[하이빔] 800V 타이칸으로 판도 뒤집는 포르쉐

-IT 기반 EV보다 기능 많고, 고성능은 철학

-1회 충전 후 주행 거리 400㎞ 넘겨

"800V 시스템은 포르쉐가 이뤄낸 전기차의 최고 기술이다." 지난 4일 중국 푸저우에서 열린 포르쉐 최초 순수 전기차 '타이칸(TAYCAN)' 신차 발표회에서 만난 마이클 슈타이너 연구개발총괄의 말이다. 그는 현재 고성능 전기차들이 보유한 400V 시스템을 뛰어넘어 '800V' 시대를 포르쉐가 구현할 수 있었던 것은 '고성능'과 '불편함 해소'를 동시에 해결할 수 있는 단초로 여긴다는 언급도 피력했다.

그렇다면 포르쉐가 내세우는 800V 시스템의 강점은 무엇일까? 기본적으로 타이칸을 개발하며 포르쉐의 고민은 두 가지로 모아졌다. 포르쉐 DNA인 고성능을 포기하지 않되 전기차의 불편함인 짧은 주행거리를 극복해야 했다. 먼저 고성능은 0-100㎞/h 3초 이내를 목표로 잡고 실행 가능한 기술 과제로 공기저항 최소화, 강력한 모터 구동력, 경량화를 과제로 여겼다. 이 가운데 공기저항은 디자인에 승부를 걸었다. 피터 바르가 타이칸 익스테리어 디자이너는 주행 때 저항을 줄이기 위해 수많은 실험을 반복해가며 공기의 흐름이 매끄럽도록 하는데 주력했다고 설명했다. 물론 그 중에는 이미 다른 기업도 활용하는 플러시 타입 도어 핸들도 포함되지만 그보다 면(面)의 곡선이 공기를 자연스럽게 흐르도록 했다고 강조한다.

두 번째인 강력한 모터 구동력은 개발 단계에서 설정만 있을 뿐 실현에 어려움은 없었다. 포르쉐는 타이칸의 최고 출력으로 761마력(560㎾)을 설정했다. 그래야 0-100㎞/h를 3초 이내에 도달한다고 판단했기 때문이다. 마이클 슈타이너 연구개발 총괄은 "모터 출력을 높이는 것은 어렵지 않았다"며 "그러나 모터의 최고 출력이 지속될 수 있도록 내구성을 확보하는 것은 전혀 다른 문제였고, 포르쉐는 이를 완성해냈다"고 강조했다.

하지만 무엇보다 장벽에 가로막힌 것은 '경량화'다. 앞선 두 가지 고성능을 모두 충족시키려면 많은 전기 에너지가 필요한 탓이다. 그런데 전기 에너지를 충분히 확보하려면 에너지를 저장하는 배터리 용량도 커지기 마련이다. 이 경우 배터리 무게 부담이 늘어 오히려 가속을 방해하는 요소가 될 수밖에 없다. 실제 64㎾h 정도의 자동차용 리튬이온 배터리의 무게는 약 400㎏ 가량에 이른다. 배터리를 내연기관의 연료탱크와 비교할 때 휘발유 64ℓ와 배터리 64㎾h의 무게는 6배 이상 차이 나는 셈이다. 물론 평균 200㎏에 달하는 엔진이 사라져 무게 부담을 일부 경감시키지만 모든 무게 부담을 줄이기란 쉽지 않다. 그래서 변속기를 없애는 것도 고려했지만 이 경우 고속에서 효율을 손해볼 수 있는 만큼 그나마 중량 부담이 적은 2단 변속기로 대체했다.

포르쉐 타이칸 익스테리어 부문 피터 가르가 책임 디자이너

이와 함께 1회 충전 후 주행거리도 고려해야 했다. 고성능에 에너지를 너무 많이 쏟으면 당연히 주행거리가 짧아 충전을 자주 해야 하는 번거로움이 생긴다. 고성능 DNA를 유지하겠다며 내놓은 타이칸이 소비자 불편을 초래한다면 포르쉐로선 오히려 스스로 브랜드 명성에 흠집을 내는 것이나 다름없으니 말이다.

이런 이유로 타이칸 개발 과정에서 가장 큰 고민은 바로 배터리 용량을 결정하는 일이었다. 마이클 슈타이너 총괄은 "주행거리와 성능을 동시에 확보하는 일이 상당히 어려웠다"며 "기술로 극복 가능한 모든 경우의 수를 놓고 배터리 용량을 결정했다"고 설명했다. 그 결과 배터리 용량은 93.4㎾h로 결정됐다. 고성능에 에너지를 많이 투입해도 최장 400㎞ 이상의 주행거리를 낼 수 있다고 판단한 용량이다. 최근 프리미엄 고성능 EV의 배터리 용량이 100㎾h에 근접하고 있음을 고려하면 포르쉐로서도 비슷한 판단을 한 셈이다.

여기까지 놓고 보면 사실 고성능 전기차로서 타이칸의 경쟁력은 그리 주목할 요소가 별로 없을 수도 있다. 고성능과 장거리를 모두 잡으려면 대용량 배터리가 기본이기 때문이다. 이외 섀시와 디자인, 고성능에 필요한 갖가지 기능 등은 이미 내연기관에서 포르쉐의 강점이 있으니 이를 접목하면 그만이다.

하지만 포르쉐는 여기서 더 나아가 '800V'라는 시스템을 채택했다. 이는 충전 시간을 줄이기 위한 포르쉐만의 전략적 선택이다. 0-100㎞/h를 경쟁 제품과 비슷하게 주파하고, 경량 섀시로 주행감을 높이는 것은 전기차가 아니더라도 오랜 시간 포르쉐를 비롯해 수많은 스포츠카 제조사가 추구했던 방향인 탓이다. 따라서 포르쉐 최초 BEV의 장점을 만들기 위해 22분이면 80%까지 충전이 가능한 800V 시스템을 적용했다. 순간 최대 270㎾h 수준까지 충전이 가능한 만큼 충전 시간의 불편함이 없을 것으로 판단했다. 대신 전용 충전 인프라를 구축해 타이칸 뿐 아니라 모든 BEV의 충전 기회도 열어 놓는다는 방침이다.

포르쉐 연구개발부문 마이클 슈타이너 총괄

800V 시스템의 장단점은 명확하다. 충전이 빠른 것은 장점이지만 이 과정에서 배터리의 발열과 내구성에 대한 우려도 적지 않다. 하지만 포르쉐는 3,000㎞ 이상의 연속 고성능 주행 시험을 통해 이런 우려를 모두 씻어냈다고 설명한다. 게르노트 될너 포르쉐 제품 및 컨셉트부문 부사장은 "세밀한 열 관리와 협력사인 LG화학이 제공한 맞춤형 배터리 셀(Cell)로 800V 시대를 열 수 있게 됐다"며 "처음 완충을 하고 장거리 주행을 하다 중간에 22분만 충전하면 800㎞ 이상을 운행할 수 있다"고 자신했다.

따라서 포르쉐에게 타이칸은 가장 앞선 초고압 충전을 위한 전기 시스템 기반의 고성능 스포츠 EV라는 의미가 담겨 있다. 누구나 고성능 전기 EV를 만들 수 있지만 800V 기반의 고압 방식은 포르쉐만 할 수 있다는 메시지를 드러낸 형국이다. 이와 관련, 마이크 슈타이너 연구개발 총괄은 "포르쉐에게 첫 BEV는 모든 것에서 앞서야 했고, IT 기반으로 출발한 EV보다 IT 기능이 더 많아야 했다"며 "포르쉐는 800V 시스템 선택으로 한계를 극복했다"고 말했다. 포르쉐 첫 BEV 타이칸에 담은 포르쉐만의 제품 철학이 바로 '800V'였던 셈이다.

권용주 편집위원(국민대 자동차운송디자인 겸임교수)
출처-오토타임즈