VW의 미국 혁신 허브(Innovation Hub)가 얼마 전 전기 모빌리티 및 지속 가능한 수송과 관련된 네 가지 혁신을 발표했다. 아래에서 이 연구 센터의 성과를 소개한다.

VW는 2020년 미국 녹스빌에 위치한 테네시대학(University of Tennessee, UT) 체로키팜 연구 단지에 혁신 허브(Innovation Hub)를 개설했다. 미국 연방 자금의 지원을 받는 오크리지국립연구소(Oakridge National Laboratory, ORNL)도 같은 곳에 있다. 아래에서는 VW 혁신 허브가 현재까지 달성한 연구 성과를 살펴본다.

◆ 인공지능(AI)으로 EV 배터리팩 프레임 최적화

VW 연구자들은 자동차 중량을 줄여서 EV의 항속거리를 높이는 데 도움이 되는 새로운 소재 구조를 개발하고 있다. 첫 시범 프로젝트는 EV 배터리팩을 감싸는 철강 프레임을 경량 소재로 대체하기 위한 목적으로 진행되었다.

연구팀은 UT의 고성능 컴퓨터 클러스터에 수백만 개 평가지표를 보유한 인공지능(AI)을 사용하여 소형 피라미드 형태로 구성된 모듈식 반복 구조를 개발했다(제목 사진). 이 구조는 액상 수지(liquid resin)를 사용해 3D 프린팅할 수 있으며, 자체 중량 68g의 3만 배를 지탱할 수 있다. 결과적으로 이 프레임은 철강 프레임보다 최대 60% 가볍다. 연구자들은 수지(resin)로 만든 프레임의 내구성을 테스트한 후 철강 프레임보다 더 많은 에너지를 흡수한다는 점, 즉 강건성을 발견했다.

<Electrek>의 의견: 흥미로운 기술이다. VW가 수지 프레임이 더욱 가볍고 강건하다고 주장하고, 이 부품이 지속 가능한 방식으로 생산될 것으로 생각되므로 시범 단계에서 발전하기를 바라며 계속 지켜볼 것이다.

◆ 종이 소재의 EV 내장재

UT의 재생 탄소 센터(Center for Renewable Carbon) 연구자들은 플라스틱 부품의 대안으로 재활용 가능한 종이를, EV 내장재로 포일(foil)을 사용하고 있다. 연구팀은 셀룰로오스 섬유 강화 열가소성 플라스틱을 내구성을 갖춘 내장 부품으로 만들 수 있는 예비 성형(preforming) 및 고온 가압 소결(hot-pressing) 방식에 관한 특허를 출원했다.

재생 종이 기반 복합 재료로 다양한 형태와 크기의 내장재를 만들 수 있으며, 다른 질감과 색상도 추가할 수 있다.

VW는 향후 모델에 종이 기반 내장 부품을 포함하고 “대량 생산을 지원할 수 있는 기회를 확인”하고 있다고 말한다.

<Electrek>의 의견: 재활용 가능한 소재를 지향하고 플라스틱을 탈피하려는 모든 노력의 속도는 아무리 강조해도 지나치지 않다. VW의 대량 생산 계획에는 시한이 전혀 제시되지 않았는데 VW의 양산 EV에 이 소재가 사용되기를 바란다.

◆ 경량 섬유 복합재 차체 부품

연구자들은 섬유 강화 플라스틱의 일종인 시트 몰딩 컴파운드(sheet molding compound)를 사용하여 2020년식 VW 《Atlas》의 리프트게이트를 재창조했다. 새로운 리프트게이트는 금속 소재를 이용했을 때보다 약 5.8kg 가벼워 중량을 35% 이상 줄일 수 있었다. 이에 따라 EV의 항속거리도 연장될 것이다.

VW는 섬유 복합재로 리프트게이트를 생산해도 금속 리프트게이트와 비교했을 때 조립 순서의 변화가 필요하지 않다고 말한다. 이에 따라 섬유 복합재 부품을 대량 생산할 수 있을 것이다.

연구자들은 최근 몰딩 공정과 내구성, 품질, 설계 방안을 최적화할 수 있는 방식을 추가로 수정했다.

<Electrek>의 의견: 섬유 복합재로 만든 차체는 이미 VW 그룹에 소속된 Bentley와 Lamborghini에서 생산되고 있다. Bentley 《Continental》과 Lamborghini 《Aventador》에 이러한 새로운 소재와 몰딩 공정을 사용하고 있다. 이 모델들은 고급 차량이므로 대량 생산에 가깝지는 않지만 연구자들은 섬유 복합재로 픽업 트럭 베드 및 다른 부품을 생산하는 방안을 살펴보고 있다.

◆ 무선 EV 고속 충전

VW의 팀은 탄화규소 소재를 이용한 코일 및 충전 패드 설계의 특허를 출원했다. VW는 초기 시험에서 탄화규소 인버터 시스템 프로토타입의 높은 효율성을 입증했다고 말했다. 연구팀은 이 프로토타입의 초기 충전 전력 6.6kW를 최대 120kW로 높일 수 있었으며, 300kW 도달을 목표로 한다.

<Electrek>의 의견: VW는 무선 EV 고속 충전 프로젝트의 다음 과정을 추가로 설명하지 않고 있으므로 여전히 초기 단계일 것으로 생각된다. 이 기술이 널리 보급되는 수준으로 실현되려면 많은 작업이 필요할 것이다. 하지만 충전 전력을 6.6kW에서 120kW로 높인 것은 훌륭한 성과이다. 특히 지금의 남부 지방과 같이 매우 덥거나 북동부 지방처럼 비가 계속된다면 주차장의 충전 패드에 차를 대기만 해도 충전이 시작되는 방식이 좋을 것이다.