현대차·기아, 美 사막 한가운데서 미래차 혹독한 담금질

여의도 두 배 규모 거대한 면적···북미지역 두 번째 크기

내연기관 위주에서 전기차·오프로드 시험으로 빠르게 진화

사막 환경 100% 활용···북미 올해의 차 수상 등 호평 배경

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 텔루라이드가 오프로드를 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

"사막 한 가운데 위치한 이곳은 여의도 면적의 두 배에 달하는 거대한 인공 구조물입니다. 혹독한 환경 속에서 마지막 담금질을 통해 최고 수준의 성능과 품질이 완성되고 있습니다"

미국 라스베이거스 중심가에서 남서쪽으로 15번 고속도로를 타고 두 시간, 이어 58번 고속도로를 통해 서쪽으로 한 시간 모하비 사막을 달리면 캘리포니아 시티에 위치한 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)이 나타난다.

지난 2005년 완공된 모하비주행시험장의 면적은 약 1770만㎡(약 535만 평)로, 영암 F1 서킷 면적의 9.5배, 여의도 면적의 2배에 달한다. 거대한 면적 덕분에 인공위성에서도 쉽게 식별할 수 있는 것으로 알려져 있다.

모하비주행시험장은 미국이라는 지역적 특성과 건조한 사막 날씨의 기후적 특성을 살린 다양하면서도 혹독한 주행 시험로를 갖추고 있는 것으로 유명하다. 현대차·기아는 미국 시장에 내놓는 모든 차량을 이곳 모하비시험장에서 담금질을 거쳐 최고 수준의 상품 및 품질 경쟁력을 확보하고 있다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 테스트 차량들이 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

뜨겁고 건조한 사막에 위치한 주행시험장···"발상의 전환"
모하비주행시험장에는 규모가 가장 큰 '고속주회로'를 비롯해 '범용시험장', '장등판 시험로' 등 총 12개 시험로가 있다. 모든 시험로를 연장하면 길이가 무려 61km에 달한다.

세계 최대 자동차 시장인 미국에서도 비슷한 규모의 주행시험장은 GM, 포드, 도요타 등 세계적인 완성차 업체들만 보유하고 있을 정도로 손에 꼽을 수 있는 큰 시설이다.

이 곳에서 연간 300여 대의 시험 차량을 테스트하는데 차량별로 내구, 성능 시험을 포함 평균 12만5000마일(약 20만km)을 시험장과 미국 각지를 주행하며 테스트한다.

모하비주행시험장은 여름철에는 매우 무덥고 건조한 전형적인 사막 기후로 평균 온도 39℃에 지면 온도는 54℃를 넘나드는 반면, 겨울철엔 평균 26℃의 포근한 날씨가 이어지며 폭풍이 있을 경우에는 비와 눈이 몰아치기 때문에 사계절 내내 매일 다른 조건에서 테스트할 수 있는 최상의 조건을 갖추고 있다.

실제로 모하비주행시험장 북쪽에 위치한 '죽음의 계곡', '천혜의 환경 시험실'이라고 불리는 '데스 밸리(Death Valley)'는 세계 완성차 업체들이 혹서의 자연환경에서 차량 내구성능을 시험하기 위해 모여드는 곳으로 유명하다.

타 자동차 메이커들이 데스 밸리 테스트를 위해 몇 대의 시험차만 항공기로 이동해 시험하는 반면에 현대차·기아는 차로 3시간 정도 거리의 모하비주행시험장을 북미 테스트 베이스캠프로 활용해 대규모의 혹서 내구 시험을 집중적으로 진행할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

모하비주행시험장은 ▲승차감, 제동성능, 소음, 진동 등을 평가하는 '현지 적합성 시험' ▲차량전복, 제동거리, 사고회피속도 등 미국의 까다로운 법규를 만족시키는지 평가하는 '북미 법규 시험' ▲다양한 노면상태에서의 차량상태를 평가하는 '내구 시험' ▲여러 부품들이 혹서의 환경에서 파손되는 정도를 측정하는 '재료 환경 시험' 등을 수행한다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 오프로드 테스트가 진행되고 있다. 사진=현대차 제공

특히 이 시험장은 글로벌 고객의 니즈와 시장 환경에 맞춰 보다 가혹한 테스트를 진행할 수 있도록 지속 진화하고 있다.

현지에서 만난 강희진 HATCI차량시험개발실 책임연구원은 "내연기관 위주의 혹서 내구 테스트가 주된 프로그램이었던 과거와 달리 지금은 전기차를 비롯한 친환경차의 주행 및 내구 테스트, 그리고 SUV의 가혹한 오프로드 테스트가 확대됐다"며 "자동차 업계의 트렌드가 빠르게 바뀌고 있는 만큼 시험 또한 발빠르게 변화하고 있다"고 설명했다.

현대차·기아는 전동화와 SUV라는 두 글로벌 트렌드에 대한 발빠른 대처를 통해 지난 2022년에 이어 2023년까지 글로벌 톱3 자리를 지키게 됐다. 뛰어난 기술력과 품질을 담금질하는 모하비주행시험장이 이 같은 성과를 뒷받침했다는 게 강 연구원의 설명이다.

모하비주행시험장은 뜨거운 사막 환경에서 기존 내연기관차 위주의 테스트에 그치지 않고 친환경 차량에 요구되는 뛰어난 주행성능과 내구 수준을 검증하는 테스트를 대폭 강화했다. 또한 SUV 고객들이 원하는 뛰어난 오프로드 주행성능을 갖추기 위해 더욱 혹독한 오프로드 시험도 도입했다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 아이오닉5 N이 테스트 도로를 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

전기차 냉각성능 개선 및 열관리시스템 최적화
실제로 모하비주행시험장을 방문한 11일(현지시간)에는 위장막을 씌운 신형 전기차와 SUV 모델들을 대상으로 일반적인 주행시험장에서는 볼 수 없는 다양한 테스트가 진행되고 있었다.

평균 온도가 39℃, 7~8월에는 지표면 온도가 54℃까지 올라가는 혹독한 환경에 위치한 모하비주행시험장은 전기차를 테스트하기에 최적화된 곳이다.

이러한 환경에서 가장 적합한 시험은 단연 전기차 열관리·냉각 성능 테스트다. 현대차·기아는 45℃ 이상의 기온과 제곱미터당 1000W 이상의 일사량을 보이는 혹독한 날을 골라 집중적으로 시험을 진행한다.

열관리·냉각 성능 테스트는 기존 내연기관 차량을 대상으로도 모하비주행시험장에서 이어져온 시험이지만 최근 몇 년 사이 출시되는 전기차가 대폭 늘어나면서 이전보다 테스트 강도를 한층 강화했다.

아이오닉 5N의 경우 가혹한 주행 환경에서도 배터리 온도가 60℃를 넘지 않도록 조절하는 것이 개발 과정에서의 큰 숙제였다. 모하비주행시험장에서는 아이오닉 5N을 대상으로 고속 충전과 주행을 수없이 반복한 끝에 효율적인 에너지 관리와 주행 성능 극대화라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있었다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 아이오닉5 N이 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

이뿐만이 아니다. 현대차·기아는 모하비주행시험장을 중심으로 미국 방방곡곡을 누비며 혹서/혹한 지역에서의 테스트를 진행하기도 한다.

지난 해 모하비주행시험장 연구원들은 약 10주동안 데스밸리를 비롯해 미네소타, 오리건 등 미국의 다양한 환경 속에서 약 6천 마일(1만km)을 달리며 전기차의 배터리 안전성과 열에너지 관리를 최적화하기도 했다.

전기차 성능 테스트에는 '고속주회로'도 빼놓을 수 없다. 10.3km의 타원형 3차로 트랙으로 구성된 고속주회로는 모하비주행시험장에서 가장 규모가 큰 시험로로, 미국의 고속도로를 모사한 길게 뻗은 도로를 최고 시속 200km까지 주행하며 가혹하게 테스트할 수 있다. 규모가 큰 만큼 최고속도로 한 바퀴를 도는데 걸리는 시간은 3분에 달한다.

현대차·기아는 고속주회로에서 전기차의 고속 주행 안정성과 동력성능, 풍절음, 노면마찰음 등을 평가해 전기차의 성능과 내구성을 극한까지 끌어올린다. 고속주회로 테스트는 차량 1대 당 약 3만마일, 무려 4000바퀴 이상을 이상 없이 달려야 통과할 수 있다.

모하비주행시험장에서 가장 큰 규모를 갖춘 고속주회로는 총길이 10.3km, 직선구간 2.0km의 타원형 3차로 트랙이다. 남양연구소 시험로의 2배가 넘는 길이를 자랑한다. 최대 경사각은 12%이며, 최고속도 200km/h까지 주행이 가능해 고속 주행 안정성 및 각종 차량 내구 시험은 물론 최고시속 시험 등의 동력 성능 평가도 가능하다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 전기차 테스트가 진행되고 있다. 사진=현대차 제공

일반적으로 신차가 출시되면 고속주회로에서 혹독한 종합 내구 시험을 거치게 된다. 평균적으로 3개월의 기간 동안 장장 3만 마일에 걸쳐 시험로를 고속주행 하면서 차량의 노화도를 측정한다. 이 외에도 파워트레인 성능, 바람소리 성능 평가 등 다양한 종합 내구 시험이 실시된다.

또한 모하비주행시험장에는 배터리가 장착되는 전기차 하부에 가해지는 충격에 대한 내구성을 평가할 수 있는 노면이 여럿 설치돼 있다. 다양한 외부 도로 환경조건을 고려해 고정악로, 장등판, 오프로드 등 총 16개 종류의 노면에서 시험이 진행되며 이곳에서 차량 하부의 내구성을 평가한다.

특히 내구시험로 평가는 1만 마일 정도만 주행해도 10만 마일을 주행한 것과 같은 효과를 낼 정도로 가혹도가 심한데, 이 같은 평가는 현대차‧기아 전기차의 내구 성능을 한층 극대화하는 효과를 낼 수 있다.

내구시험로 내 비틀림노면은 실제 배터리와 차량 내구성에 큰 영향을 끼치는 상황을 실제보다 더욱 가혹하게 구현해 놓은 곳으로, 현대차·기아는 차량 한 모델당 약 500여 번의 주행을 통해 강건성을 확보한다.

모하비주행시험장의 연구원들은 전기차의 성능을 최대치로 끌어 올리기 위해 전기차를 타고 ▲범용시험로 ▲승차감·소음시험로 ▲핸들링시험로 ▲LA프리웨이 등 다양한 시험로를 연이어 주행하며 최고 수준으로 다듬는다.

5.3km의 길이, 2~12%의 경사로로 이뤄진 '장등판시험로'는 전기차의 높은 토크를 시험하기 위한 안성맞춤의 조건이다. 연구원들은 장등판시험로에서 차량을 멈추고 출발하기를 반복하며 전기차의 가속 성능을 테스트한다. 더불어 HDA 작동시 설정해둔 속도로 일정하게 오르내리는지도 테스트하게 된다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 싼타크루즈가 오프로드를 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

오프로드 성능 검증의 최적지, 사막의 혹독함을 이용한다
현대차·기아는 발상을 전환해 사막 한가운데에 주행시험장을 건설했고, 사막의 더위와 모래를 오프로드 시험에 유용하게 활용하고 있다.

다양한 비포장 도로로 이뤄진 '오프로드 시험로'에서는 위장막이 씌어진 신형 SUV 모델과 전기차들의 시험이 한창이었다. 시험 차량들은 모래를 휘날리며 사막의 거친 지면을 박차고 나갔다.

초기 모하비주행시험장의 오프로드 시험로는 단 1개 코스에 불과했다. 당시에는 포장된 시험로에서 도심 및 고속도로 주행을 시뮬레이션 하는 것에 중점을 두었기 때문이다.

하지만 현재 모하비주행시험장의 오프로드 시험로는 7개 코스로 늘어났고 추가로 건설 중인 시험로도 있다. 전세계적인 SUV 유행에 발맞춰 어떤 환경에도 대응할 수 있는 강력한 성능의 차량을 만들어 내기 위해서다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 제네시스 GV70의 오프로드 테스트가 진행되고 있다.사진=현대차 제공

그 중 눈길을 끈 것은 제네시스 GV70 차량을 테스트하고 있던 TCS(구동력 제어 시스템) 시험로였다. 약 1.2 km의 길이에 다양한 경사의 모래길로 이뤄진 시험로에서는 차량의 TCS 평가를 비롯해 오프로드 주행/탈출 성능을 개발하고 있었다.

TCS는 차량이 둔덕을 넘거나 구덩이를 지날 때 차량의 구동력을 접지된 휠에 집중함으로써 쉽게 험로를 빠져나갈 수 있도록 하는 오프로드의 필수 기능으로, 현대차·기아는 TCS를 시험할 수 있는 모래길, 자갈길, 아스팔트 둔덕 등 다양한 노면을 마련해 기능을 향상시키고 있다.

사막의 환경을 100% 활용하는 오프로드 시험로
국내 환경과는 다르게 미국은 오프로드를 주행할 기회도 많고 환경도 다양하다. 그렇기 때문에 더욱더 가혹한 환경에서 다양한 조건을 검증하고 오프로드 성능을 강건하게 개발할 필요가 있다.

모하비 사막을 그대로 이용해 오프로드 평가에 사용하기도 하지만 노면의 경사/표면/모양 등을 고려해 7개의 오프로드 노면에서 성능을 개발 중이며, 오프로드 특화 트림 확대를 고려해 지속적으로 평가 방법을 다양화하고 있다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 텔루라이드와 싼타페의 오프로드 테스트가 진행되고 있다. 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

오프로드의 차량은 특히 더위에 노출될 확률이 높다. 현대차·기아는 모하비주행시험장의 뜨거운 날씨를 활용해 차량의 각 부품이 더위에 어떤 영향을 받는지를 시험한다.

수많은 부품이 뜨거운 태양빛 아래 진열된듯한 '재료환경내구시설'은 부품이 태양광과 태양열에 얼마나 내구성을 갖는지 검증하는 곳이다. 범퍼와 헤드램프, 페인트 시편 등 외장부품은 물론 크래쉬패드 등의 내장부품까지 수많은 부품들이 줄지어 태양을 정면으로 바라보고 있다.

윤영준 현대차·기아 HATCI내구시험팀 책임연구원은 "부품들이 진열된 판넬이 태양의 위치에 따라 움직이며 낮 시간 동안 계속 태양을 정면으로 바라본다"며 "그 결과 다른 지역에서의 변형 시험보다 최고 30배 빠르게 내구도를 검증할 수 있다"고 강조했다.

지난 11일(현지시간) 현대차·기아의 캘리포니아 주행시험장(모하비주행시험장)에서 텔루라이드가 주행하고 있다. 사진=현대차 제공

현지 R&D 체계 발판으로 글로벌 일류브랜드 도약
모하비주행시험장이 완공된 2005년 이후 현대차·기아가 미국에 판매하는 모든 신차는 미국 지형에 최적화된 다양한 시험을 할 수 있게 됨에 따라 제품 기획부터 디자인, 설계, 시험에 이르기까지 현지에서 진행하는 현지화 R&D 체계를 구축했다.

이를 통해 개발 기간을 단축해 현대차 앨라배마공장과 기아 조지아공장에서 적기에 신차를 생산할 수 있게 해 한 박자 빠르게 시장 상황에 대응할 수 있는 환경도 갖추게 됐다.

모하비주행시험장을 비롯한 미국 현지화 R&D 체계 구축은 국내의 종합 R&D 컨트롤 타워인 남양연구소와의 긴밀한 교류를 통한 시너지를 넘어 독일 뉘르부르크링 시험센터, 유럽 월드랠리 스포츠법인 설립 등으로까지 이어졌다.

이러한 노력은 미국시장에서의 두드러진 성장세로 결실을 맺고 있다. 현대차·기아는 2020년대 들어 10% 내외의 미국 신차 판매 점유율을 기록하고 있으며 제네시스는 미국에서 2년 연속 최다 판매 기록을 경신하고 있다.

미국에서의 성장은 곧 글로벌 시장에서의 성장으로 이어졌다. 현대차·기아는 지난 2010년 글로벌 톱 5를 기록한 이후 12년 만인 2022년 세계 판매 3위에 올랐으며, 지난해에도 3위 자리를 지키게 됐다.

현대차·기아 관계자는 "모하비주행시험장은 현대차기아의 전세계 시험장 가운데 가장 혹독하면서도 다양한 테스트를 진행할 수 있는 시험장"이라며 "앞으로도 다양한 테스트를 통해 글로벌 고객들에게 믿음과 신뢰를 줄 수 있는 모빌리티 개발의 전초기지 역할을 수행해 나갈 것"이라고 말했다.