개발자가 말하는 더 뉴 카니발 하이브리드의 승차감
개발자들과 함께 더 뉴 카니발 하이브리드의 승차감을 경험해봤다.
기아 카니발은 많은 이들이 사랑하는 패밀리카다. 부모들 사이에서는 ‘자녀가 둘 이상이라면 무조건 카니발’이라는 말이 흔하게 나올 정도다. 긴 휠베이스의 실내 공간에 여럿이 탈 수 있는 뒷좌석과 많은 짐을 부릴 수 있는 적재 공간을 갖춘 덕분에 패밀리카는 물론, 여러 인원이 함께 이동할 때 사용하는 라이드 헤일링(호출형 승차공유 서비스) 모빌리티 서비스 차량으로도 많은 인기를 끌고 있다. 그야말로 요즘 시대에 최적화된 ‘피플 무버(People Mover)’라고 할 수 있다.
지난 2020년 4세대 모델 출시 후 3년 만에 상품성 개선을 거친 더 뉴 카니발은 기아 디자인 철학 ‘오퍼짓 유나이티드(Opposites United, 상반된 개념의 창의적 융합)’를 반영한 안팎 디자인의 변화뿐만 아니라, 여러 사람을 태울 일이 잦은 특성에 맞춰 승차감도 한층 정교하게 다듬었다. 아울러 친환경 파워트레인에 대한 소비자들의 높은 수요에 응답해 1.6 가솔린 터보 엔진과 전기 모터로 이뤄진 하이브리드 파워트레인을 새롭게 탑재했다. 더 뉴 카니발 하이브리드는 뛰어난 연비 효율과 더불어, 전기 모터 기반의 주행 성능 보조 기술로 더욱 안락한 승차감을 구현한 것이 특징이다.
(왼쪽부터) 더 뉴 카니발의 편안한 승차감과 안정감 있는 주행 성능을 완성한 현대자동차 MLV프로젝트5팀 원명원 연구원, 임병길 책임연구원, 오윤지 연구원, 신문혁 연구원더 뉴 카니발 하이브리드의 이상적인 승차감은 어떻게 완성됐을까? 카니발 프로젝트를 담당한 현대자동차 MLV(Midsize-Large-Vehicle)프로젝트5팀 임병길 책임연구원, 진선태 책임연구원, 원명원 연구원, 신문혁 연구원, 오윤지 연구원과 함께 더 뉴 카니발 하이브리드를 경험하면서 아늑한 승차감과 안정적인 주행 성능을 완성한 비결에 대해 알아봤다.
이상적인 패밀리카에 걸맞은 안정적인 승차감을 구현한 비결
더 뉴 카니발은 거친 길 위에서도 쾌적한 승차감과 안정적인 주행 성능을 갖출 수 있도록 개선됐다Q. 더 뉴 카니발 하이브리드는 운전자가 느끼는 조종 감각은 물론, 승차감까지 한층 쾌적한 수준으로 눈에 띄게 높아진 점이 인상적이다. 목표로 했던 R&H(Ride & Handling) 개발 방향은 무엇이었나?
어떤 차를 개발하든 승차감과 핸들링 성능의 균형을 찾는 것은 어려운 일이다. 이를 위해 더 뉴 카니발은 패밀리카에 걸맞은 편안한 승차감과 안정적인 핸들링 성능의 양립을 목표로 서스펜션의 일부 부품을 새롭게 개발하고 쇽업소버(Shock Absorber) 밸브를 업그레이드하는 등 많은 부분을 개선했다.
특히 중점을 둔 부분은 국내 도로 환경을 반영해 과속방지턱이나 험로를 지날 때 충격감을 최소화하고, 차체가 흔들리는 정도를 최적화해 안정적인 성능을 구현하는 점이었다. 그 결과 4세대 카니발 대비 안정적인 롤 거동(좌우로 선회 시 원심력에 의해 차체가 좌우로 기울어지는 정도)과 조종 응답성을 구현했고, 운전자뿐만 아니라 뒷좌석 탑승자까지 만족할 수 있는 승차감과 주행 성능을 완성할 수 있었다.
더 뉴 카니발의 상품성 개선 작업을 총괄한 현대차 MLV프로젝트5팀 임병길 책임연구원Q. 새로 적용한 쇽업소버 밸브의 특징, 그리고 해당 부품을 적용한 효과에 대해 설명을 부탁드린다.
기존에는 고급스러운 뒷좌석 공간을 갖춘 하이리무진 모델에 한해 더욱 편안한 승차감을 차별화 요소로 가져가고자 앞뒤 서스펜션에 별도의 쇽업소버 밸브를 적용했다. 더 뉴 카니발에는 모든 라인업에 해당 부품을 기본 적용하고, 최적화 과정을 거쳤다. 쉽게 말해서 쇽업소버는 내부의 피스톤 로드 안에 봉입된 오일 압력을 이용해 감쇠력을 만들어 요철을 통과하거나 코너 주행 시 서스펜션 스프링이 늘어나고 줄어드는 과정에서 발생할 수 있는 차의 불필요한 움직임을 억제하는 부품이다. 이때 오일 압력을 조절하는 것이 쇽업소버 내부에 있는 밸브의 역할이다.
더 뉴 카니발에 새롭게 적용한 쇽업소버 밸브는 기존 쇽업소버에서 단순히 내부 오일의 흐름에 따라 여닫히는 수동적인 역할만 하던 밸브에 성능 튜닝이 가능한 구조를 반영해서 개발 자유도를 높였다는 장점을 갖고 있다. 즉, 우리가 원하는 방향에 맞춰 최적화할 수 있다는 뜻이다. 덕분에 개발 목표였던 쾌적한 승차감과 안정적인 조종 성능을 모두 구현할 수 있었다.
Q. 쇽업소버 밸브 업그레이드 외에도 개선한 부분은 무엇인가?
쇽업소버가 차체와 연결되는 부위에 범프 스토퍼(Bump Stopper)라는 부품이 있다. 코너 바깥쪽 바퀴에 무게가 쏠리거나 바퀴가 둔덕을 밟을 때 쇽업소버가 줄어드는데, 이때 한계 이상으로 줄어들어 차체에 손상이 가지 않도록 방지하고 충격 흡수를 도와주는 부품이 범프 스토퍼다. 또한, 쇽업소버 피스톤 로드 내부에는 쇽업소버가 늘어날 때 발생하는 소음과 충격을 흡수하는 HRS(Hydraulic Rebound Stopper, 유압식 리바운드 스토퍼)라는 부품도 있다.
더 뉴 카니발은 전륜 범프 스토퍼의 길이를 늘여 조향 안정성 및 둔덕을 넘을 때의 피치 거동(차의 앞뒤가 위아래로 움직이는 정도)을 개선했고, 전륜 HRS의 길이와 충격을 흡수하는 구조 단수를 늘려 피치 거동과 롤 거동을 동시에 개선했다. 즉, 차체가 앞뒤 좌우로 기울어지는 양을 줄여 더욱 안정적으로 주행할 수 있게끔 개선한 것이다. 아울러 후륜 쇽업소버에도 HRS를 새롭게 적용해 좀 더 균일한 승차감을 확보하는 동시에 거친 노면에서의 승차감도 개선했다.
Q. 개선 내용을 종합하면 더 뉴 카니발의 승차감 개선 방향은 뒷좌석 탑승자에 초점이 맞춰져 있는 것으로 보인다.
정확하다. 4세대 카니발이 양산된 이후 해외 유수의 매체 평가뿐만 아니라 국내 매체와 자동차 유튜버들의 평가, 동호회에서 언급된 실제 사용 후기 등을 꾸준히 모니터링한 결과, 뒷좌석 승차감에 대한 개선 요구가 많다는 점을 확인했다. 특히 과속방지턱 통과 시 차체 움직임, 뒷좌석의 멀미감 개선에 대한 요구가 높았다. 더욱 쾌적하고 편안한 이동 경험을 제공하기 위해 실제 고객들의 목소리를 반영해 더 뉴 카니발의 승차감 개발 목표를 설정하고 개선 작업을 진행했다.
이상적인 패밀리카에 걸맞은 쾌적한 공간을 완성한 비결
현대차 MLV프로젝트5팀 원명원 연구원은 실제로 다양한 환경에서 뒷좌석 소음을 개선하기 위해 많은 노력을 쏟았다고 말했다Q. 승차감 향상을 위해서는 R&H 개선도 중요하지만, 소음 및 진동과 같은 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 개선도 중요하다. 이것도 뒷좌석 탑승자를 많이 고려했나?
카니발이라는 차량의 특성상 뒷좌석에 누군가를 태울 일이 많기 때문에 뒷좌석 정숙도가 더욱 중요하다고 판단했다. 또한 이번에 새롭게 추가된 하이브리드 모델의 경우 정숙도에 대한 기대 수준이 훨씬 높기 때문에 다각적으로 뒷좌석 소음 개선에 주력했다. 우선 소음에 취약한 곳을 전부 찾아내 흡·차음재를 대폭 보강했다. C필러와 D필러 내부 그리고 트렁크 공간 좌우 벽면 내부에 적용한 흡음재의 밀도와 면적을 늘린 것이 대표적이다.
아울러 탑승자의 귀를 압박해 불쾌함을 유발하는 저주파 부밍 소음도 줄였다. 노면에서 발생한 진동은 타이어, 서스펜션, 쇽업소버를 타고 차체까지 전달돼 실내 공기 중으로 퍼지면서 소음을 유발한다. 특정 주파수에서는 운전자와 뒷좌석 탑승자가 서로 대화하기가 어려울 정도로 귀를 울리는 소음이 커지기도 한다.
이를 줄이는 대책으로 쇽업소버가 차체와 연결되는 부위에 장착하는 보강 패널을 크고 두껍게 개선하고, 해당 부위에 진동을 줄여주는 패드를 확대 적용하는 등 다양한 노력을 기울였다. 특히 사람의 음성 주파수 대역에 집중된 300~500Hz 대역의 소음(럼블 노이즈)을 줄이는 데 집중했다. 뒷좌석 소음을 줄이면 탑승자끼리 대화하는 것도 자연스레 편해진다. 결과적으로 더 뉴 카니발은 모든 좌석에서 소음 쾌적성을 구현해 다인승 패밀리카에 부합하는 공간을 완성했다고 할 수 있다.
현대차 MLV프로젝트5팀 오윤지 연구원은 더 뉴 카니발의 운전자도 한층 개선된 NVH 경험을 만끽할 수 있을 것이라고 말했다Q. 운전자 입장에서 느낄 수 있는 불쾌한 진동과 소음의 종류도 많다. 운전석에서 경험할 수 있는 NVH 개선책은 어떤 점이 있는가?
운전자가 느끼는 대표적인 소음은 A필러와 사이드미러 부근에서 발생하는 바람 소리다. 더 뉴 카니발은 사이드미러를 차체와 연결하는 부위의 틈 사이로 공기가 지날 때 발생하는 소음을 줄이기 위해 빈틈을 전부 감싸는 형태의 커버와 컷라인 씰을 적용했다. 아울러 외부 소음을 줄여주는 이중접합 유리를 2열까지 확대 적용해 실내 정숙성을 높였다.
또한, 엔진과 구동 모터를 함께 사용하는 하이브리드 모델의 경우 구동 모터로만 주행하다가 엔진 구동력까지 필요할 때 엔진을 작동시키는 상황이 생긴다. 이때 불쾌하게 느낄 수 있는 진동과 소음이 발생하지 않도록 2가지 차원에서 방안을 마련했다.
첫째는 엔진과 변속기 등 크고 무거운 부품을 고정하는 마운트, 그리고 하부 연결 부위 등에서 진동을 줄여주는 부시의 형상과 특성을 변경해 더 뉴 카니발 하이브리드에 맞게 최적화했다. 둘째는 소프트웨어 제어 영역에서 엔진 회전수 및 구동력 발생 시점 등을 조절해 하이브리드 차량의 동력 전환 과정에서 발생할 수 있는 이질감을 줄일 수 있도록 개선했다.
현대차 MLV프로젝트5팀 진선태 책임연구원은 하이브리드 모델의 고전압 배터리에서 비롯된 소음과 진동 문제를 해결하는 데 많은 노력을 쏟았다고 말했다Q. 하이브리드 모델에 맞춰 개발한 NVH 대책 중 가장 기억에 남는 작업은 무엇인가?
현재 출시된 하이브리드 모델의 고전압 배터리 냉각시스템은 모두 공랭식 구조다. 냉각용 공기 입·출구는 안전을 위해 차량 외부가 아닌 2열 시트 아래와 트렁크 공간에 마련했는데, 그러다 보니 냉각풍 토출음, 온열감, 냉각팬 부밍, 플로어 진동 등 다양한 문제가 발생했다. 더 뉴 카니발 출시 직전까지 이런 문제들을 해결하기 위해 수많은 시간을 쏟았다.
대표적으로 냉각팬을 더욱 정밀하게 제어하고, 냉각 유로 흡음재 보강, 냉각풍 압력 조절 등의 방안을 개발해 최적화했다. 이로써 탑승자가 불쾌하게 느낄 수 있는 소음과 진동을 줄일 수 있었다. 물론 전기차에 적용된 수랭식 구조를 활용하면 빠르게 해결할 수 있지만, 가격 인상이 불가피하고 이에 따른 소비자 부담도 높아지기 때문에 연구원들의 열정과 노력으로 해결하고자 오랜 기간 매달렸던 작업이었다.
전동화 기술로 완성한 쾌적한 이동 경험, 더 뉴 카니발 하이브리드
더 뉴 카니발 하이브리드에는 부드럽고 편안한 승차감에 중점을 두고 최적화된 하이브리드 파워트레인이 탑재됐다Q. 더 뉴 카니발 하이브리드는 다인승 패밀리카에 걸맞은 방향으로 파워트레인을 최적화했다고 들었다. 이 부분에 대해서 설명 부탁드린다.
기본적인 구성은 기아 쏘렌토, 현대차 싼타페 등 중형 하이브리드 SUV의 파워트레인과 같다. 1.6 가솔린 터보 엔진과 6단 자동변속기, 엔진과 변속기 사이에서 동력을 전달하고 구동 및 회생제동 기능을 수행하는 구동 모터, 엔진 시동 및 저전압 발전을 담당하는 HSG(Hybrid Starter Generator)로 이뤄진 구성이다.
다만, 더 뉴 카니발 하이브리드는 주로 여럿이 타는 차종인 만큼 더욱 안정적이고 부드러운 가속감과 편안한 변속감을 구현하는 방향으로 최적화했다. 구동 모터의 출력(54kW)과 토크(304Nm)를 높인 것도 승차감 향상을 위해서다. 결과적으로 시스템 합산 출력 245마력, 합산 토크 37.4kgf·m를 달성해 비교적 여유롭고 풍족한 성능을 경험할 수 있을 것이다.
Q. 최신 현대차그룹 하이브리드 차종에는 E-VMC(Electrification-Vehicle Motion Control, 구동 모터 기반 성능 보조 기술)이 두루 적용되고 있다. 더 뉴 카니발 하이브리드에는 해당 기능을 어떻게 최적화했는지 궁금하다.
E-VMC 기술은 차종을 막론하고 최신 하이브리드 모델에 공통으로 적용되며, 크게 E-핸들링과 E-라이드 2종류로 기능을 구분할 수 있다. E-핸들링은 구동 모터의 토크를 기반으로 차량의 앞뒤 수직력을 분배 제어해 전·후륜의 횡력 증대에 따라 선회 응답성과 안정성을 높여주는 기능이다. E-핸들링보다 반응성을 높여서 긴급 회피 조향을 돕는 E-EHA(Electrically Evasive Handling Assist)는 긴급 상황에서 작동하는 조향 보조 기능이다. 둘 모두 차량의 선회 운동에 중점을 둔 기능이다.
E-라이드는 승차감을 돕는 기능이라고 볼 수 있다. 과속방지턱 통과 전 구동 모터의 감속 토크를 통해 차 앞부분이 위로 들리는 움직임을 줄이고, 과속방지턱을 통과한 뒤에는 모터 구동을 통해 차 앞부분이 아래로 떨어지는 움직임을 줄여준다. 즉, 차량의 피치 운동을 줄여서 승차감을 편하게 해주는 기능이라고 볼 수 있다.
카니발은 휠베이스가 길고 다인승 목적이 뚜렷하기 때문에 주행 성능을 역동적으로 강화하기보다는 차체 거동을 안정적인 방향으로 제어하는 데 중점을 두고 E-VMC를 최적화했다. E-핸들링 기능은 최대한 주행 안정성을 해치지 않는 선에서 반응성을 높이는 정도로 반영했다.
더 뉴 카니발 하이브리드에 적용된 E-VMC 기술은 운전자가 이질감을 느끼지 않게끔 자연스럽게 작동하면서 승차감 향상을 도울 수 있도록 개발됐다E-VMC 기술은 운전자가 최대한 이질감을 느끼지 않도록 적용하는 것이 중요하다. 운전자의 의도와 달리 많은 기능이 개입할수록 이질감으로 인해 오히려 피로감을 느낄 수 있기 때문이다. 하지만 기존 카니발의 오너라면 더 뉴 카니발 하이브리드에 적용된 E-라이드 기술과 그로 인한 승차감 개선 효과를 쉽게 알아차릴 것이다. 브레이크 페달을 밟지 않고 적당한 높이의 과속방지턱을 지나간다면 구동 모터의 토크 제어를 통해 차량의 피치 움직임이 확연히 줄어드는 것을 느낄 수 있다.
아울러 현대차그룹 최초로 그랜저 하이브리드에 적용된 정체구간 특화 제어를 더 뉴 카니발 하이브리드에 맞춰 새롭게 적용했다. 현대차그룹 모델 중 2번째이자 기아 최초로 적용한 사례다. 정체구간 특화 제어는 내비게이션 정보와 차량의 주행 상태를 종합해 저속 정체구간으로 판단될 경우, 변속 패턴과 모터 제어를 최적화하여 불필요한 변속 조작에 의한 승차감 저하를 방지하고 연비 개선에도 도움을 주는 기술이다.
현대차 MLV프로젝트5팀 신문혁 연구원은 더 뉴 카니발을 통해 처음 선보이는 멀티존 음성인식 기능을 활용해 뒷좌석에서의 이동 경험이 한층 쾌적해질 것이라고 말했다Q. 마지막 질문이다. 더 뉴 카니발 하이브리드의 예비 오너들을 위해 반드시 경험하길 권하는 기능이 있다면?
확연히 달라진 쾌적한 승차감과 주행 안정성 외에 얘기하고 싶은 게 있다면 더 뉴 카니발에 새롭게 적용된 멀티존 음성인식 기능이다. 운전석뿐만 아니라 동승석, 2열 좌우 좌석별로 음성을 인식할 수 있는 4개의 지향성 마이크를 장착해 탑승자 개개인에 맞춰 창문 조작, 시트 조작, 공조 제어 등의 기능을 제공한다.
이전에는 음성인식 기능을 활용할 때 “앞좌석 오른쪽, 창문 열어줘”, “뒷좌석 왼쪽 에어컨 틀어줘” 등 위치를 일일이 설명해야 했지만, 이제는 음성인식 호출어인 “헤이 기아”를 말한 뒤 명령을 전하면 발화자의 위치를 인식해 해당 기능을 작동해준다. 무엇보다 지금까지 2열에서는 천장에 장착된 버튼을 눌러 음성인식 명령을 내려야 했는데 그럴 필요도 없어졌다.
이처럼 더 뉴 카니발은 눈에 띄는 디자인 변화뿐만 아니라, 구석구석까지 심혈을 기울여 승차감을 다듬고 주행 성능의 완성도를 끌어올렸다. 카니발 최초로 등장한 하이브리드 모델은 한층 쾌적한 승차감과 우수한 연비 효율성까지 겸비해 더욱 다채로운 매력을 자랑한다. 기아를 넘어 국내를 대표하는 베스트 패밀리카인 더 뉴 카니발의 달라진 모습과 하이브리드 모델의 풍성한 매력을 실제로 경험하고 아늑한 여정을 만끽해 보기를 바란다.
사진. 김범석
현대자동차그룹 뉴스 미디어, HMG 저널 바로가기
