이것이 바로 ‘Pikes Peak’의 전설적인 레이스에서 기록 경신에 도전하는 전기차, Volkswagen I.D. R Pikes Peak의 모습입니다.

오는 6월 24일, 해발 2,900m에 위치한 Pikes Peak의 출발선에서 Volkswagen는 첫 번째 전기 경주차를 선보입니다. 이번 데뷔에서 미국 콜로라도주의 전설적인 대회 결승점(해발 4,300m 정상)까지 전기차가 오르는 구간의 기록을 세우는 것이 목표입니다.

지금은 전기차 전환이 각 제조사의 미래를 좌우하는 시점이며, Volkswagen는 이번 도전에 어떤 것도 즉흥적으로 맡기지 않고 있습니다. 이 그룹은 신형 모델 개발을 위해 치열하게 작업하고 있으며, 레이스에서 쌓은 경험이 이를 위해 핵심적이라고 보고 있습니다. 이 때문에 볼프스부르크 브랜드가 자사 전기차로 레이스에 처음 나서는 이번 데뷔에 큰 관심을 쏟고 있습니다.

속도, 출력, 혁신… Volkswagen I.D. R Pikes Peak는 출발선과 결승선 사이의 1,440m 고도 차이를 극복해야 합니다. 총 19.99km에 불과하지만 매우 굴곡진 코스이며, 156개의 커브가 있고, 과거와 현재의 모든 경쟁자를 넘어 기록을 깨기 위한 단 한 번의 기회만 주어집니다. 6월 24일에는 산악 지역 특유의 급변하는 기상 조건도 감수해야 합니다. 출발선의 봄날 같은 기온이 결승선의 영하 기온으로 쉽게 바뀔 수 있습니다.

고도가 올라갈수록 공기압이 낮아지고 공기 중 산소량이 줄어듭니다. 이 때문에 내연기관은 사용 가능한 산소량에 비례해 성능이 떨어집니다. 따라서 해수면에서 낼 수 있는 성능보다 출력이 떨어지게 됩니다. Pikes Peak 출발선에서는 출력이 약 29% 감소한다는 뜻입니다. 출발이 정상에서 이루어진다면 이 감소율은 43%까지 올라갑니다.

그러나 전기차에서는 이런 현상이 일어나지 않습니다. 전기 모터의 출력은 산소를 필요로 하는 연소에 의존하지 않고, 배터리에 저장된 에너지를 직접 받아 작동하기 때문입니다. 따라서 가속 페달을 끝까지 밟는 순간부터 시스템 성능은 처음부터 100%입니다. 여기서 주된 문제는 차량의 전체 토크를 노면에 전달하는 방식과 타이어가 발휘할 수 있는 구동력에 관한 것입니다.

엔지니어들의 주요 과제인 디자인과 공기역학

이와 관련하여 차량의 공기역학이 핵심적입니다. 엔지니어들은 곧 폐쇄형 캐빈 차량을 택했습니다. 전기 구동 부품은 빠른 냉각이 필요하지만, 내연기관만큼 급속한 냉각이 요구되지는 않습니다. 그래서 경주용 자동차에서 흔히 볼 수 있는 많은 공기 흡입구를 ‘막을’ 수 있었고, 이는 차량의 공기역학에 큰 이점이 되었습니다.

백지에서 출발한 I.D. R Pikes Peak는 하나의 도전입니다. “이 20km 코스만을 위해 자동차를 개발하는 것은 엔지니어들에게 정말 특별한 일입니다”라고 Volkswagen Motorsport의 기술 이사이자 차량 개발 책임자인 François-Xavier Demaison(가까운 사람들은 FX라고 부릅니다)은 말합니다. 결과물은 완전 전기 구동 경주용 차량의 프로토타입입니다. 이 레이스에 출전하는 전통적인 머슬카와는 완전히 다르며, 고속 주행 테스트를 위해 개발된 전기 경주차에 훨씬 더 가까운 외관을 지니고 있습니다. 이 차량은 가능한 최고 수준의 성능을 달성하는 데 주력했으며, 에너지 용량, 차량 중량, 그리고 노면으로 전달되는 기계적 출력 사이의 이상적인 균형을 찾고자 했습니다.

I.D. R Pikes Peak는 시작부터 1985, 1986, 1987년의 기념비적인 쌍발 엔진 Golf 개발에 참여했던 많은 엔지니어들이 함께 작업했습니다. 이 전기 경주차는 그 시절의 ‘R’이라는 이름도 함께 물려받았으며, 이는 고성능 제품을 추구해 온 독일 브랜드의 전통과도 맥을 같이합니다. 한편 ‘I.D.’라는 약자는 Volkswagen의 새로운 세대, 즉 지능형·전기·미래지향 제품군을 나타냅니다. 이 두 개념은 Volkswagen I.D. R Pikes Peak를 산 위로 끌어올릴 두 개의 전기 모터에 함께 적용되며, 이 모터는 500kW(670CV)의 출력을 냅니다.

안전 규정(포뮬러 차량과 동일한 기준이 요구됨)을 제외하면 제한적인 기술 규정은 없습니다. 치수, 전기 모터의 성능, 디자인, 공기역학, 에너지 저장 장치의 크기 등 모든 면에서 엔지니어들이 지켜야 할 제약은 단 하나, 즉 차량에 탑재되는 모든 요소와 부품의 무게를 가능한 한 최대로 줄이고 차량의 균형을 최대한 완벽하게 맞추는 것이었습니다.

Pikes Peak 같은 레이스에 필수적인 배터리와 급속 충전

리튬이온 배터리는 에너지를 저장하는 데 사용되며, 양산형 차량과 같은 방식으로 작동합니다. 다만 그 안의 셀은 높은 성능을 내도록 특별히 개발되었습니다. 양산형 차량에서는 주행 거리가 핵심이지만, Pikes Peak에서는 최대한 큰 출력을 내는 것이 목표입니다. 평균 경사 7.5%의 오르막을 넘어야 하며, 주행 거리는 20km에 불과하기 때문입니다. 따라서 에너지 밀도와 출력이 결정적입니다.

I.D. R Pikes Peak가 반드시 충족해야 했던 요건 중 하나는 배터리의 급속 충전이었습니다. Volkswagen의 엔지니어들은 기록 도전 중 레이스가 중단되는 등의 예기치 못한 상황에 대비하여 차량을 빠르게 충전할 수 있는 시스템을 개발해야 했습니다. 영향을 받은 팀은 출발선에 다시 준비하는 데 단 30분만 주어지기 때문입니다. 이에 독일 브랜드의 기술자들은 이 30분 안에 배터리를 완전히 충전할 수 있는 새로운 급속 충전 시스템을 개발했습니다.

따라서 차량 중량은 주어진 과제를 달성하는 데 매우 중요합니다. 특히 전기차에서는 에너지 저장이 곧 차량에 더 무거운 배터리를 싣는 것을 의미하기 때문입니다. 도로용 I.D. R Pikes Peak의 무게는 운전자를 포함해 1,100kg 미만입니다. 이는 차량 경량화에서 브랜드 엔지니어들이 이뤄낸 훌륭한 성과를 보여줍니다.

엔지니어들은 차량을 설계할 때 정상까지 오르는 동안 I.D. R Pikes Peak가 소모할 에너지의 약 20%를 스스로 생산하도록 고려했습니다. 이는 제동 과정에서 발생하는 에너지 회수 덕분이며, 이를 통해 배터리 용량을 조정하고 출발 시 실제 필요한 에너지 저장량에 맞출 수 있었습니다. 볼프스부르크의 여러 기술 부서 엔지니어들은 전 구간 레이스에서 사용할 에너지의 약 5분의 1이 주행 중 제동에서 생산된다고 계산했습니다. 이 계산은 특히 정밀해야 합니다. 출발 시 차량이 요구하는 막대한 출력 때문에, 전 구간 레이스 동안 배터리가 충분한 전력을 유지하지 못하면 강력한 주행을 이어갈 수 없기 때문입니다.

Volkswagen I.D. R Pikes Peak는, 2016년 Rhys Millen이 Project Ionic 후원을 받아 전기차 e0 PP10으로 이 정상을 오르며 세운 전기차 최고 기록인 8분 57.118초를 넘어서야 합니다. 이를 위해 이 프로토타입은 인상적인 가속 능력을 갖추고 있으며, 출발 시 노면 상태에 따라 단 2.25초 만에 0에서 100km/h에 도달할 수 있습니다. 이는 Formula 1(2.6초)과 Formula E(2.9초) 어느 현행 경주차보다도 빠른 수치입니다.

레이스에 참가하기 전에 Volkswagen는 프랑스 Alès 지역에서 I.D. R Pikes Peak를 공개할 예정입니다. 이후 여러 서킷에서 차량 주행 테스트와 시험이 시작되며 레이스 준비가 진행됩니다. 레이스에서는 경험 많은 프랑스 드라이버 Romain Dumas(39세)가 운전대를 잡습니다. 그는 Pikes Peak 오르막에서 세 차례, 르망 24시간에서 두 차례 우승한 경력이 있습니다.

Volkswagen I.D. R Pikes Peak의 기술 사양