태양광 자동차

마르쿠스 에크슈타인, 헨드릭 뢰버딩, 마크 로케(좌측부터)와 태양광 자동차.

연료 탱크에 태양광 에너지만 채우고 호주를 종단하여 3,022km를 달린다. 아헨 공과 대학(RWTH) 학생 팀이 포르쉐 모터스포츠 전문가들의 도움을 받아 월드 솔라 챌린지(World Solar Challenge)에 참가한다.

부드럽게 거의 소리 없이 차가 구르기 시작한다. 이 차는 섀시 윗면 전체가 플렉시 글라스 돔으로 덮이고 일종의 쌍동체라서 이중 용골로 아래가 받쳐져, 마치 미래에서 온 자동차처럼 보인다. 반면 과거 1960 년대의 만화에서 컬러 펜 드로잉으로 미래의 교통을 상상할 때 등장하던 차같아서 은근히 친숙하게 느껴진다. 과거에 꿈꿨던 미래의 차가 눈앞을 스쳐간다. 배기가스도 없다. 이 차량의 연료 탱크는 태양광 에너지로 채워져 있기 때문이다.

태양광 자동차가 나직한 소리를 내며 멈춰 선다. 곧 크리스티아느 루프(Christiane Rupp), 헨드릭 뢰버딩(Hendrik Löbberding), 마르쿠스 에크슈타인(Markus Eckstein)이 미래의 자동차에 달려든다. 운전자 마크 로케(Marc Locke)가 소박한 운전석에서 나와 헬멧을 벗는다. 이들 모두는 아헨 공과 대학(RWTH Aachen) 및 아헨 전문대학 (FH Aachen)의 학생들로 약 40명의 학우와 함께 야심찬 목표를 세웠다. 곧 열리는 전 세계에서 가장 유명한 태양광 자동차 경주인 호주 월드 솔라 챌린지에 ‘아헨 태양광 자동차 팀(Team Sonnenwagen Aachen)’이란 이름을 걸고 참가하는 것이다. 이 챌린지는 3,022km의 험난한 경주다.

데이터 분석이 가장 중요하다: 프로젝트 책임자 헨드릭 뢰버딩(가운데)이 마르쿠스 에크슈타인(왼쪽)과 마크 로케와 함께 새로 얻은 지식에 관해 논의하고 있다.

성공의 열쇠

차는 학생들이 직접 고안했다. 각자 전공 학과가 다른 그들은 2년 전부터 이 프로젝트에 몰두했다. 2015년 월드 솔라 챌린지에 관한 보도를 접한 것이 계기다. 그들이 백지상태에서 프로젝트를 시작한 이후, 실험실에 불이 꺼지는 날이 거의 없었다. 그들의 머리에선 효율이란 개념이 떠나지 않았다. 타이어의 구름 저항에서든, 배터리나 태양 전지의 성능에서든, 확보된 예산 사용에서든, 모든 면에서 효율이 성공의 열쇠이기 때문이다. 효율은 금년 르망 24시간 레이싱에서 포르쉐에 3회 연속 우승을 안겨 준 LMP1 시제품 919 하이브리드에서와 마찬가지로 태양광 자동차에서도 핵심적인 문제다. 이런 면에서 스포츠카 제조 기업인 포르쉐와 아헨의 패기 넘치는 엔지니어들이 함께 협력하는 것은 어쩌면 당연해 보인다. 포르쉐의 모터스포츠 전문가들은 이 팀을 재정적으로만 후원하는 것이 아니라 전문 지식으로도 후원한다.

기술적 측면에서 학생들의 사전 작업은 완벽했다. 태양광 자동차의 기틀을 이루는 것은 모든 구성 요소를 지지하면서 충돌 안전 요건도 충족시키는 견고한 강철 튜브 프레임이다. 공기역학적으로 최적화된 섀시는 가벼운 섬유 복합 소재로 구성되어 있다. 그 표면에는 4m2 이상의 260개의 실리콘 태양 전지가 분포되어, 맞춤 제작하거나 직접 개발한 리튬 이온 배터리 팩을 충전한다. 최고 출력 1.4kW에 이르는 135볼트의 휠 허브 엔진도 독자 개발했다. 크기는 헤어드라이어만 한데 중량은 200kg다. 자동차를 시속 135km까지 가속할 수 있다. 한 번 충전하면 평균 시속 70~80km로 4시간 동안 300km는 거뜬히 달린다.

태양광 자동차 운전자: 운전자 마크 로케는 최상의 컨디션을 유지해야 한다. 호주에서는 온도가 섭씨 45도까지 치솟기 때문이다. 대학생 크리스티아느 루프가 한 두 가지 마지막 점검을 한다. 이후 바로 시험 주행을 시작할 수 있다.

모범이 된 919 하이브리드

“우리의 1차 목표는 결승선에 들어오는 것입니다.” 프로젝트 책임자 헨드릭 뢰버딩이 말한다. “2015년 월드 솔라 챌린지에서 많은 참가 팀이 실격했습니다.” 탈락을 피하기 위해, 가연성 배터리 팩의 고난도 운송 관리부터 시작해 정확한 기상 관측을 거쳐 복열 기술에 이르기까지, 포르쉐 LMP 팀이 FIA 내구 세계 챔피언십에서 얻은 경험을 대학생들은 준비 과정에서부터 적극적으로 받아들였다. 919 하이브리드처럼 태양광 자동차도 제동할 때 추진 에너지의 일부를 되찾는다. 바이삭의 포르쉐 개발 센터에서 태양광 자동차의 풍동 테스트까지 할 예정이다.

“아헨의 대학생들은 경주용 차를 개발하면서 저희와 마찬가지로 극한까지 시험해 봅니다.”라고 포르쉐 LMP 팀장 안드레아스 자이들(Andreas Seidl)은 말하며 그 밖의 공통점도 부각시킨다. “경량 구조, 냉각, 효율, 고성능 전기 엔진, 공기 역학 등의 중점 주제가 포르쉐 919 하이브리드에 필요한 요건과 일치합니다.” 르망에서 3회 연속 우승한 919 하이브리드는 모범이 되기에 손색 없다.

글 Klaus-Achim Peitzmeier
사진 Thorsten Doerk

월드 솔라 챌린지

호주에서 열리는 월드 솔라 챌린지는 전 세계에서 가장 험난한 태양광 자동차 경주로 알려져 있다. 제14회 대회가 올해 10월 8일부터 15일까지 열리며, 스튜어트 하이웨이(Stuart Highway)의 북쪽 도시 다윈에서 남쪽 도시 애들레이드까지 3,200km를 종단한다. 참가 팀은 이 구간을 6일 동안 주파한다. 24시간 달리지는 않는다. 휴식 시간을 포함해 아침 8시부터 오후 5시까지만 주행한다. 평균 시속이 65km 이상이어야 하며, 운전자는 2리터의 식수를 의무적으로 지참해야 한다. 섭씨40도가 넘는 기후이므로 당연한 조치다.