드럽고 편안하게 제어할 수 있도록 조작성에 집중된 제동감을 제공하는 쇼퍼 모드를 새롭게 추가했다. 주행 모드의 쇼퍼 모드와 브레이크 모드의 쇼퍼 모드는 서로 다른 기능이지만, 뒷좌석의 승차감을 강화하기 위해 새롭게 적용했다는 점은 동일하다.
전동화 플래그십 세단의 두 번째 자격, 럭셔리한 품격을 완성하는 NVH 성능
제네시스소음진동시험팀 유문선 책임연구원은 G80 전동화 부분변경 모델에 플래그십 세단에 걸맞은 NVH 성능을 구현하기 위해 구석구석 보강했다고 설명했다Q. G80 전동화 부분변경 모델은 어떤 부분에 중점을 두고 NVH 성능 개선에 집중했나?
유문선 책임 | 브랜드의 내연기관 플래그십 세단인 G90의 NVH 요소를 대거 차용해 전동화 플래그십 세단에 걸맞은 자격을 완성했다. 특히 쇼퍼 드리븐 세단인 점을 고려해 뒷좌석을 중심으로 방음 성능을 강화하는 데 집중했다. 이를 위해 뒷좌석 주변의 흡차음 사양들을 대폭 강화했고, 탑승자의 귀 위치와 가까운 쿼터글라스의 두께 증대 및 차음 글라스 적용, C필러 트림에 흡음재 사양을 증대하는 등 고객에게 최고의 정숙성과 고급감을 제공할 수 있도록 심혈을 기울였다.
Q. 로드 노이즈를 줄이기 위한 대안으로는 어떤 요소들을 새롭게 적용하거나 보강했는가?
유문선 책임 | 우선 타이어 공명음을 줄여주는 흡음 타이어를 기본으로 적용했고, 서스펜션 어퍼 암에 진동을 흡수하는 다이내믹 댐퍼를 추가해 노면에서 가진되는 로드 노이즈를 줄였다. 또한, 소음을 차단하고 실내 차폐감을 높여주는 쿼터 인슐레이터를 뒷바퀴 휠하우징 상단의 안팎 패널 사이에 적용했다.
유문선 책임연구원은 G80 전동화 부분변경 모델의 뒷좌석 탑승자가 편안한 승차감을 경험할 수 있도록 뒷좌석 NVH 강화에 집중했다고 설명했다자동차의 차체는 수많은 프레스 강판과 보강재를 이어 붙인 복잡한 구조로 이뤄진다. 차체 곳곳에는 단면 내부에 비어 있는 공간이 있고, 여기를 통해 소음이 전달될 수 있다. 이곳에 부착하는 발포폼은 소음 경로를 막아 실내로 투과되는 소음을 줄여주는 역할을 한다. G80 전동화 부분변경 모델에는 기존보다 발포폼 적용 부위를 2배가량 늘려 플래그십 세단에 걸맞은 정숙성을 구현했다.
Q. 뒷좌석이 넓어지고 각종 편의 사양을 탑재해 구조가 복잡해진 만큼 더욱 치밀한 개발 과정이 필요했을 듯하다. 로드 노이즈를 줄이기 위해 특히 집중한 부분이 있다면 무엇인가?
유문선 책임 | 휠베이스가 130mm 길어지면서 플로어 패널의 로드 노이즈 성능이 약해질 것이라고 예상했다. 바닥으로부터 올라오는 소음을 줄이는 게 중요한 과제라고 판단해 플로어 패널에서 가장 중요한 흡차음재인 플로어 카페트의 구조를 대폭 개선했다.
기존의 일체형 플로어 카페트는 와이어 및 공조 장치의 덕트 등 부품과의 간섭이 생겨 플로어 패널과 빈틈없이 밀착하기가 어려웠다. 이에 이중으로 분리된 별물형 카페트를 개발해 바닥의 모든 부위에 카페트가 완전히 밀착하도록 개선했다. 또한, 앞좌석 센터 터널에 부착하는 패드의 길이를 좌우로 연장하고 뒷좌석 바닥 부근에 흡차음재를 늘려 고주파 소음을 더욱 효과적으로 차단할 수 있도록 했다.
Q. 윈드 노이즈를 줄이기 위한 NVH 설계에 대해서도 설명 부탁드린다.
유문선 책임 | 먼저 리어 및 쿼터글라스는 기존 3.5T에서 5T로 두께를 늘렸으며, 뒷좌석과 가까운 쿼터글라스에는 차음 유리를 적용했다. 윈드실드와 앞좌석 도어글라스 역시 5T의 차음 유리를 적용했고, 2열 도어글라스에는 4T 차음 유리를 적용해 뒷좌석의 차폐감을 한층 높였다.
또한, 후드와 윈드실드가 만나는 지점의 카울 커버를 공력 성능에 최적화된 형상으로 변경했다. 이로써 후드 끝에서 발생하는 와류의 세기를 줄여 고속 주행 시 전방에서 발생하는 윈드 노이즈를 크게 개선할 수 있었다. 아울러 글라스 주변 틈새로 유입되는 소음을 억제하기 위해 관련 부품들의 형상을 최적화하고 강성을 보강해 부품끼리 잘 밀착하도록 개선했다.
Q. 소음이 발생하는 내연기관이 없긴 하지만, 전기차인 만큼 PE 시스템과 고전압 배터리에서 발생하는 소음을 줄이기 위한 대책도 필요했을 듯하다.
유문선 책임 | 모터 구동 시 발생하는 전자기 가진력에 의한 소음을 줄이기 위해 가진력을 보상하는 제어 기법을 이용, 모터 제어를 최적화했다. 이를 통해 효율과 전비의 저감 없이 모터 소음을 개선할 수 있었다. 모터뿐만 아니라 차체 하부에 위치한 고전압 배터리를 통해 실내로 유입되는 고주파 소음을 줄이고자 배터리 팩 상판에 제진재를 부착해 고주파 소음을 개선했다.
Q. 이 밖에도 G80 전동화 부분변경 모델의 NVH 성능을 강화하기 위해 새롭게 추가하거나 개선한 부분이 있다면 설명 부탁드린다.
유문선 책임 | G80 전동화 부분변경 모델은 뒷좌석의 상품성과 거주성을 높이기 위해 여러 기능을 추가했다. 그중 하나로 독립식 전동 리클라이닝 시트를 탑재했는데, 이 과정에서 후륜의 모터 소음이 실내로 유입돼 상품성을 저해할 수 있었다. 브랜드의 플래그십 전동화 세단을 선택한 소비자에게 최상의 승차 경험을 선사하기 위해 리클라이닝 부위의 소재를 최적화하고 흡차음 성능을 강화하여 소음을 개선했다. 이로써 플래그십 세단에 걸맞은 거주성과 정숙성을 구현할 수 있었다.
지금까지 살펴본 것처럼 G80 전동화 부분변경 모델의 R&H 및 NVH 성능 개선은 단순히 상품성 업그레이드 측면에서 이뤄진 것이 아니다. 기술적인 완성도를 넘어, 제네시스의 전동화 플래그십 세단을 선택한 고객이 느끼는 모든 순간을 더욱 특별하고 의미 있는 경험으로 만들기 위한 노력의 결실이라고 할 수 있다. 제네시스는 전동화 시대로 향하는 여정에서도 제네시스만의 차별화된 탑승 경험을 제공할 예정이다.
사진. 최민석
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