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사람을 위한 자동차의 진보
기아자동차의 2016 지속가능보고서2016/05/19by 기아자동차

기아자동차의 사람을 위한 노력
그 현재와 미래에 대해 살펴봤습니다

K7의 전체 모습
l 자동차는 왜 존재할까요? 차가 없는 삶은 상상할 수 없는 지금, 자동차는 단순한 이동 수단이 아닙니다



현재 자동차는 이전 시대의 패러다임을 뒤집는 변신으로만 가능한 과제를 풀고 있습니다. 바로 ‘사람을 위해 차가 무엇을 할 수 있는가’에 대한 고민이죠. 고민의 핵심은 친환경과 자율주행 자동차인데요. 이를 위해 기아자동차는 2014년, 연비향상 로드맵과 R&D 투자계획을 발표하고 실행 중입니다. 기아자동차의 사람을 위한 노력, 한 번 살펴볼까요?



Efficiency 01, T-GDI Engine

엔진 내부 상세 모습
l GDI와 터보차저 기술을 결합해 성능과 연비를 함께 높이는 다운사이징을 실현하는 엔진

차를 선택하는 기준이 다 같을 수는 없지만, 연비는 빠지지 않는 핵심요소입니다. 연비에 핵심적인 역할을 담당하는 세 가지는 엔진과 변속기, 차량의 무게입니다. 효율적인 연비를 위한 기아자동차의 기술은 어떻게 발전 중일까요?

먼저, 엔진 다운사이징은 배기량이나 실린더 수를 줄여 연비를 높이면서도 출력을 유지하거나 개선하는 것을 말합니다. 엔진 크기가 작아지면 무게가 줄어들고 기타 저항과 손실이 줄어들어 연비가 개선되는 반면 힘이 약해지는데요. 약해진 힘은 배기가스를 재활용하는 터보차저(Turbo Charger) 장치로 출력을 보강합니다.

터보차저와 함께 이용되는 기술은 연료를 실린더에 직접분사(DI)해 효율을 높이는 GDI(Gasoline Direct Injection)입니다. 기아자동차는 현재 전 차급 엔진에 GDI 라인업을 구축했고, 앞으로는 GDI와 터보 기술을 결합한 T-GDI 엔진을 단계적으로 전 차급에 적용할 계획입니다.

또한, 직접분사와 터보차저는 원래 디젤 엔진의 기술입니다. 디젤은 힘과 연비가 뛰어나지만 연소과정에서 대기오염 물질이 배출되는 문제가 있죠. 이와 관련하여 기아자동차는 질소산화물 저감장치(LNT: Lean NOx Trap)를 사용해 대기오염 물질 배출을 줄이고 있습니다. 이 밖에도 배기가스의 발생 자체를 줄이는 설계와 배기가스 재순환장치(EGR: Exhaust Gas Recirculation), 선택적 촉매환원법(SCR) 등 복합적인 기술을 활용하고 있으며 디젤 전 차종에 적용할 예정입니다.



Efficiency 02, Transmission

변속기 내부 상세 모습
l 수동변속기와 자동변속기의 장점만 결합해 같은 단수의 자동변속기 대비 5~7% 연비를 높이는 DCT

변속기는 엔진에서 발생하는 동력을 자동차의 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꿔 바퀴에 전달합니다. 변속기의 단이 세분화되면 운전상태에 맞는 최적의 단으로 변속할 수 있기 때문에 연비는 물론 가속성능도 향상되고 승차감도 좋아집니다. 그러나 단을 추가하면 복잡해진 구조로 무게도 늘어나기 때문에 소형화와 다단화를 동시에 구현하는 게 중요합니다.

기아자동차는 2012년 무단변속기, 2014년 7단 더블클러치변속기(DCT: Double Clutch Transmission)에 이어, 2015년에는 전륜변속기의 변속단을 8단까지 추가한 대형차용 신형 변속기 개발을 완료했습니다. 현재는 8단 후륜변속기의 전달효율을 더욱 강화하고 내부마찰을 개선해 연비를 높이는 신형 변속기를 개발 중입니다. 수동변속기의 경제성과 자동변속기의 편리함을 모두 구현한 DCT는 같은 단수의 자동변속기와 비교하면 5~7%까지 연비가 높아집니다.



Efficiency 03, Body

차체의 전체적인 틀
l 다이어트의 효과는 연비만이 아닙니다. 차체 중량을 10% 줄이면 연비는 약 3%, 가속 성능은 8%, 방향조종 능력은 19%가 좋아집니다

가벼운 자동차는 같은 힘으로 더 먼 거리를 주행할 수 있기 때문에 차가 가벼워질수록 연비가 높아집니다. 하지만 중요한 점은 가벼우면서도 안전해야 한다는 점입니다. 전통적으로 차량의 무게에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 강판인데요. 기아자동차는 일반 강판보다 강도가 높아 더 안전하면서도 무게는 더 가벼운 초고장력 강판의 비중을 꾸준히 늘리고 있습니다. 또한, 유연성과 강성을 높이는 핫스탬핑 공법을 적용하고 있죠. 실제로 초고장력 강판 비율을 보자면, K5와 스포티지, K7은 51%, 니로는 53% 사용되었습니다. 기아자동차는 2018년까지 초고장력 강판의 비중을 최대 62%로 늘리고, 알루미늄이나 발포플라스틱, CFRP를 비롯한 경량소재의 적용을 확대해 안전하면서도 가벼운 차를 실현할 계획입니다.



Green 01, HEV

K5 하이브리드의 전체 샷
l 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터, 두 개의 동력원으로 구동돼 Hybrid라는 명칭을 얻었습니다

세계 주요국의 연비 규제가 본격적으로 강화되고 있고, 2015년 말 전 세계가 참여하는 파리기후협약이 채택되었습니다. 환경 규제 기준은 해마다 엄격해지는데요. 이에 맞게 친환경 자동차 시장도 성장했습니다. 기아자동차는 친환경 브랜드 에코다이나믹스의 이름으로 3개의 하이브리드와 2개의 전기차 모델을 보유하고 있습니다. 이를 시작으로 환경을 위해 동력원을 바꿀 가능성에 투자하고 있습니다.

전기모터가 보조동력원의 역할을 하는 하이브리드 자동차는 엔진만으로 구동되는 차에 비해 연비와 동력성능이 높습니다. 또한, 엔진이 병용되기 때문에 주유소 같은 기존 인프라를 활용할 수 있어 안정적이죠. 기아자동차는 2011년과 2013년, 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템이 적용된 K5 HEV와 K7 HEV를 출시했습니다.

2016년 3월 출시된 니로는 소형 하이브리드 SUV로 기아차의 첫 친환경차 전용모델입니다. 디자인과 설계 단계부터 친환경차 시스템에 맞춰 만들어진 니로는 하이브리드 전용 1.6 GDI 엔진과 6단 DCT에 연비 향상을 돕는 다양한 장치가 조합되었습니다. 특히, 개발과정을 협력사와 함께하면서 전기동력 부품을 100% 국산화해 지속적인 기술 발전을 위한 기반을 마련하고 부품산업의 경쟁력 강화에 기여하는 성과도 거두었습니다.



Green 02, EV

쏘울 EV의 전체 샷
l 쏘울 EV는 1회 충전으로 148km를 주행할 수 있습니다

전기 자동차는 엔진이 없이 순수하게 전기에너지만으로 구동됩니다. 고전압 배터리가 저장한 전기를 모터에 공급하는 원리여서 직접적인 이산화탄소 배출을 하지 않는 데다, 엔진의 2배 이상 높은 에너지 효율도 갖추고 있습니다.

기아자동차는 2014년, 레이 EV에 이은 두 번째 전기차 쏘울 EV를 출시했습니다. 출시된 2014년부터 2년 연속 국내 전기차 판매 1위를 기록하며 2015년 기준 약 40%의 점유율로 선전 중입니다. 기아차는 레이와 쏘울로 얻은 경험을 반영하고 꾸준히 시스템 효율과 배터리 개선에 투자해 전기차의 최대 난제인 주행거리를 현재의 두 배 이상으로 확대하기 위한 연구에 매진하고 있습니다.



Green 03, FCEV

모하비 FCEV의 전체 샷
l 모하비 FCEV는 1회 충전으로 무려 690 km를 주행할 수 있습니다

수소연료전지 자동차는 수소와 산소를 반응시켜 직접 만들어 낸 전기로 구동합니다. 물 이외의 직접적인 배출물이 없는 수소연료전지차는 내연기관차보다 에너지 효율이 3배 가까이 높습니다. 또한, 전기차와 비교하면 신속한 충전과 600 km대에 이르는 긴 주행거리가 강점이지만, 합리적인 차량가격 형성과 수소 충전 인프라 구축이 선결과제입니다. 기아자동차는 2009년 2세대 모하비 FCEV로 미국연료전지 로드 투어에서 총 2,655 km를 완주하며 내구성과 기술력을 입증했습니다. 뿐만 아니라 2015년, 연료전지 시스템 부품의 100% 국산화를 완료했고, 200여 개 협력사와 함께 스택 크기를 줄이고 비용도 낮추기 위한 연구를 진행하면서 수소시대를 준비하고 있습니다.



Intelligent 01, Safety 8 models

차체의 전체적인 모습
l 자동차의 안전은 있으면 좋은 부가기능이 아니라 생명과 직결되는 필수조건입니다

사람 대신 차가 직접 운전하는 자율주행 자동차, 영화에서나 볼 수 있었는데요. 불과 15년 뒤인 2030년부터는 본격적으로 시장에 등장할 거라고 합니다. 그 전 단계인 부분 자율주행차는 올해부터 서서히 등장해 2020년경에는 260만 대 규모의 시장을 형성한다고 예측됩니다. 이에 발맞춰 기아자동차는 2016년 스마트카 기술 브랜드 DRIVE WiSE를 선보였는데요. 이를 통해 기아자동차가 지향하는 바를 구체화했죠. 똑똑한 자동차를 위한 기아자동차의 노력을 살펴볼까요?

자동차의 안전은 있으면 좋은 부가기능이 아니라 생명과 직결되는 필수조건입니다. 그 시작은 충돌을 견딜 수 있는 단단한 차체입니다. 기아자동차는 화성공장과 남양연구소에 충돌시험장을 갖추고 도로에서 발생할 수 있는 다양한 상황을 설정해 테스트를 실시하고 있습니다. 또한, 매년 출시되는 신차나 연식이 변경된 차량은 안전성을 보강하고 공인기관에서 수준을 검증합니다. 신차의 안전성을 평가하는 NCAP(New Car Assessment Program)에서 K5, 스포티지, 쏘울 EV, K4, KX3과 같이 여러 차종이 국내·외에서 우수한 등급을 받았습니다. 또한, 2016년 초 실시된 IIHS(Insurance Institute for Highway Safety, 미국 고속도로안전보험협회)의 안전도 테스트에서는 쏘렌토와 카니발, 쏘울이 ‘가장 안전한 자동차(Top Safety Pick)’로 선정되었습니다.



Intelligent 02, ADAS

빨간색, 흰색 스포티지를 측면으로 찍은 사진
l 기아자동차의 다양한 ADAS 기술, 어떤 기술들이 있을까요?

사고가 났을 때 승객을 보호하는 데서 시작된 자동차의 안전은 사고가 나지 않도록 운전자를 돕는 방향으로 진화하고 있습니다. 그 기술의 총체가 ADAS입니다. 예컨대 운전자에게 위험을 경고하고 브레이크를 밟거나 핸들을 조작하는 기능들입니다. 주변상황을 인지하고 판단해 차를 제어하는 3단계로 실행되는 ADAS의 기술들이 고도화되고 통합되어 차를 완벽히 통제할 수 있게 되면 자율주행이 완성됩니다.

기아자동차는 다양한 ADAS 기술을 양산차에 적용해 안전과 편의 수준을 높이면서 자율주행의 실현을 준비하고 있습니다. VSM (Vehicle Stability Management, 샤시 통합제어 시스템), BSD(Blind Spot Detection, 후측방 경보장치), FCWS(Forward Collision Warning System, 전방추돌 경보 시스템), AEB(Autonomous Emergency Braking, 긴급제동 보조시스템), LDWS(Lane Departure Warning System, 차선이탈 경보시스템) 등이 다양한 차종에 적용되었습니다. 그중에서도 앞 차와 일정간격을 유지하면서 자동으로 정지하고 재출발하는 ASCC(Advanced Smart Cruise Control, 스마트크루즈 컨트롤)는 자율주행 성립을 위한 기초기능인데요. 기아차는 ASCC의 적용범위를 점진적으로 확대하는 중이며, K7과 K9에 이어 쏘렌토와 신형 K5, K5 하이브리드에 탑재됐습니다.



IntelIigent 03, DRIVE WiSE

차체의 전체적인 모습
l 2020년 도심 자율주행 기술 상용화 후 2030년 완전 자율주행 실현을 목표로 합니다

기아자동차는 현재 IT와 ADAS 기술들을 결합한 부분 자율주행 기술의 개발을 완료하고 양산을 준비 중입니다. 원격제어도 가능한 수준으로 업그레이드했고, 교통정체 상황에서 운전을 대행하는 정체구간 주행지원 기능은 차선 유지와 선행차 추종, 끼어들기 대응도 가능하도록 개발됐습니다. 2030년 완전 자율주행 실현을 위해 병행하고 있는 고도 자율주행 기술 연구는 빠른 양산과 보급을 위해 상용화된 차량과 센서에 기반해 진행하고 있습니다. 2016 CES에서 공개한 쏘울 EV 자율주행차는 고속도로와 도심 자율주행, 정체구간 주행지원, 비상 시 갓길정차, 선행차량 추종주행, 자율 주차와 출차 기능이 모두 탑재됐죠.

이 밖에도 기아차는 긴급전화 연결, 차량 진단, 주차위치 파악할 수 있는 유보 e서비스(UVO eService)를 지원하고, 차가 운전 중 다른 차량이나 인프라와 정보를 교환·공유하는 V2X(Vehicle to Everything), 스마트폰의 기능을 차량으로 구현할 수 있는 폰 커넥티비티 기술 개발도 활발히 추진하고 있습니다.



▶ 기아자동차 2016 지속가능보고서〈MOVE〉에서 원문을 확인할 수 있습니다




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