[AD] 필러 없앤 GV90 네오룬…문부터 차체까지 다시 설계한 이유

[오토캐스트=이다일 기자] 제네시스가 GV90 네오룬의 코치도어를 구현하기 위해 힌지와 잠금장치, 차체 구조를 함께 개발한 과정을 공개했다. 앞뒤 문 사이의 기둥인 B필러를 없애면서도 두 문을 독립적으로 열고, 충돌 때는 하중을 차체로 전달하는 것이 핵심 과제였다.

지난 10월 28일 열린 ‘제네시스 GV90 테크데이’에서는 개발에 참여한 연구원들이 네 차례의 대담을 통해 차체, 디자인과 소재, 플랫폼과 충돌 안전, 주행 성능과 정숙성 기술을 설명했다. 완성된 차량의 사양과 함께 부품의 배치와 구조를 바꿔야 했던 이유, 개발 과정에서 마주한 문제도 소개했다.


앞문 그대로 두고 뒷문만…힌트는 산업용 기계에

네오룬의 코치도어는 앞뒤 문이 서로 반대 방향으로 열리는 구조다. 개발진이 강조한 것은 두 문을 각각 열 수 있다는 점이다. 뒷좌석 승객이 내릴 때 앞문을 먼저 여는 동작을 거치지 않도록 했다.

최동욱 제네시스 클로저설계팀장은 “필러를 없애는 건 마지막 선택이 아니라 첫 번째 선택이었습니다”라고 설명했다. 실내 공간을 새로운 방식으로 쓰려면 문 사이의 기둥부터 없어야 한다는 판단이었다. 초기에는 슬라이딩 도어도 검토했지만, 제네시스 플래그십의 디자인 방향과 맞지 않는다고 보고 회전하며 열리는 방식으로 바꿨다.

일반적인 회전식 힌지만으로는 공간 문제가 남았다. 처음 검토한 구스넥 타입은 앞문을 닫아둔 채 뒷문을 열 수 있었지만, 문을 닫으면 연결 부품이 실내로 많이 들어왔다. 뒷좌석 공간과 승객의 편의에 불리한 구조였다.

해법은 문을 바깥쪽으로 먼저 밀어낸 뒤 회전시키는 ‘듀얼 모션 힌지’였다. 서로 다른 두 동작을 하나의 힌지에 담기 위해 개발진은 자동차 밖으로 눈을 돌렸다. 기구학 교재를 다시 살펴보고 가구와 산업 박람회도 찾았다.

도어 개폐 시스템을 맡은 남진우 연구원은 “결정적인 힌트는 결국 차 밖에서 찾았습니다”라고 말했다. 산업용 기계에 쓰는 LM 가이드가 해법이었다. 직선 운동을 안내하는 이 부품으로 문 무게를 지탱하면서 바깥쪽으로 부드럽게 이동하도록 했다.

힌지의 형상도 여러 차례 수정했다. 하중이 전달되는 경로를 분석해 불필요한 무게를 줄이고, 3D 프린팅으로 형상을 확인했다. 문을 열었을 때 드러나는 부품인 만큼 디자인팀도 개발에 참여했다.


사라진 기둥의 역할, 문과 차체 안으로 옮겼다

B필러가 사라지면 충돌 때 힘을 받아줄 구조도 달라져야 한다. 개발진은 차체 골격 안에 보강재를 넣은 ‘히든 롤케이지’와 도어 내부에 강성을 확보한 ‘히든 B필러’로 대응했다.

히든 롤케이지에는 1.5GPa급 초고강도 스틸 튜브를 사용했다. 실내에 별도의 파이프를 노출하는 대신 차체의 빈 단면 안에 넣고 알루미늄 부재 등과 결합했다. 도장 공정에서 팽창하고 굳는 구조용 폼을 이용해 튜브와 주변 골격을 연결하는 방식도 적용했다.

도어 내부에는 1.8GPa급 스틸 듀얼 빔을 배치했다. 문 위아래의 래치가 차체와 맞물려 루프나 측면에서 들어오는 하중을 전달한다. 눈에 보이는 기둥이 없어진 자리를 도어의 보강재와 잠금장치가 함께 맡도록 설계한 것이다.

래치도 새로 개발했다. 상단은 승하차 때 머리에 닿지 않도록 작게 만들고, 하단은 충돌 하중에 대응하도록 설계했다. 문 위아래의 잠금장치를 동시에 잠그고 풀기 위한 제어기와 액추에이터도 마련했다.

개발 초기에는 래치가 이탈해 하중을 제대로 전달하지 못하는 문제를 겪었다. 개발진은 구조를 보완하고, 래치가 걸리는 스트라이커도 필요한 변형을 허용하면서 하중을 전달하는 방향으로 수정했다고 설명했다.

컴퓨터 해석과 실차 시험을 맞춰가는 과정도 필요했다. 개발진은 첫 시험차의 루프 강도 평가에서는 실패했다고 밝혔다. 해석 기법과 차체 구조를 보완한 뒤 두 번째 시험에서 목표에 근접했고, 이후 시뮬레이션을 개선했다고 설명했다. 최종 루프 압축 평가에서는 좌우 각각 한쪽당 14톤포스를 넘는 저항력을 확보했다고 밝혔다.

도어 주변의 장애물을 감지하는 레이더는 하단 크롬 가니시 안에 넣었다. 금속막이 전파를 가로막는 문제는 미세한 틈을 만드는 ‘크롬 크랙’ 공법으로 풀었다. 크롬 외관을 유지하면서 센서가 작동하도록 한 것이다.

질의응답에서는 전원이 끊겼을 때의 개방 방법도 설명했다. 도어 버튼 주변의 비상 레버를 당긴 뒤 문을 수동으로 밀어 여는 방식이다. 다만 충돌로 부품이 파손되거나 차체가 크게 변형되면 해당 문을 통한 탈출이 어려울 수 있다고 답했다.


차체색으로 칠한 램프…파손되면 렌즈만 교환

GV90의 램프는 차체와 경계를 줄이는 방향으로 개발했다. 달항아리처럼 이음매가 눈에 띄지 않는 외관을 구현하기 위해 램프의 큰 바깥 렌즈에 차체 색상을 입혔다.

공정은 도장과 레이저 가공을 결합했다. 렌즈에 색을 칠한 뒤 두 줄의 빛이 나오는 영역만 레이저로 도막을 제거한다. 이후 이물질을 없애고 투명한 클리어 코트를 올려 마감한다.

자동차 차체에 쓰던 도료를 그대로 적용하기는 어려웠다. 폴리카보네이트 소재의 렌즈를 손상시키지 않으면서 도막이 잘 붙어야 했기 때문이다. 개발진은 이를 위한 도료를 개발하고, 외장 색상마다 레이저 가공 조건을 조정했다고 설명했다.

램프 내부의 반짝임을 구현하는 과정에서는 크리스털 잔도 참고했다. 개발진은 바카라 잔의 빛 반사를 살펴보고 렌즈와 반사면에 정교한 다이아몬드 패턴을 가공했다. 햇빛과 내부 광원에 따라 달라지는 표면의 표현을 램프에 적용한 것이다.

크기가 커진 램프의 수리 문제도 고려했다. 신규 접착제와 수리 가능한 마운팅 구조를 적용해 크게 다섯 부분으로 나눠 수리하도록 했다. 개발진은 바깥 렌즈가 파손되면 전체 램프 대신 렌즈만 교환할 수 있다고 설명했다. 구체적인 부품 가격과 공임은 이날 제시하지 않았다.


투톤 경계는 손으로 다듬고, 천연 소재는 샘플로 관리

외장 색상은 기존 8종에 신규 8종을 더한 16종을 개발했다. 투톤까지 포함하면 19개 조합이다. 내장은 신규 색상 12종을 소개했다. 기존에 쓰던 외장 색상도 새 공장의 생산 조건에 맞춰 다시 개발하는 과정을 거쳤다.

차체와 조립 부품의 색을 맞추는 작업도 별도로 진행했다. 램프를 포함한 15종의 부품이 차체와 같은 색으로 보여야 하기 때문이다. 개발진은 태양광 조건을 재현한 전용 공간에서 색을 비교하고 조정했으며, 회의록을 집계한 결과 색상 하나마다 48차례의 조정 과정을 거쳤다고 설명했다.

투톤 도장은 두 색상이 만나는 경계의 단차를 줄이는 데 초점을 맞췄다. 첫 번째 도장 후 경계선을 따라 테이핑하고 두 번째 색상의 베이스 코트를 올린다. 테이프를 제거하면 작업자가 경계면을 미세하게 다듬는다. 이후 두 색상 위에 클리어 코트를 함께 올려 마무리한다.

이를 위해 투톤 전용 도장 부스도 구축했다. 개발진은 경계면이 손끝에 느껴지지 않도록 하는 수작업과 별도의 도장 공정을 설명했다. 도장 자동화와 함께 사람이 직접 마감하는 과정이 들어가는 셈이다.

실내의 울·캐시미어 소재는 가구와 같은 조직감과 자동차에 필요한 내마모성을 함께 확보해야 했다. 개발진은 200여 종 이상의 샘플을 검토했다고 밝혔다. 천연 우드와 스톤은 소재마다 색과 무늬가 다른 만큼 실제 샘플로 허용 범위를 정해 관리했다. 목재 바닥은 승하차 과정과 생활 속 긁힘을 고려해 시험했다.

울산 EV 신공장의 품질 관리 과정도 공개했다. 실링과 도장, 표면 검사와 보정에 자동화를 적용하고, 인공지능을 활용해 결함을 검사한다. 도막 두께와 색상, 도장 표면의 상태를 자동으로 측정해 생산 공정에 반영하고, 별도의 평가 공간에서 사람이 최종 확인하는 절차도 마련했다.


123.5kWh 배터리 담은 eMP…실내 위해 부품 배치 변경

GV90의 기반은 eMP 플랫폼이다. 행사 발표 자료에는 앞 모터 출력 240kW, 뒤 모터 출력 250kW, 배터리 용량 123.5kWh가 제시됐다. 플랫폼 개발에서는 구동계와 서스펜션을 배치하면서 실내 공간을 확보하는 작업을 함께 진행했다.

차량 앞쪽에서는 통합 충전 제어장치인 ICCU와 실내 공조 시스템을 전방 PE룸으로 옮겼다. 전동화 구동계가 들어가는 공간을 활용해 실내와 바닥의 공간 제약을 줄이려는 배치다.

네오룬의 실내는 앞좌석을 돌려 뒷좌석과 마주 앉는 구성을 고려했다. 이를 위해 2열이 약 43cm 뒤로 이동하도록 설계했다는 설명이다. 이동거리가 길어지면 바닥에 드러나는 레일도 길어진다. 개발진은 1열과 2열의 레일을 카펫 아래에 넣고 이를 지지할 차체 마운트 구조를 개발했다.

뒤쪽에서는 후륜 모터를 위로 기울이고, 차체를 가로지르는 크로스 멤버를 상하로 나눴다. 구동계와 섀시 부품을 입체적으로 배치한 ‘3차원 PE 모듈’로 필요한 실내 공간을 확보했다고 설명했다.

차체 연결 부품에는 내부가 빈 구조를 만드는 할로우 캐스팅 공법을 적용했다. 주조할 때 모래로 만든 코어를 사용해 속이 빈 폐단면을 만드는 방식이다. 여러 판재를 이어 붙이던 부위를 한 부품으로 구현해 서스펜션 장착부 주변 등의 구조를 설계했다.


충돌 때 구동계는 배터리 아래로…천장에는 루프 에어백

충돌 안전에서는 힘이 어느 방향으로 전달되고, 부품이 어디로 움직이는지를 함께 다뤘다. 차체 앞부분 일부가 충돌하는 스몰 오버랩에 대응하기 위해 디플렉터와 프런트 바를 추가했다. 충돌 하중을 반대편으로 전달하고 차체를 옆으로 흘려보내는 구조라고 설명했다.

배터리 보호에는 슬라이더를 적용했다. 정면 충돌 때 전동화 구동계와 서브프레임이 배터리를 직접 타격하지 않고 아래쪽으로 지나가도록 움직임을 유도한다. 배터리를 옮기는 장치가 아니라 충돌로 밀려오는 앞쪽 부품의 이동 경로를 바꾸는 구조다.

루프 에어백은 전복 때 선루프를 통한 탑승자 이탈을 막기 위해 개발했다. 쿠션을 부풀리는 것뿐 아니라 펼쳐진 상태로 천장에 머물게 하는 것이 과제였다. 이를 위해 측면의 스프링 하우징과 와이어가 쿠션의 전개를 안내하고 지지하도록 했다.

선루프 블라인드가 닫혔거나 일부만 열린 경우, 완전히 열린 경우도 개발 과정에서 고려했다. 개발진은 약 40대의 차량으로 전복 평가를 진행했다고 설명했다. 행사에서는 루프 에어백을 포함한 총 12개의 에어백을 소개했다.


구동계 안을 들여다보며 소음 줄여…로드 노이즈 목표 58.5dB

주행 성능 개발에서는 편안한 승차감과 평탄한 차체 움직임, 조향에 대한 응답을 함께 목표로 삼았다. 멀티 챔버 에어 서스펜션에 모노튜브 타입 듀얼 밸브 전자제어 쇽업소버를 조합했다. 앞뒤 차축에는 각각 전자식 차동제한장치인 E-LSD를 적용했다.

정숙성은 소음이 발생하는 부품부터 살피는 방식으로 접근했다. 개발진은 모터와 감속기 하우징에 내부를 볼 수 있는 창을 만들고, 고속 카메라와 레이저 센서, 가속도계로 회전체와 기어의 움직임을 관찰했다.

이 과정에서 일체형 축에 기어를 눌러 끼울 때 생기는 미세한 변형을 소음 원인으로 확인했다. 모터와 감속기 축을 분리형으로 바꾸고 기어를 정밀 가공해 대응했다. 구동 연결을 체결하고 분리하는 i-DAS는 운전자가 전환을 느끼지 않도록 동기화 제어를 조정했다고 설명했다.

모터 제어도 바꿨다. 토크의 주기적인 변동을 보정하는 토크 리플 캔슬레이션으로 진동을 일으키는 힘인 가진력을 최대 40% 줄였다고 발표했다. 전동화 구동계를 감싸는 흡차음재의 적용 면적은 80%로 제시했다. 두 수치는 각각 가진력과 소재 적용 면적에 관한 것으로 실내 소음 감소율을 뜻하지 않는다.

차음 유리는 앞뒤 도어뿐 아니라 쿼터 글라스, 테일게이트, 비전 루프까지 적용했다. 앞뒤 도어에는 기존보다 두 배 이상 두꺼운 차음 필름을 넣었다. 차체의 주요 소음 전달 경로에는 고발포 방음 충진재를 채우고, 테일게이트에는 실링을 추가했다.

바람 소리를 줄이기 위해서는 미러와 앞유리의 각도, 몰딩 주변의 공기 흐름과 도어 유리 주변의 미세한 틈까지 확인했다. 풍동과 미국 시험장, 유럽 아우토반에서도 검증했다고 설명했다.

로드 노이즈 개발 목표는 58.5dB로 공개했다. 같은 발표 화면에 비교 대상으로 제시한 G90의 59.5dB보다 낮은 수치다. 개발진은 GV90에서 해당 목표 수준을 달성했다고 밝혔다.