자동차 지식/정보 - 대림대학교 미래자동차 공학교육 후기

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"미래 자동차 기술인력 양성 프로그램 참여 기회"

21년 11월, 운 좋은 기회로 자동차 공학, 기술 교육에 참석할 기회를 얻었다. 내연기관부터 HEV, EV, 수소연료전지 등 현재부터 미래까지 자동차와 관련된 다양한 기술 이론과 차량 분해조립 실습까지 해볼 수 있는 좋은 자리였다.

 

"얼마 만에 와보는 캠퍼스인가"

1박 2일간 날씨가 엄청 좋았다. 캠퍼스의 여유로운 학생들을 보니, 학창 시절 생각도 나고 감회가 새롭다. 지나고 나야 그 소중함을 깨닫듯 학창 시절 학업에 뒷전이었던 스스로를 반성하며, 배움으로 노년을 보내는 어르신들의 마음이 새삼 공감되는 순간이었다.

 

그 유명한 김필수 교수님 연구실도 보았다.

 

 

1. 이론교육 - "명품 강의와 명품 교재"

"차덕에게 성서 같은 교재, 평생 소장 각"

이론교육과 실습으로 이루어진 과정. 가장 처음 두툼한 두 권의 교재를 받고, 그 알찬 내용에 감명을 받았다.

 

파워트레인과 과급기, 차체와 구조강성에 대한 부분은 물론

 

차체 다이나믹스와 자세 제어, 거동과 관련한 자동차와 관련된 모든 이론들이 2권의 기술 교재에 망라되어있었다. 평생 소장 예정, 완소 아이템이다.

 

"순도 100% 문과도 몰입하는 강의력"

이렇게 완성도 높은 교재를 바탕으로, 미래자동차학부 전임교수이신 이정호 교수님, 함성훈 교수님께서 교육을 진행하셨다.

사실, 자동차라는 분야를 학문으로 접근하면 다양한 분야가 총망라된다. 기계공학, 열역학, 유체역학, 물리학, 소재공학은 물론, 최근에는 전자장비 고도화와 EV파워트레인 도입으로 전기, 전자, IT 분야까지 다루게 된다.

두 분의 교수님은 이렇게 복잡한 영역을 순도 100% 문과인 필자가 집중력을 유지할 만큼 쉽고 재미있게 설명해주셨다.

 

 

2. 실습 - "HEV차량 완전분해"

실습은 아이오닉 HEV, 그랜져 HG HEV 차량으로 진행되었다. 하이브리드 차량은 내연기관과 EV파워트레인을 모두 갖추고 있기 때문에 자동차의 현재와 미래를 집약해서 학습할 수 있기 때문이다.

덕분에 내연기관 부품뿐만 아니라 하이브리드 차량만이 가진 특별한 부품들을 하나씩 분해하며 그 작동원리를 배울 수 있었고, 미래 순수 전기차의 구조도 간접적으로 학습할 수 있었다.

 

 - 외판, 모듈 분해

주행 가능한 완성차 상태에서 도어, 보닛, 범퍼, 시트 등 거의 모든 부분을 분해했는데, 분해하기 전의 사진을 찍지 못했다.

 

 - DCT(Dual Clutch Transmission), EV모터

"변속기, EV모터 일체형 구조"

현대, 기아의 하이브리드는 모터가 변속기에 내재된 병렬식 구조다. 구조가 단순하고 EV의 동력 전달 효율이 뛰어나지만, 변속기와 EV모터의 부조화로 발생하는 이질적인 가속감을 불쾌해하는 운전자도 많다. 그래서 현대 하이브리드 차량은 미션오일 관리가 더 중요하다.

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"EV구동과 발전(회생제동) 담당"

아이오닉 HEV의 DCT에서 분리한 EV모터다. 순수 EV 차량이 아니라 엔진을 보조하는 수준의 출력으로 크기가 작은 편이다. 

HEV 차량에서 구동모터는 주행과 발전(회생제동)의 역할을 한다. 단, 배터리 부족 시 엔진 구동에 의한 발전은 HSG가 담당하며, 구동모터는 타력 주행, 제동 시 에너지를 회수하는 회생제동 역할만 한다.  

 

이제 클러치 디스크와 액츄에이터를 분해한다.

 

클러치 디스크 모듈이 분리되었다. DCT 미션은 수동 변속기에 기반한 만큼, 태생적으로 클러치 디스크가 소모된다.

 

전자식 액츄에이터를 분리했다. HPCU의 명령에 따라 액츄에이터는 사람의 변속 행위를 모방하여 변속을 실행한다. 2개의 레버가 각각 짝수단, 홀수단 기어를 제어한다.

 

 - HSG (Hybrid Start Generator)

"엔진 시동과 발전(엔진 동력)의 역할"

HSG는 내연기관 차량의 스타트모터와 알터네이터 역할을 통합한 모듈이다. 엔진 스타트를 위한 최초 크랭킹과 엔진 동력으로 배터리를 충전하는 발전기 역할을 한다.

 

 - 전자식 에어컨 콤프레셔 (Electric A/C Compressor)

"엔진과 독립적인 에어컨 가동"

일반 내연기관 차량의 경우 엔진의 동력으로 에어컨 컴프레셔를 돌리고 브레이크 유압을 발생시킨다. 반면, HEV나 PHEV 차량은 엔진 동력이 상시 제공되지 않기 때문에 이러한 부분을 모두 전기 에너지로 수행한다.

 

아이오닉 HEV 차량의 에어컨을 작동시키는 전자식 컴프레셔다. 자체 동력을 위한 전동기 코일이 보인다. 당연히 고장이 나면 내연기관에 비해 부품 가격이 비싸다.

 

 - HPCU (Hybrid Power Control Unit)

"하이브리드 차량의 두뇌 HPCU"

HPCU란 일반 내연기관 자동차의 ECU보다 더 확장된 역할을 하는 하이브리드 차량의 두뇌다. 아직 차량의 전장은 12V에 표준이 맞춰진 만큼, 리튬 배터리의 고전압을 12V로 변환하거나, HSG와 EV 등 하이브리드 차량의 많은 부분을 컨트롤하는 장치다.

 

발열이 많은지 모듈 내부로 냉각수 라인이 들어간다.

 

 - 리튬이온 폴리머 배터리 (Li-pol)

"전동화 시대의 핵심기술"

하이브리드는 물론, 전기자동차의 핵심인 배터리 모듈이다. 하이브리드 차량이라 크기가 크지는 않지만, 후석 시트 아래에 위치하여 분리가 쉽지 않다.

 

전류 측정 후 냉각 및 BMS(Battery Management System) 관련 모듈을 걷어내 본다. 내부는 다수의 배터리 셀로 구성되어있으며, 각각의 셀 단위마다 센서가 연결되어있다.

최근 다양한 산업체에서 성능이 저하된 일부 셀만 진단, 교체하여 배터리 성능을 복원하는 기술을 개발하고 있다. 

 

 - 각 모듈의 기능과 작동원리

위에서 분해한 하이브리드 차량의 각 모듈과 기능, 작동원리에 대한 부분은 아래 글을 참고하기 바란다.

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3. 마무리 - "자동차의 현재와 미래"

"차덕에게 값을 매길 수 없는 유익한 과정"

이번에 좋은 기회로 자동차 산업의 현재와 미래를 모두 배울 수 있었다. 대림대학교 교수님들은 비전문가도 이해하기 쉽게 설명해주셨고, 정말 A부터 Z까지 교보재 차량을 편하게 분해하면서 얻은 지식은 값을 매길 수 없을 것이다.

 

 

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※ 2021년 11월 5일 교육

 

 

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