포르쉐가 공개할 카이엔 일렉트릭, 테스트 벤치 가상 프로토타입 활용..그 결과는?

[데일리카 김지원 기자] 포르쉐는 올해 말 공개할 신형 카이엔 일렉트릭의 한계 성능 테스트에 실제 및 가상 프로토타입을 활용하는 혁신적인 테스트 벤치를 적용했다고 17일 밝혔다.

포르쉐는 카이엔 일렉트릭 개발을 위해 그 어느 때보다 많은 디지털 테스트를 실시하고, 극한의 실제 환경에서 파이널 테스트를 통해 차량의 한계를 시험했다고 설명했다.

특히 ‘가상으로 개발하고 현실에서 검증’하는 새로운 접근법을 통해 디지털 전환과 엔지니어링 전문성이 완벽하게 결합된 새로운 방식을 선보인다.

충돌 안정성, 내구 주행, 극한 성능 테스트까지, 디지털 시뮬레이션과 실제 환경에서의 주행을 결합한 테스트 과정은 모든 면에서 그 가치를 입증한다. 개발 테스트 과정은 더 정밀하고 효율적으로 변화했으며, 개발 기간은 이전보다 약 20% 단축됐다. 또, 최첨단 가상 테스트를 통해 부품 소비를 최소화해 자원 효율성도 확보했다.

포르쉐 마이클 슈타이너 R&D 이사회 멤버는 “이번 프로젝트는 디지털 환경에서 모든 차량 테스트를 진행한 후 곧바로 시범 양산(pre-production)으로 이어진 첫 사례”라고 설명했다.

포르쉐는 이전에는 개별 제작된 프로토타입을 사용하는 ‘컨스트럭션(Construction)’ 단계의 테스트가 필요했던 반면, 이제는 약 120대의 테스트차량이 디지털 모델로 상당 부분 교체되어 시간을 단축했다.

AI와 시뮬레이션은 차량 테스트 방식을 근본적으로 변화시키고 기간도 단축시킨다. 이는 뉘르부르크링부터 일상의 교통 환경까지 정교하게 설계된 주행 경로, 바이작 엔지니어들의 수십년 간 축적한 현장 테스트 경험, 최신 시스템의 향상된 연산 성능을 활용한 실시간 시뮬레이션 등 세 가지 핵심 요소를 기반으로 한다.

이를 통해 카이엔을 단순히 가상으로 시각화 뿐 아니라 실제와 동일한 가상 환경 테스트도 가능하다. 초기 개발 단계부터 디지털 포맷의 부품을 활용해 쉽게 수정 가능하며, 가상 현실 (VR)을 통해 미래형 SUV 세대의 초기 테스트도 진행한다.

실제 주행 하중 시뮬레이션을 통해 드라이브, 배터리, 에너지 관리 및 충전 시스템을 실제 환경과 같은 조건에서 검증할 수 있으며, 테스트 벤치 내, 네 개의 강력한 동기식 모터는 다양한 도로 상황, 가속 저항, 회생 제동 시 발생하는 힘을 정밀하게 시뮬레이션한다.

디지털 및 실제 프로토타입을 지속적으로 비교하며 안정성도 확보한다. 뉘르부르크링 노르트슐라이페의 랩 주행이 대표적인 사례이며 가상 프로토타입에 의해 제공되는 시뮬레이션 신호는 실시간으로 복합 테스트에 전달된다.

고성능 차량의 열 관리에 부담이 되는 최대출력을 안정적으로 발휘할 수 있도록 최적의 배터리 상태를 유지하는 냉각 및 난방 시스템을 더욱 강력하게 설계했다. 복합 테스트 벤치 측정값은 디지털 프로토타입의 수치와 편차가 거의 없을 정도로 시뮬레이션 정확도가 높았다는 것.

마지막 개발 과정은 실제 엔지니어의 손길을 거친다. 바이작 포르쉐 사샤 니젠 (Sascha Niesen) 개발센터 차량 테스트 총괄은 “마지막 개발 단계는 오직 사람만이 수행할 수 있다”고 강조했다. 실제 차량의 주행 역학과 제어 전략의 균형을 맞추는 과정에서 테스트 드라이버의 경험이 중요하며 트랙과 같은 극한의 조건에서는 더욱 두드러진다.

카이엔 일렉트릭은 도심부터 고속도로, 오프로드까지 모든 실제 주행 환경의 성능 테스트를 진행하며 충전 관리 개발에 중점을 뒀다. 빠른 충전을 위해 항상 최적의 상태를 유지하며 교통 체증을 감안한 효율적인 에너지 사용이 가능하다.

극한의 기후 조건에서 테스트 주행도 실시했다. 섭씨 50도의 고온 지역에서는 공조 시스템, 배터리 및 구동계의 열 관리 기능 테스트를 진행하고, 영하 35도의 혹한 속에서 냉간 시동, 공조 시스템, 구동력, 핸들링, 제동 성능, 주행 역동성과 관련된 제어 시스템까지 정밀하게 점검했다. 양극단의 조건에서도 카이엔 일렉트릭은 빠른 충전 시스템을 유지하며 독보적인 품질 기준을 입증했다.

이와 함께 내구성 테스트도 실시되었으며, 도심, 국도, 고속도로 등 일상 환경에서는 수 개월 동안 약 15만km의 주행 테스트를 거쳤다.