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메르세데스 벤츠는 고효율+장거리 주행을 목표로 하는 VSION EQXX 컨셉카를 공개했다. 단순히 배터리 용량만 늘리는 것이 아니라 효율성, 에너지 밀도, 공기 역학적 디자인, 차체 경량화 등 모든 측면에서 최적화를 이뤄냈다.

"We will build the world’s most desirable electric cars."

비결 1. 극한까지 줄인 항력계수

VSION EQXX 컨셉카는 1회 충전으로 1,000km 이상을 주행할 수 있으며, 단순히 배터리 용량을 늘린 것이 아니라 전비를 10km/kWh 수준으로 끌어올린 것이다. 참고로 현대자동차 아이오닉5의 전비는 4.5~5.1km/kWh 수준이다. VSION EQXX는 특히 공기역학적인 디자인으로 항력계수를 0.17까지 낮춰 공기저항에 효율적인 주행이 가능하도록 디자인되었다.

비결 2. 극한까지 높인 전력 효율

내연기관차는 엔진에서 휠까지 전달되는 동력의 효율이 대략 30%이다. 하지만 VISION EQXX는 배터리에서부터 휠까지 도달하는데 효율이 95%에 가깝다고 한다. 인버터, 모터에서 전달되는 효율을 극대화하고 기계적 마찰을 최소화하며 와이어에서 손실되는 전력까지 최소화했기에 달성할 수 있는 수치이다. 또한, 전력변환장치는 전부 SiC 전력반도체를 사용하여 효율을 극대화하였다.

VSION EQXX는 열 관리 시스템을 통해서도 전체 효율을 높였다. 모터와 전력변환장치가 효율이 좋다는 것은 폐열이 적게 발생하기 때문에 열 관리 시스템 역시 매우 작고 가볍게 설계되었다. 또한, 냉각수, 워터펌프, 전력변환장치, 전기 모터 등의 장치들이 최소한의 에너지 비용으로 가장 효율적인 온도를 유지한다. 냉각 플레이트는 차체 바닥에 깔려 아래쪽으로 흐르는 공기를 활용하여 냉각한다.

날씨가 덥거나 운전을 오래 했을 경우 냉각 시스템은 한 단계 높아진다. VSION EQXX 전면의 셔터가 열리면서 에어 가이드를 따라 공기를 PE 룸 안으로 흘려보내 냉각에 도움을 준다. 차량이 정지해 있을 때는 냉각 팬으로 냉각을 진행한다.

비결 3. 전기차의 본질, 배터리 혁신

VISION EQXX는 배터리의 에너지 밀도가 200Wh/kg까지 향상되어, 타사의 전기차 배터리보다 공간은 50% 덜 차지하고 무게는 30% 가볍다. 고전압 배터리 전압은 900V 이상으로 높였으며, 특히 양극재 부분에서 에너지 함량을 높였다.

VISION EQXX를 통해 UI/UX를 최적화하고 일체형 디스플레이를 통해 차량과 운전자가 하나가 될 수 있게 디자인하였다. 또한 실내 디자인을 버섯, 대나무, 선인장 버건 실크에 이르기까지 친환경 소재를 적절하게 혼합하여 설계하였다. 동물성 소재를 사용하지 않고도 자동차 실내 디자인의 고급스러움을 극대화할 수 있음을 보여준 것이다.

VISION EQXX에는 초박형 솔라 루프를 통해 추가적인 충전이 가능하며, 이상적인 조건에서 하루 최대 25km 추가 주행 거리만큼 충전이 된다. 117개의 솔라 패널이 부착되어 있고, 태양 에너지는 송풍기, 조명, 인포테인먼트 시스템과 같이 전장 장치에 에너지를 공급하는 12V 배터리에 충전된다.

비결 4. 성능 빼고 줄일 수 있는건 다 줄였다...극한의 경량화

메르세데스 벤츠에서 가장 큰 알루미늄 구조물인 BIONEQXX는 VISION EQXX의 후면부인 후면 바닥에 있는 부품이다. 기존 부품에 비해 15~20% 중량 절감을 하였고, 높은 강성과 NVH의 성능을 위해서 형상 최적화 설계가 적용되었다.

BIONICAST는 차량 전면의 서스펜션 구성 요소를 포함하는 댐퍼 돔이다. BIONICAST 역시 최적 설계된 구조로 기존 구조물에 비해 9파운드 (4kg) 경량화했다. VISION EQXX의 도어는 알루미늄 보강재와 함께 CFRP 및 GFRP(탄소 및 유리 섬유 강화 플라스틱) 하이브리드로 설계되었다. 이 방식은 중량 절감뿐 아니라 강성과 연성의 균형을 유지시켜 안정성을 증가시킨다.

VISION EQXX의 알루미늄 브레이크 디스크는 강 디스크에 비해 중량을 많이 절감 시킨다. Mercedes-Benz Advanced Engineering이 설계한 이 브레이크 시스템은 부식되지 않을 뿐만 아니라 혁신적인 코팅재 덕분에 브레이크 먼지 배출량을 최대 90%까지 절감한다.

메르세데스 벤츠 최고기술경영자(CTO)는 “비전 EQXX 개발 과정에서 진행된 기술은 앞으로 메르세데스 벤츠 전기차 전반에 적용될 예정입니다.”라고 말했다.