현대차·기아가 지난해 말 산업통상자원부가 주관한 ‘대한민국 기술대상’에서 최고의 영예인 대통령상을 받은 ‘2-스테이지 모터시스템’을 상세 소개하는 기술 영상을 현대자동차그룹 유튜브 채널에 공개했다.

이 영상은 현대차·기아 전기차에 적용되고 있는 첨단 모터 구동 제어 기술을 일반 고객들도 쉽게 이해할 수 있도록 제작된 것이 특징이다.

이는 최근 같은 채널에 게재한 ‘브레이크 작동원리’ 영상과 마찬가지로 기술을 중심으로 고객과 소통을 지속 이어가겠다는 의지로 풀이된다.

영상은 기본적인 모터 구동 시스템의 3가지 주요 부품을 소개하는 것으로 시작한다. 모터는 회전력을 생성하고, 감속기는 그 회전력을 바퀴에 전달한다. 인버터는 배터리의 직류 전력을 교류로 변환하는 역할을 담당한다.

일반적으로 고출력 위주로 전기차의 모터 구동 시스템을 설계하면 도심 주행에서는 효율이 떨어지는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 현대차·기아는 인버터의 역할에 주목했다.

기존 전기차의 인버터에는 실리콘 카바이드 반도체 소자로 구성된 6개의 스위치가 적용돼 있다. 현대차·기아는 여기에 실리콘 전력반도체 6개를 추가, 총 12개의 스위치로 구성된 2-스테이지 모터시스템을 고안해 냈다. 이로써 모터에 인가할 수 있는 전압이 기존 대비 70%까지 확대될 수 있고, 이는 곧 출력 증대로 이어진다.

일상 주행에서는 기존 6개 스위치 한 세트만 사용해 효율을 유지하고, 고속·고출력 상황에서는 두 세트 모두를 활용해 강력한 성능을 안정적으로 이끌어 내는 것이 가능해진다.

인버터 내에 스위치 개수를 단순히 2배로 늘리는 것으로 모든 문제가 해결되는 것은 아니라고 현대차·기아는 설명한다. 스위치가 늘어남에 따라 제어해야 할 범위가 늘어나기 때문이다.

이를 위해 현대차·기아는 독자 제어 기법과 모드 절환* 제어 알고리즘을 적용해 각각의 모드로 절환될 때 이질감 없이 자연스럽게 절환되도록 했다.