메르세데스 EQE SUV, 200m의 주행거리를 늘리기 위한 공기역학 설계

배터리 전기차의 시장이 커지면서 주행거리에 대한 관심도 증가하고 있다. 하루 평균 주행거리가 대부분 60km 이하이지만 시장 진입 초기인 만큼 여전히 주행거리는 주된 관심사다. 배터리 셀 생산을 위한 원자재가 더 큰 문제이고 폭발에 대한 우려와 중량 증가로 인한 충돌 시 충돌 에너지의 흡수 등 훨씬 중요한 과제가 많지만, 소비자의 입장에서는 우선은 내연기관차처럼 수 분 만에 충전하고 다시 주행할 수 있어야 하고 한 번 주행으로 가솔린차 등과 비슷한 수준을 원하고 있다. 이런 요구를 반영해 자동차회사들은 다양한 방법을 동원해 주행거리를 늘리기 위한 기술을 개발하고 있다. 메르세데스 벤츠가 EQE SUV의 글로벌 시승회 중 워크샵을 통해 공개한 내용 중에는 200m의 주행거리를 늘리기 위한 노력도 있었다.


글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)


메르세데스 EQE SUV의 공기저항계수 즉 Cd치는 큰 부하 용량과 짧은 리어 오버행에도 불구하고 0.25부터 매우 우수하다. 물론 공기저항계수와 전면 투명 면적을 합산해야 실제 공기 저항 정도를 할 수 있지만 이 수치는 2005년 출시된 S클래스 세단, 2009년 출시된 E클래스 세단, 2016년에 출시된 E클래스 쿠페, 2018년 출시된 A클래스와 같은 수치이다.


이와 같은 수치를 얻기 위해 메르세데스 벤츠는 언더바디의 터뷸레이터와 같은 수많은 공기역학적 설계를 시행해 3km의 주행거리를 늘렸다. 풍절음을 방지하기 위한 공기 역학적 미세 조정 조치 등으로 인해 공기역학적 성능이 불과 얼마 전의 세단 수준으로 높아진 것이다.





구체적으로는 앞차축 앞에 있는 특허 출원 중인 새로운 휠 스포일러가 있다. 이는 톱니 모양의 하단 가장자리, 작은 에이프런 및 세로 방향 리브가 있는 수많은 세부 사항이 앞바퀴로의 공기 흐름을 개선하는 데 기여한다. 이에 따라 12km의 주행거리가 늘었다고 한다.


측면에서는 공기역학적으로 최적화된 휠을 위해 특수에도 클래딩이 개발됐다. 장비에 따라 이러한 휠 트림은 인서트가 없는 에도 휠에 비해 Cd 수치 2포인트 개선하는 데 기여했다. 또한 옵션으로 제공되는 측면의 러닝 보드, 즉 사이드 스탭은 밑면의 보이지 않는 영역에 공기역학적 설계가 되어 있다.


EQE SUV는 올 라운더를 표방하고 있어 사이드 스텝이라는 장비가 어울리지 않을 수 있으나 실제 사용자들의 개성을 고려해 옵션으로 설정하고 있다. 이는 리어 휠로의 공기 흐름에 긍정적인 영향을 미치며 측정 가능한 공기역학적 이점을 제공한다. 여기에 빗물이 운전석 옆 창으로 들이치는 것을 막기 위한 사이드미러의 프레임의 설계만으로도 주행거리 200m를 늘였다.





또 하나 눈길을 끄는 휠 스포일러는 내부에 에이프런이 리어 액슬 앞에도 있다. 리어 사이드 월 영역의 특수 클래딩 스포일러는 공기역학적 성능에 매우 큰 영향을 미친다. 더불어 뒷바퀴 주위의 공기 흐름을 제어하기도 한다. 휠 크기에 따라 EQE SUV의 클래딩 스포일러는 두 가지 길이로 설계된다.


차체 하부 패널에는 전면 섹션의 들쭉날쭉한 터뷸레이터와 같은 디테일이 있다. 이는 차체 하부 공기 흐름의 변위를 방지하며 공기의 흐름은 휠 아치에서 아래쪽으로 진행된다.





또한 EQE SUV의 언더바디 패널은 스러스트 암 커버링과 스프링 링크 커버링으로 보완됐다. 후자는 배터리에서 디퓨저로 공기 흐름을 유도하는 기울기로 설계됐다. 리어 디퓨저의 각도는 풍동으로 최적화됐다.


뒤쪽 상단의 사이드 스포일러와 루프 스포일러는 루프 엣지의 끝을 뒤로 이동시킨다. 이 역시 공기 역학적으로 중요한 부분이다. 후미등에도 스포일러 역할을 하는 통합형 엣지가 있다. 이러한 세부 사항으로 인해 공기역학적으로 유리한 리어 엔드가 완성됐다.





이 외에도 광범위한 밀봉 및 단열 조치로 풍절음을 감소시켰다. 편안함을 감소시키는 것으로 인식될 수 있는 저주파 소음을 줄이거나 방지하기 위해 예를 들어 차체의 수많은 구멍을 음향적으로 효과적인 폼으로 채웠다. 윈드스크린 서라운드와 외부 미러의 밀봉을 개선하여 윈드 노이즈의 고주파수 구성 요소를 줄인 것도 같은 맥락이다.


항공 음향학자들이 5개의 측면 창 사이의 전환 부분에 특별한 주의를 기울여 옵션인 Acoustic Comfort Package는 소음에 대한 편안함을 더욱 향상시켰다. 여기에는 운전석 및 조수석 도어의 측면 창과 차량 내부 화면의 음향 효과가 뛰어난 이중 접합 유리가 포함된다.


파노라믹 루프에는 다양한 윈드 디플렉터, 커버 및 형상이 개선된 씰이 있어 루프가 크게 열렸음에도 불구하고 소음이 극히 낮다.





물론 히트 펌프와 DCU(Disconnect Unit)도 효율성을 높이는 데 크게 기여한다. 히트펌프를 통해 배터리 관리는 물론 주행 도중 발생하는 열을 실내로 유입해 난방한다. 여기에 4매틱의 경우 세 가지 회생 제동 모드 중 인텔리전트 모드를 선택하면 상황에 따라 앞차축의 동력 전달이 자동으로 제어된다. 그로 인해 주행거리가 10% 정도 향상된다고 한다. 이에 대해 메르세데스 엔지니어는 세 가지 모드 중 가장 강한 D-보다 D+가 더 효율적이라는 데이터를 얻었다고 했다.


EQE SUV는 회생제동을 하지 않는 것보다는 인텔리전트 모드로 해 DCU가 알아서 제어하는 것이 좋은 듯하다. 약한 회생제동모드는 구배가 많은 도로에서는 주행안정성 측면에서도 도움을 준다. 회생제동을 사용하지 않은 상태에서도 내리막길 등에서는 회생 제동이 작동된다. 전기차를 자주 시승하는 입장이라서 그럴 수 있겠지만 지금은 대부분 울컥거림으로 인한 위화감을 느끼지 않고 운전할 수 있다. 결국은 환경으로 인해 시작한 전기차라면 사용자도 그에 대한 인식을 갖고 운전하는 자세를 가져야 하지만 자동차회사들이 그 문제를 기술적으로 해결하고 있다.


내연기관보다 공기 저항에 더 민감한 전기차의 특성상 공기 저항을 줄이기 위한 노력은 내연기관차에서보다 훨씬 강화될 것으로 보인다.

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