포르쉐의 하이브리드 스포츠카 '918 스파이더'에 적용된 기술은?

[마이데일리 = 김경민기자]고유가 시대에는 독일 스포츠카의 자존심 포르쉐도 비켜갈 수 없었다.

전세계적으로 하이브리드, 수소차, 전기차 등의 고효율, 저연비 차 시장이 성장하고 있는 가운데, 포르쉐 또한 ‘918 스파이더’를 통해 하이브리드 스포츠카 양산이라는 신개척지를 열 예정이다.

918 스파이더의 핵심 메시지는 바로 포르쉐 최고의 주행 역동성에 하이브리드를 더했다는 것이다. 뒤 차축 쪽에 얹은 엔진과 전기모터, 그리고 앞 차축 쪽에 얹은 다른 하나의 전기모터를 조합한 독특한 사륜구동 방식은 운전자에게 다이내믹한 드라이빙을 선사한다.

이는 포르쉐가 911 GT3 R 하이브리드로 모터레이스에 참가해 얻은 지식을 기반으로 한다. 더불어 918 스파이더의 폭발적인 추진력은 612마력을 내는 8기통 4.6리터 엔진에서 비롯된다.

918 스파이더는 차량 전체가 하이브리드 구동장치를 중심으로 설계됐다. 효율과 성능 중 어느 한 쪽도 희생하지 않아 지금까지 보지 못했던 하이브리드 구동 장치의 잠재력을 뽐낸다. 50년 동안 포르쉐 911을 세계에서 가장 성공적인 스포츠카로 만들어준 바로 그 아이디어로 918 스파이더는 미래의 포르쉐 스포츠카를 위한 핵심 역할을 하게 될 것이다.

또, 918 스파이더는 섀시 전체가 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)로 제작되어 무게가 가벼우면서도 비틀림 강성이 높은 것이 특징이다. 전면과 후면 구조에 추가된 크래시 존은 사고 시 충격 에너지를 효과적으로 흡수한다. 약 1640kg의 가벼운 공차중량도 역시 이러한 기술에서 크게 비롯됐다. 파워트레인 요소 및 기타 50kg이 넘는 무거운 부품은 차량의 가장 낮은 곳, 그리고 중간에 배치했다. 이를 통해 앞뒤 43:57의 무게배분이 완성됐고, 여기에 휠 허브 높이 정도에 불과한 낮은 무게중심으로 이상적인 주행 성능을 선사한다.

포르쉐 918 스파이더의 멀티링크 서스펜션은 모터스포츠에서 영감을 받았다. 아울러 포르쉐 액티브 서스펜션 매니지먼트(PASM)와 후륜 조향장치같은 추가 시스템들이 핸들링을 추가로 보완한다. 뒤쪽 휠에 달리는 전자 기계식 조향 시스템은 차속에 따라 조향이 이뤄져 각 방향으로 최대 3도까지 각도를 튼다. 이 시스템은 저속에서는 후륜을 전륜의 반대 방향으로 조향해 경쾌한 코너링을 구현하고, 고속에서는 전륜과 동일한 방향으로 조향해 차체 안정감을 높인다. 따라서 매우 안정적인 코너링이 실현된다.

포르쉐 액티브 에어로다이내믹(PAA: Porsche Active Aerodynamic)은 최적의 효율성에서 최대한의 다운포스에 이르는 3가지 모드에 따라 자동으로 변경되고, 하이브리드 구동장치의 작동 모드에 맞춰진다. ‘레이스’ 모드에서는 조절식 리어 윙이 가파른 각도로 설정되어 뒤 차축에 높은 다운포스를 생성한다. 또한 두 개의 수직 윙 사이의 스포일러는 리어의 공기 흐름을 마무리한다. 앞 휠의 바닥쪽에 있는 2개의 조절식 에어 플랩은 하부 구조의 디퓨저 채널로 공기를 공급하기 위해 열린다. 이들은 앞 차축에 ‘그라운드 이펙트’도 발생시킨다.

‘스포츠‘ 모드에서는 에어로다이내믹 컨트롤 시스템이 리어 윙의 어택 앵글(바람을 받는 각도)을 약간 낮춰 보다 높은 최고속도에 도달하도록 한다. 스포일러는 펼쳐진 상태를 유지하되 언더플로우의 에어로다이내믹 플랩은 닫혀 공기저항을 줄이고 도달 가능한 최고속도를 높인다. ’E’ 모드에서는 모든 부분이 공기저항 저감에 맞춰 구성되기 때문에 리어 윙과 스포일러가 들어가고 언더플로우 플랩이 닫히게 된다.

918 스파이더의 핵심 콘셉트는 엔진과 모터 2개를 포함한 총 3개의 동력원 간의 추진력 분배로서, 지능형 관리 시스템이 이들의 공조를 제어한다. 포르쉐 연구원들은 이러한 다양한 접근 방법을 최대한 활용하기 위해 경주용 자동차처럼 스티어링 휠에 부착된 ’맵 스위치’를 통해 활성화할 수 있는 5가지의 작동 모드를 만들었다. 배터리가 충분히 충전되어 있다는 전제 하에서는 시동을 걸었을 때 ‘E-파워‘ 모드가 기본 작동 모드로 선택된다.

‘하이브리드‘ 모드에서는 모터와 엔진이 최대한의 효율성과 최소한의 연료 소모에 초점을 맞춰 작동한다. 더욱 역동적인 드라이빙을 즐기기 위해서는 ‘스포츠 하이브리드‘ 모드를 선택하면 된다. ‘레이스 하이브리드’는 최대치의 파워풀한 성능과 매우 스포티한 운전 스타일을 위한 모드다. 엔진은 고부하 조건에서 주로 사용되고 운전자가 최대 출력을 이용하지 않을 때 배터리를 충전한다. 맵 스위치 가운데 위치한 ‘핫 랩’ 버튼은 ‘레이스 하이브리드’ 모드에서만 활성화 되며 배터리의 파워를 최대한 끌어내 최고의 출력을 발산할 수 있게 한다.

전기모터를 위한 전기에너지는 약 7kwh의 에너지 함량과 312개의 개별 셀로 구성된 수냉식 리튬이온 배터리에 저장된다. 918 스파이더의 배터리는 충전과 출력 모든 면에서 성능 위주의 설계를 채택해 전기 모터로서의 성능을 충분히 만족시킨다.

한편 포르쉐는 에너지를 공급하기 위해 플러그인 자동차용 콘센트와 업그레이드된 에너지 회생 기능을 갖춘 새로운 시스템을 개발했다. 이를 통해 배터리는 조수석 쪽 B-필러에 위치한 충전 포트를 이용해 가정용 전원에 연결해 충전할 수 있다.

[포르쉐 918 스파이더 프로토타입. 사진 = 스투트가르트 스포츠카 제공]

김경민 기자 fender@mydaily.co.kr
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