PBV의 특징인 플렉시블 카지노 게임 시스템(Flexible Body) 적용
현대자동차그룹이 기아 최초의 전용 PBV(Purpose Built Vehicle)를 공개하고, 차량 설계 및 생산 방식에 혁신을 더한 ‘플렉시블 바디 시스템’을 선보였다. 플렉시블 바디 시스템은 목적 맞춤형 모빌리티인 PBV 생산의 기반이 되는 기술로, 표준화된 차량 바디에 모듈화된 부품을 퍼즐처럼 조합해 다양한 사양을 만든다. 플렉시블 바디 시스템을 적용하면 차량 설계 및 생산 효율성이 극대화돼 서로 다른 목적으로 차량을 이용하는 고객에게 다양한 형태의 PBV를 제공할 수 있다.
PBV는 다양한 활용성을 목적으로 개발된 차종이기에 고객의 니즈에 맞춰 차의 전장, 전고, 운전석을 제외한 뒤쪽 공간의 설계를 자유롭게 바꿀 수 있어야 한다. 이를 위해 고안된 기술이 바로 플렉시블 바디 시스템이다. 쉽게 말해서 플렉시블 바디 시스템은 공통된 결합 구조의 레고 블록을 조립하듯 모듈화한 차체(Body) 구조와 구성 부품을 이용해 필요한 사양에 따라 유연하게 설계하는 개념이다.
이번에 공개된 플렉시블 바디 시스템의 핵심은 운전자가 탑승하는 앞좌석은 그대로 유지하면서, 뒷부분에 모듈 방식을 적용해 다양한 바디 타입을 조합할 수 있다는 것이다. 이에 따라 고객의 비즈니스 용도에 맞춰 차량 뒤쪽 공간을 탑승 또는 적재 공간 등으로 구성할 수 있다. 모듈 방식이 적용된 부품은 위의 그림에서 볼 수 있듯 루프(스탠다드, 하이루프), 도어(슬라이딩 도어의 유무), 쿼터 글라스(글라스 유무), 리어 오버행(스탠다드, 롱바디), 테일게이트(리프트업, 트윈스윙, 하이루프 트윈스윙) 등이다.
승객 탑승이 주된 목적인 헤일링 사업자는 슬라이딩 도어와 쿼터 글라스를 장착한 차량을 활용하면 승객의 편리한 승하차를 돕고 쾌적한 탑승 경험을 제공할 수 있다. 반대로 화물을 운송하는 딜리버리 파트너는 높은 전고와 트윈스윙 테일게이트가 특징인 카고 하이루프 차량을 이용하면 손쉽게 물품을 운반할 수 있다. 또한, 카고는 측면 도어와 쿼터글라스가 없어 유지 및 보수 비용의 경쟁력 측면에서도 유리하다. 현대차그룹 최초로 플렉시블 바디 시스템이 적용된 기아 PV5는 각 모듈 방식을 조합해 총 7가지 바디 타입으로 양산될 예정이다.
그렇다면 플렉시블 바디 시스템은 어떤 기술적 원리로 구성될까. 우선 차량의 전장 길이와 전고에 유연하게 대응할 수 있도록 차량 바디 외판을 모듈화했다. 일반적으로 차량 바디는 1열부터 3열까지 하나의 판넬이 내골격 구조의 차체 멤버와 결합되는 방식으로 생산된다. 기존 방식대로라면 PV5의 7개 바디 타입을 모두 생산하기 위해선 각기 다른 7개의 판넬 금형이 필요하다. 하지만 모듈 방식의 극대화를 이룬 플렉시블 바디 시스템의 체계를 따르면 단 2개의 사이드 아우터만 개발하면 된다.
가령 상업용 미니밴으로 뒷좌석 탑승객을 위해 롱바디의 슬라이딩 도어를 장착한 승객용 차량과 숏바디의 도어가 없는 화물용 차량을 함께 생산한다고 가정해보자. 기존에는 롱바디와 숏바디, 스윙 도어와 슬라이딩 도어 등 전장 길이 및 도어 여부에 따라 각 차체의 금형을 따로 만들어야 했다. 하지만 플렉시블 바디 시스템을 이용하면 부품 모듈화를 통해 금형을 새로 개발해야 하는 비용과 수고를 덜 수 있다. 변동부에 해당하는 금형만 만들어 공용 차체에 결합 가능하기 때문이다.
이 밖에도 차량 루프 판넬을 모듈화해 필요한 루프 타입으로 조합할 수 있다. 모든 사양에 공통으로 활용할 수 있는 마스터 루프 판넬을 개발하고, 타입별 추가 판넬만 연결하는 방식이다. 이처럼 부품을 모듈화한 조립 방식은 고객의 비즈니스 용도에 맞춰 다차종 소량생산 방식이 뒷받침돼야 하는 PBV 사업에 최적화된 혁신 기술이라고 할 수 있다.
특히 차체 뒷부분은 멤버를 아치 형태로 두르는 외골격 구조를 적용해 차체 강성을 확보했다. 차체 외판 자체를 구조체로 사용하는 외골격 구조는 충돌 저항에 강하고, 추가 지지 구조체가 불필요해 경량화와 생산 효율화가 가능하다. 롱바디 모델의 경우 늘어난 전장에 대응하고 강성을 확보하기 위해 2개의 멤버를 두르는 구조를 적용했다. 이처럼 차체가 되는 바디 모듈을 공용화하고, 달라지는 사양에 해당하는 부품만 바꿔서 장착하면 서로 다른 사양의 차체를 쉽게 생산할 수 있다.
또한 현대차그룹은 PBV의 다양한 바디 사양에 빠르게 대응하기 위해 ‘다사양 리어 엔드 구조’를 개발했다. 리어 엔드 구조란 트렁크 공간인 자동차 후면부의 양옆과 후면 차체 구조를 의미한다. 플렉시블 바디 시스템이 적용된 PV5는 3개 사양의 리어 엔드를 갖출 예정인데, 차의 용도에 따라 디자인 및 테일게이트의 형태가 모두 다르다.
기존에는 테일게이트 타입이 바뀌면 전체 차체를 새로 개발해야 하기 때문에 하나의 사양으로만 제공할 수 있었다. 반면, 딜리버리, 헤일링 등 다양한 서비스에 대응하기 위해 개발된 PV5는 다사양 리어 엔드 구조를 적용해 용도에 맞는 테일게이트로 유연한 생산이 가능하다. 덕분에 고객들은 원하는 사양의 테일게이트가 탑재된 PBV를 이용할 수 있다.
아울러 짐을 자주 싣고 내리는 PBV 운행 특성을 고려해 손쉽게 교체할 수 있는 리어 엔드 가니시도 적용됐다. PBV는 차체 후미가 손상될 가능성이 높은 만큼 값비싼 판금 수리 대신 리어 엔드 가니시만 교체해 경제적인 이득을 확보하는 효과까지 얻을 수 있다.
PBV는 운용 목적에 따라 무거운 짐을 고정하거나 격벽을 설치하는 등 다양한 방식으로 실내 공간을 구성할 수 있어야 한다. 일반 승용차보다 가혹한 환경에 놓이는 셈이다. 그렇기에 차량 하부의 섀시뿐만 아니라 위쪽의 차체까지 견고한 구조를 갖춰야 한다. 그렇지 않으면 내구성이 낮아지거나 차체가 진동을 제대로 흡수하지 못해 발생하는 소음 때문에 탑승객이 불편을 겪을 수 있다.
이를 방지하고자 플렉시블 바디 시스템에는 지붕과 측면의 강성 및 결합 구조를 강화하는 특별한 설계가 적용됐다. 기존에는 차의 측면 강성 확보를 중심으로 루프 지지대를 연결하고 그 위에 지붕을 얹는 구조였다. 반면, PBV는 기존 설계와 격자형을 이루는 구조를 추가로 적용해 차량 앞뒤 방향의 강성을 강화하고, B~D필러와의 결합 부위도 보강했다. 이로써 운용 목적에 따른 차체 강화뿐 아니라 안전 성능도 꼼꼼히 신경 쓴 PBV의 차체를 완성할 수 있다.
지금까지 살펴본 것처럼 플렉시블 바디 시스템은 고객의 폭넓은 수요에 대응하기 위해 다양한 형태가 요구되는 PBV를 제공하고자 고안된 기술이다. PV5만 해도 호출 기반의 차량 공유 서비스(라이드 헤일링)에 최적화된 패신저, 교통 약자를 위한 PV5 WAV(Wheelchair Accessible Vehicle), 운용 목적에 따라 적재 용량을 달리해 물류 배송 서비스에 안성맞춤인 카고 등 7개의 바디 사양으로 우리 앞에 찾아올 예정이다. 이동의 목적을 넘어 다양하게 활용할 수 있는 모빌리티를 원하는 고객의 목소리가 반영된 결과다.
플렉시블 바디 시스템의 장점은 여기서 그치지 않는다. 가혹한 주행 환경에 대응할 수 있는 내구성, 수리가 필요한 부위를 손쉽게 교체할 수 있는 모듈 방식 등 실제 고객의 입장에서 체감할 수 있는 유지 및 보수의 용이함도 무시할 수 없다. 비즈니스 용도 차량은 승용 차량에 비해 운행 빈도가 높고 주행 거리가 길어 안정성과 내구성에 민감한 재화인 점을 고려한 것이다.
제조사 입장에서 플렉시블 바디 시스템은 스마트한 생산 공정으로 수많은 고객의 요구에 빠르게 부응하면서 개발 및 생산 효율도 높일 수 있는 혁신 기술이다. 서로 다른 목적을 지닌 고객들을 만족시키고 개발 및 생산 비용 또한 절감해 PBV 시장에 특화된 모빌리티를 선보일 수 있게 만드는 기술적 기반을 다진 것이다.
가까운 미래에 플렉시블 바디 시스템의 활용도는 한층 확장될 전망이다. 자율주행차나 로보택시가 운행하려면 카메라, 레이더, 라이다 등 필요한 센서의 종류가 무척 다양한데, 센서에 모듈 방식을 적용해 쉽게 탈·부착할 수 있도록 개발하는 것도 충분히 가능하기 때문이다. 이처럼 플렉시블 바디 시스템의 활용도는 무한하게 열려 있다. 앞으로 다양한 PBV가 등장할수록 플렉시블 바디 시스템의 가치도 함께 높아질 것이다.
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