ISSUE 01/2020

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볼보트럭의 신기술 Inside Volvo

볼보트럭의 신기술

효율적 운행

I-Save가 탑재된 볼보 FH는 볼보트럭에서 연비가 가장 뛰어난 장거리 운송 트럭이다. D13TC 엔진과 업데이트된 연료 절감 기능으로 연료비를 7퍼센트까지 절감하도록 설계했으며, 현장 테스트도 완벽하게 마쳤다.

스마트 스트리트

스웨덴 고속도로에서 트럭 한 대가 비밀 주행 시험로를 향해 서쪽으로 달리고 있다. 볼보트럭의 책임 프로젝트 매니저인 라르스 스주가 운전대를 잡고 있다. 그는 전담 엔지니어 팀과 함께 새로운 I-Save 탑재 볼보 FH의 최종 시험단계를 진행하고 있다. 새로운 저마찰 리어액슬에서 피스톤 내부 형태까지 이 차량의 각 기능은 연료를 아끼도록 설계되었다.

“볼보트럭은 수십 년간 연비 개선을 위해 노력해왔지만 연료비를 7퍼센트까지 절감하도록 조정할 수 있는 마법의 나사는 없습니다. 대신, 혁신과 미세 조정을 통해 1퍼센트씩 찾아가는 것입니다”라고 라르스 스주는 말한다.
고출력 항공기 엔진에서 사용되는 터보 컴파운드 기술을 도로주행용으로 조정하여 D13TC 엔진에 탑재한 것이 연료 사용 절감의 비결이다. 간단히 말해, 터보 컴파운드 유닛은 배기 유동의 터보 뒤에 배치되어 배기가스의 잉여 열과 에너지를 재사용하는 추가 터빈이다. 터보 컴파운드 유닛은 잉여 에너지를 이용해 크랭크샤프트에 훨씬 더 많은 토크를 전달하기 때문에 강력하면서 연료 효율이 매우 좋은 엔진을 만들어준다.

I-Save가 탑재된 볼보 FH의 연료를 줄여주는 것이 터보 컴파운드 유닛만 있는 것은 아니다. 최대 연비를 구현하도록 전체 동력 전달 라인을 보정했다. 예를 들자면 트럭 엔진의 피스톤 내부에 새로운 파도 형태를 도입했다. 이 디자인은 기체와 액체 장치를 이용해 엔진 벽에서 실린더 중심으로 열을 유도하여 열의 손실을 방지한다.

“파형 피스톤은 볼보트럭의 특허받은 새로운 혁신기술입니다. 화염이 다시 실린더 중심으로 돌아가도록 피스톤 형태를 변경했습니다. 그 결과 연소 효율이 향상되고, 에너지의 열 손실이 줄었습니다”라고 매츠 프란젠(볼보트럭 파워트레인 전략 담당이사)가 말해준다

I-Save에는 지도 기반 I-See 소프트웨어와 I-Cruise 같은 볼보트럭의 첨단기술에 I-Roll, 엔진 공회전 정지, 가변 변위식 파워스티어링 펌프도 통합되어 있다. 그 결과 트럭의 연료비가 7퍼센트까지 절감된다.

“볼보트럭의 가장 큰 고객군인 장거리 운송 부문에서는 연료가 가장 큰 비용입니다. 따라서 효율적인 솔루션을 새로 개발하는 것이 중요합니다”라고 매츠 프란젠은 말한다.
그밖에도 두 가지 큰 장점이 있다. 하나는 터보 컴파운드 엔진에는 냉각된 배기가스 재순환 시스템이 탑재되는데, 이것은 연소 과정에서 질소 산화물의 양을 줄여준다. 그 결과 AdBlue가 적게 들어 소유자의 비용도 줄여준다. “엔진과 동력 전달 라인은 1,000revs에서 가장 효과적입니다. 이 점도 엔진의 디젤과 AdBlue를 줄여주는 역할을 합니다.” 매츠 프란젠의 설명이다.

다른 장점은 주행성이다. 프로젝트 팀은 소유자의 비용뿐만 아니라 주행성도 향상시키는 차량을 만들겠다는 야심찬 포부를 피력했다. 이들은 엔지니어링 팀의 도움도 많이 받았다. 터보 컴파운드유닛은 폐열과 잉여 에너지를 이용해 크랭크샤프트에 훨씬 더 많은 동력을 전달하기 때문에 낮은 엔진 속도에서도 높은 토크를 발휘한다. 그 결과 트럭이 오르막을 쉽게 주행할 수 있고, 엔진이 적게 회전하면서 토크가 크기 때문에 운전 시 소음이 적다.
그 차이는 바로 느낄 수 있다. 시험을 진행하는 동안 라르스 스주와 그의 동료들은 40톤과 60톤을 적재한 트럭을 주행했다. 이들은 트럭이 언덕을 좀 더 쉽게 오르고 적재물과 상관없이 매우 조용하게 주행한다는 것을 확인했다.
실제로 I-Save 트럭의 각 특징은 엄격한 도로주행 시험을 거쳐 개발되었으며, 다양한 I-Save 조합을 기존 디젤트럭과도 비교했다. 새로운 기술로 구현되는 차이를 실제로 느끼기 위한 작업이었다.

스마트 스트리트

도로에서 엄청난 시간을 들여 시험주행을 실시했다. 볼보트럭의 전문 시험주행 운전자들이 시험주행로에서 트럭을 운전한 후에는 엔지니어링 팀이 밤까지 트럭을 운전한 경우가 많았다.
“사무실에서 파워포인트 작업만 하고 싶지는 않았습니다”라고 웃으면서 라르스 스주는 말한다. “조정에 대해 토론할 때 트럭으로 시험주행하며 어떻게 되는지 직접 확인했습니다.”
몇 주 후에 라르스 스주는 북극권 근처에 위치한 볼보트럭의 겨울철시험주행로에서 1,700km 떨어진 볼보트럭 본부까지 신형트럭 중 하나를 몰고 갈 준비를 마쳤다.
이번 주행이야말로 이 트럭의 제작 목적에 정확히 부합되는 까다로운 장거리 주행이다. “운전석에 앉아있는 것 만으로도 각 기능이 설계된 그대로 작동하는 솔루션이 될 수 있는지 알 수 있습니다” 라고 라르스 스주는 말한다.

“연료 소비에만 집중한다면 승차감이나 엔진 성능 같은 다른 영역은간과될 위험이 있습니다. 이런 방식의 작업은 전체 과정이 복잡합니다. 그렇다고 세계 최우수 트럭을 제조한다는 목표를 포기할 수는없습니다”라고 말하며 “오늘 볼보트럭의 위치는 실험실과 도로에서 수천 시간의 시험을 거쳐 얻은 것입니다. 우리에겐 차주뿐만 아니라 운전자에게도 좋은 차량이 있습니다”라고 덧붙인다.

* 이는 장거리 연료 패키지가 포함된 D13TC Euro 6 스텝 D(ISave)와 장거리 연료 패키지가 포함되지 않은 D13 eSCR Euro 6 스텝 D를 비교한 내용이다. 실제 연비는 크루즈 컨트롤의 사용, 실제지형, 운전자의 운전 경험 및 기상 조건과 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있다.

D13TC 엔진 내부

스마트 스트리트

I-Save가 탑재된 볼보 FH

I-Save의 각 기능은 연료 절감을 목표로 설계되었으며, 460 또는 500hp D13TC 엔진이 장착된 볼보 FH에 제공된다.

엔진

D13TC (터보 컴파운드) 460 또는 500hp 엔진

엔진 공회전 정지

2분 30초의 공회전 후 엔진이 자동으로 꺼져 연료를 절약해준다.

변속기

I-Shift, 크롤러 기어가 장착된 I-Shift 또는 I-Shift 듀얼클러치 - 장거리 운송용으로 최적화된 소프트웨어 내장

업데이트된 I-SEE

클라우드 기반 지도 데이터를 사용하는 업데이트된 I-See는 고해상 지도 정보와 트럭을 확실하게 동기화할 수 있어 운전자의 연료 절약에 도움을 준다. 원격 위치에서는 현지 도로 데이터를 사용한다.

I-ROLL이 탑재된 I-CRUISE

볼보트럭 지능형 정속 주행장치는 연료를 절약하는 I-Roll 프리휠 기능을 겸비하고 있다.

리어 액슬

새로운 저마찰 성능으로 연비 향상

파워 스티어링

가변 변위 펌프

I-Save가 탑재된 볼보 FH는 연간 12만km 이상을 주행하는 운전자에게 특히 적합합니다.
I-Save가 탑재된 볼보 FH에 관심이 있으십니까? 가까운 지역의 볼보트럭 컨설턴트에게 문의해주세요.

VOLVO FL ELECTRIC

총중량이 16.7톤에 달하는 이 Volvo FL Electric 2축 트럭은 외관상으로는 일반 FL처럼 보일 수 있다.
하지만 내부를 들여다보면 엄청난 차이가 있음을 알 수 있다. 작동 방법은 다음과 같다.

스마트 스트리트

1. 구동 배터리

볼보 FL 전기트럭에는 600볼트 배터리 4~6개가 포함되어 있다. 트럭 배터리는 일반 배터리처럼 양극,음극 및 전해질 간의 일련의 전기 화학 반응을 통해 전기를 만들어낸다. 볼보 FL에서 배터리는 저중량 리튬 니켈 망간 산화코발트로 제조된다. 각 구동 배터리 팩의 에너지 용량은 50kWh이고 예상 수명은 8~10년이다.

2. 모듈식 파워박스

충전 관리, 냉각 관리 등 다양한 기능을 수행한다. 또한 24V 배터리와 600V/24V 변환 관리 메커니즘도 포함되어 있다. 구동 배터리는 600V로 실행되지만 트럭과 캡 내부 시설의 전자 장비에 전력을 공급하는 데에는 24V 배터리를 사용한다.

3. 전기 모터

전기 에너지가 공급되면 회전 자기장이 생성되어 로터가 회전하게 된다. 이는 트럭의 기어와 휠을 회전시키는데 필요한 기계적 에너지를 제공한다. 영구적으로 사용할 수 있는 볼보 FL전기트럭의 자석모터의 최대 출력은 200kW이고 토크는 425Nm이다. 모터의 크기는 RPM과 토크가 최적화된 범위내에서 가능한 가장 작고 가벼운 전기 모터를 만들기 위해 세심하게 설계되었다.

4. AC & DC 충전

트럭의 AC와 DC충전이 모두 가능하다. 그렇기 때문에 산업 현장에서 온보드 충전기를 사용하여 충전할 수 있다. 또 외부 DC충전소에서 더 빠르게 충전할 수도 있다.

5. 2단 변소기

볼보가 설계하고 제작한 2단 변속기는 모터 범위를 최대한 활용하면서도 컴팩트하고 가볍다. 기어변속이 원활할 뿐 아니라 처음 부터 최대 토크를 제공한다.

6. 브레이크

전기 트럭에서 회생 제동은 전기모터를 발전기로 사용하여 브레이크 시 일반적으로 손실되는 운동 에너지의 상당 부분을 변환한다. 변환된 에너지는 에너지가 저장되어 있는 차량의 구동 배터리로 돌아간다.

7. 에어 컴프레셔

에어 컴프레셔는 에어 브레이크에 공기를 공급한다. 볼보 FL 전기트럭은 에어 브레이크가 스크롤 기술을 사용하여 소음을 최소화하는 특별한 기능이 적용되었다. 원래 이 기능은 의료산업을 위해 개발된 기술이다.

장점

긴 수명과 높은 가동률

전기트럭 소유자는 높은 가동률과 긴 부품 수명, 서비스를 자주 받을 필요가 없다는 이점을 누릴 수 있다. 이는 기존 엔진에 배해 전기 모터가 더 단순하고, 더 컴팩트하고, 더 적은 부품으로 구성되어 있기 때문이다. 그리고 트럭이 전기로 운행되기 때문에 작동부의 진동이 적다. 또한 높은 가동률을 유지하도록 설계되었다. 예를 들어, 볼보 FL 전기트럭은 볼베어링의 수명이 길도록 최적화되었다. 구동 배터리 수에 따라 트럭의 운행 범위는 최대 260km이다.

볼보가 설계한 기어박스

볼보가 개발하고 제조한 고유의 기어박스로 완벽하게 제어되고 탈월한 파워를 선보이는 엔지니어링 솔류션은 볼보의 FL 전기트럭을 더욱 돋보이게 한다. 가파른 언덕에서도 운전자는 최대 토크로 출발할 수 있다. 가볍고 컴팩트한 모터와 함께 Volvo FL Electric 동력 전달 장치가 높은 성능을 자랑한다는 것을 의미한다. 시속 몇 킬로미터의 매우 낮은 속도로도 달릴 수 있으므로 좁은 공간에서도 주차와 조작을 쉽고 원활하게 할 수 있다.

줄어든 소음

소음과 진동이 없는 트럭을 만들기 위해 많은 아이디어와 노하우를 접목했다. 기존의 볼보 FL 디젤트럭과 전기트럭은 주행시 소음 정도가 10데시벨의 차이를 보인다. 소음이 무려 절반이나 감소한 것이다. 공회전 상태에서는 거의 40데시벨의 차이가 난다! 실제로 볼보 FL 전기트럭이 공회전 중 내는 소음은 주변 거리의 소음보다도 낮다.
소음이 적은 트럭으로 피크 시간이 아닌 때에 물건을 쉽게 운송할 수 있어 생산성을 더욱 높일 수 있다.