사람이 숨쉬기 힘든 극한의 고온과 거센 바람이 부는 상황에서 수소전기 트럭이 거침없는 주행을 이어갔다. 로봇이 자동차 문을 열고 닫기를 수없이 반복하고 전기차 바퀴에 회전축을 연결해 고속으로 구동계 부품을 작동시킨다. 또 반도체 실험실을 연상케하는 밀폐 공간에서는 연구원들이 배터리를 조심스럽게 해체해 성분을 분석했다.

지난 3월 27일 찾은 현대차·기아 남양연구소의 전동화 차량 개발 핵심 연구 시설의 모습이다. 단순히 차량 개발을 넘어 안전을 위한 다양한 부품에 대한 연구까지 진행되고 있었다. 이같은 노력 덕분에 현대자동차그룹은 세계 자동차 시장에서 과거 '패스트 팔로워'로 불렸지만 지금은 더 이상 팔로워가 아닌 마켓 리더로 자리매김하고 있다.

특히 현대차그룹은 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 기반의 아이오닉 5, 아이오닉 6, EV6, EV9 등의 전기차로 세계 3대 올해의 차를 모두 석권하는 등 기술 경쟁력을 구축하고 있다

처음 방문한 곳은 전기차의 심장으로 불리는 전기차 파워트레인을 연구하는 '전기차 동력계 실험실'. 이 곳에서는 동력계 장비의 개수에 따라 크게 1축, 2축, 4축 동력계 실험실로 운영되고 있다.

1축 동력계 시험실은 모터와 인버터의 기본 특성에 대한 단품 시험이 이뤄지는 곳이었다. 모터의 토크, 전기 모터의 분당 회전수(rpm)를 입력해 모터 시스템의 성능을 시험하고 효율성을 높일 수 있다. 이곳에서는 현대차그룹의 미래 모빌리티에 적용할 초고성능 모터 실험이 한창이었다. 1축 동력계 담당 연구원은 "차세대 고성능 모터 실험을 진행하고 있으며 기존에 없는 새로운 모터"라며 "시험을 통해 모터 시스템의 성능과 효율 개발을 진행하고 있다"고 말했다.

2축 동력계 시험실은 모터와 인버터에 감속기, 구동축을 추가해 실제 차량의 구동계를 모사한 환경이 구축돼 있다. 맞은 편에 있는 4축 시험실에는 현대차의 아이오닉 5 실차로 실험을 진행하고 있었다. 배터리 시뮬레이터를 사용한 1,2축 시험실과 다르게 4축 시험실에서는 실제 배터리를 활용해 차량 구동계 전체를 평가했다.

상용차 개발을 위한 상용시스템 시험동과 상용 환경 풍동실도 방문했다. 상용시스템 시험동에서는 로봇 팔이 차 문을 세게 닫고 열기를 반복하는 테스트가 진행되고 있었다. 내구성 데이터 확보를 위해 24시간 내내 로봇이 시험을 계속하는 경우도 있다고 한다. 차량 부품 간 발생하는 민감한 소음을 잡아내기 위해 사방이 삼각뿔 모양 흡음재로 둘러 쌓여 있는 'BSR' 시험실에서는 다양한 온도와 진동 조건에서 발생하는 소음 시험이 진행되고 있었다.

상용내구시험팀 이진원 책임연구원은 "앞으로 모빌리티의 발전방향이 전기차와 같이 점점 더 조용함을 추구하기 때문에 이러한 BSR 소음을 평가하는 시험이 보다 중요해질 것"이라고 말했다.

상용 환경 풍동실은 세계 최대 규모와 최신 장비를 갖추고 있는 만큼 압도적인 스케일을 자랑했다. 내연기관과 전기차, 수소차 등 친환경 상용차를 연구하는 시험실에는 천장과 좌우 벽에 84개의 네모난 큐브 모양 태양광 솔라 시스템이 부착돼 있었다. 풍동실 내부는 실내 온도를 영하 40도에서 영상 60도까지 조절할 수 있다. 실제 중동 지역 테스트 기준 온도인 45도에 맞춰진 풍동실 안에 들어가 보니 후덥지근한 열기가 느껴졌다. 5분도 채 되지 않았지만 이마에 땀이 맺혔다.

환경풍동시험실에서는 혹서, 혹한의 상태에서 온도에 따라 효율이 달라지는 배터리 충·방전 및 냉각 성능 시험도 진행된다.이날 현장에서 고온 조건 테스트 시연과 함께 유동 가시화 시험을 볼 수 있었다. 풍동 내부에서 흰색 가스가 북미형 수소전기버스차량 앞면으로 분사되고 있었다.

마지막으로 방문한 곳은 친환경차의 핵심 부품인 '배터리 분석실'을 방문했다. 이날 연구원들은 배터리 셀을 조심스럽게 해체하고 있었다.

이곳에서는 현대차그룹이 자체 연구중인 배터리에 대한 성능, 내구성, 안정성 평가가 이뤄진다. 배터리는 '셀 해체실→전처리실→ 메인 분석실' 등의 순서로 이동하며 정밀한 점검이 이뤄진다. 셀은 양극, 음극, 분리막, 전해액을 사각형의 알루미늄 케이스에 넣어 만든 배터리의 기본 단위다. 이 셀을 해체하고 시료를 채취해 분석을 진행한다. 남양기술연구소는 1995년 세워진 종합기술연구소로 현재는 전기차 핵심 연구 기지 역할을 한다.

현대차그룹은 이같은 연구를 바탕으로 향후 적용할 차세대 배터리 기술 개발에도 집중하고 있다. 현대차그룹은 차세대 배터리인 '전고체 배터리'를 개발한 뒤 이를 탑재한 전기차를 2030년부터 본격 양산하겠다는 목표를 갖고 있다. 전고체 배터리는 화재의 위험성이 적고 주행거리가 길어 '꿈의 배터리'로 불린다. 그룹은 지난해 향후 10년간 배터리 분야에 9조5천억원을 투자하겠다는 계획을 밝힌 바 있다.

현대차그룹 관계자는 "전기차 시대에는 내연기관차 대비 진입 장벽이 낮아지면서 다양한 업체들이 합류하며 시장 경쟁이 치열해지고 있다"며 "기술의 상향 평준화속에서 현대차·기아는 작은 차이로부터 더 큰 상품 경쟁력을 확보하기 위한 과감한 연구개발 여정을 이어가고 있다"고 말했다.