세계 각국은 2020년대 초입까지 자동차 연비 향상 목표를 매우 높은 수준으로 잡고 있다. 그러나 소재 경량화는 높은 비용을 수반하고, 파워트레인 개선만으로는 한계가 있다. 따라서 각 자동차 제조사들은 공력 성능 강화에 주목하고 있다. 라디에이터 그릴을 여닫는 '액티브 셔터 그릴'이 대표적이다. 이번 콘텐츠에서는 10세대 어코드 하이브리드와 1.5 터보에 적용된 혼다의 액티브 셔터 그릴 기술을 살펴본다.

 

 

 

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바람이 빚은 어코드, 
공력 성능 최우선의 디자인

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주행 중 공기의 힘이 자동차에 미치는 영향력인 공력은 힘의 방향에 따라 전후 방향의 항력, 좌우 방향의 횡력, 상하 방향의 양력으로 나뉜다. 또한 물리량의 분포에 따른 물리적 효과의 양을 말하는 모멘트는 진행 방향축 주위의 롤링(기울어짐), 전후 방향의 흔들림인 피칭, 그리고 수직축 중심의 요잉 세 가지로 분류된다. 이상 도합 여섯 가지의 물리력 특성을 공력 6분력이라고 하는데, 여기서는 그 계산 방식에 관한 복잡한 설명은 생략한다. 다만 각각의 식에 사용되는 계수가 있다. 예컨대 흔히 알고 있는 공기저항계수(C_d)는 항력을 계산하는 식의 계수인 것이다.

 

 

 

 

각 공력 특성을 산출하는 데 있어 이 계수의 크기는 자동차의 디자인 및 첨단 테크놀로지와 긴밀하게 연관된다. 자동차 개발 중에 이를 정확히 알기 위해 글로벌 자동차 제조사들은 풍동(風洞, wind tunnel) 실험장에서의 테스트를 진행하고 이 결과를 토대로 자동차의 디자인을 조정한다. 유색의 기체를 흘려, 차량의 전후좌후, 그리고 상하에서 공기의 흐름을 살피는 실험이 대표적인 이미지다.

 

 

 

 

10세대 어코드는 패스트백 스타일의 루프 디자인과 로우 앤 와이드 스타일의 디자인을 통해 공기 저항을 줄였다. 그리고 언더커버 영역 확대를 통한 차체 하부 공기 흐름의 향상을 구현해 양력의 영향을 최소화했다. 이를 통해 9세대에 어코드 트렁크 리드의 윈드 디플렉터를 없애고도 우수한 다운포스를 만들어내는 데 성공했다.

 

 

 

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차를 알고 주행풍을 읽어야 
진짜 액티브 셔터 그릴

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10세대 어코드의 풍동 실험 과정에서 태어난 또 하나의 기술적 성과가 바로 액티브 셔터 그릴이다. 이는 그릴 내부의 액추에이터를 통해 라디에이터 그릴을 상황에 맞게 여닫아 주행 중 공기 저항을 완화하고, 엔진 및 트랜스미션의 냉각에도 기여하는 방식이다.

 

혼다 어코드의 액티브 셔터 그릴은 냉각수 온도, 에어인테이크로 들어오는 공기의 온도, 트랜스미션 오일의 온도 등을 센서가 감지하고, ECU가 이를 종합적으로 판단해 작동하도록 한다. 통상 고속 주행 시에는 셔터를 닫고, 도심 주행 등 저속 주행 시에는 개방하는 방식으로 작동한다. 언뜻 생각하면 주행 시 셔터를 닫았을 때 공기 저항이 더 강해지는 것이 아닌가 생각할 수 있지만, 셔터를 열면 공기를 안고 달리는 것과 같아 공기 저항이 더 커진다. 또한 셔터 자체의 디자인도 공기 저항을 고려해 제작되어, 주행풍을 상하로 흘려보내는 역할을 한다. 이를 통해 10세대 어코드는 9세대 대비 공기저항 계수를 약 3% 낮추는 데 성공했다. 공기저항 계수는 단 0.1% 개선도 쉽지 않다는 점을 감안하면, 놀라운 성과라고 할 수 있겠다.

 

물론 전면부 공력 부품들의 협응도 돋보인다. 범퍼 하단부 양측면의 에어커튼은 전면 하단부 양쪽에서 들어오는 공기를 받아들이는 역할을 한다. 이는 주행풍이 라디에이터 그릴에만 몰리지 않도록 하는 한편, 타이어 주위의 공기 흐름을 개선하고, 브레이크 냉각에도 기여한다.

 

 

 

 

액티브 셔터 그릴은 어코드뿐만 아니라 5세대 오딧세이에도 적용되어 있다. 특히 오딧세이의 액티브 셔터 그릴은 공력 성능의 구현 측면에서 오딧세이가 미니밴이라는 장르적 한계를 극복하고 연비를 개선하는 데 기여한다.

 

 

5세대 오딧세이의 액티브 셔터 그릴

 

 

 

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13.9km/L, 어코드 1.5터보의
복합연비 비결은?

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엔진 다운사이징은 세계적인 추세다. 터보차저 기술도 양산차에 적용된 것이 이미 반세기를 바라볼 정도로 오랜 역사를 갖고 있어, 안정기에 접어든 지 오래다. 기존 2.4리터 자연흡기 엔진을 대체하는 어코드 1.5 터보는 194ps의 최고 출력을 발휘한다. 최대 토크도 26.5kg?m로 1,600~5,000rpm의 넓은 대역에서 발휘된다.

 

 

 

 

강력한 동력성능을 갖췄음에도 복합연비는 13.9km/L에 달한다. 최대 토크 밴드가 넓은만큼 도심 연비도 12.6km/L로 우수하며 고속도로에서는 15.8km/L의 연비를 발휘한다. 개선된 공력성능과 터보차저의 시너지라 할 수 있다. 또한, 2.4리터 자연흡기 엔진 대비 CO2 배출량도 14g/km 적은 118g/km다. 따라서 1.5 터보는 저공해차량 3종으로 분류되며 공영주차장 주차비 할인 등의 혜택도 받을 수 있다.

 

 

 

지난 5월 10일, 어코드 출시 행사장에 전시된 1.5 터보

 

 

세계 주요 자동차 시장의 연비 효율 개선에 대한 요구는 앞으로도 각 자동차 제조사에 있어 중요한 과제라고 할 수 있으며, 공력 성능 개선은 그 과제 해결의 중요한 축이다. 일례로 연비 규제를 완화하기로 했던 미국 행정부가 최근 이러한 방침에 변화를 줄 것으로 예상됨에 따라, 자동차 제조사들로서는 더욱 개선된 연비 향상 기술이 필요한 상황이다.

 

혼다는 지난 2017년 4월, 미국 오하이오 주에 1억 2,400만 달러(한화 약 1,340억 원)의 예산을 투입해 새로운 풍동 시설을 건립하기로 했다. 풍동 내 터빈으로 일으키는 풍속은 최대 308km/h에 달할 것으로 알려졌다. 이처럼 혼다의 공력 성능 개선 노력은 이러한 자동차 시장이나 정부의 요구보다 한 발짝 앞서 나가고 있다.

 

 

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