글. 나랑
사진. 신동완
온도가 낮으면 배터리 내부 저항이 증가해 에너지 효율이 크게 떨어져 주행거리도 줄어든다. 하지만 저온에서도 전력 소모를 최소화해 겨울철에도 높은 효율을 발휘할 수 있다. 그 비결이 바로 E-GMP(Electric Global Modular Platform) 열에너지 관리 시스템이다. 현대자동차 김재연 연구위원이 개발한 전기자동차 전용 플랫폼 'E-GMP'의 열에너지 관리 시스템 핵심 기술로 우리나라는 전기자동차 부분에서 세계 최고의 주행거리와 급속 충전 시간을 갖춘 기술을 보유하게 됐다. 그가 올해 단 한 명뿐인 발명왕으로 선정된 이유다.
추운 겨울철 한 번쯤 스마트폰 배터리가 빨리 소모돼 전원이 꺼진 경험이 있을 것이다. 동절기에 전기차 운행 시 난방을 켜면 주행거리가 현격히 떨어진다. 온도가 낮으면 배터리 내부 저항이 증가해 에너지 효율이 크게 떨어지고, 주행 가능 거리도 줄어들기 때문이다. 게다가 실내 난방에 필요한 히터는 전기 에너지 소모가 매우 크기 때문에 전기차는 상온과 저온 사이에서 큰 성능 차이를 보인다.
하지만 저온에서도 전력 소모를 최소화해 겨울철에도 높은 효율을 발휘할 수 있다. 그 비결은 바로 E-GMP(Electric Global Modular Platform) 열에너지 관리 시스템이다. 열에너지 시스템의 핵심 기술인 고효율 히트 펌프 냉/난방 시스템은 최소의 비용 투자로 전기차에서 발생하는 작은 열원까지도 적극적으로 활용하여 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 이러한 결과는 글로벌 평가 결과에서도 세계 최고의 기술로 인정받았다.
"e-GMP는 현대자동차그룹에서 2021년 개발 완료한 모듈형 전기차 전용 플랫폼으로 열에너지 시스템은 전기차의 냉각, 냉/난방의 열에너지를 효율적으로 관리하여, 배터리, 모터 등 핵심 부품의 내구력을 보존하고 주행거리 증대 및 충전시간 단축에 기여하는 시스템입니다."
김재연 연구위원은 "아직 내연기관의 통합 열관리 기술은 유럽의 일부 자동차 회사가 연구 시작 시점도 빠르고 기술도 앞서 있다"면서도 "하지만 전기자동차, 연료전지차를 포함한 친환경 자동차는 히트펌프 냉/난방 장치를 사용하여 고객이 주행거리 걱정 없이 실내를 쾌적하게 유지할 수 있도록 기술을 선도하고 있다."라고 설명했다.
김재연 연구위원이 올해 발명왕은 우연이 아니다. 그는 이미 230개의 특허와 국가 신기술 6개를 보유한 진정한 특허왕이다. 이러한 능력을 인정받아 김 연구위원은 세계에 108명뿐인 세계 '트리즈(TRIZ) 마스터'에 선정되기도 했다. '트리즈(TRIZ)'란 발명 문제를 정의하고 해결하는 데 도움을 주는 체계적인 도구다. 현대자동차에는 기업의 혁신적인 인재 양성을 위해 지난 2008년도에 트리즈 전문가 과정을 도입해 운영해왔다. 김 연구위원도 이 과정을 이수한 후 신기술 개발에 적극적으로 활용했다.
"새로운 기술을 개발하기 위해서는 현재에 대한 철저한 고찰과 새로운 변화 속에 드러나 있지 않은 새로운 가치 속성을 탐색하는 것이 중요합니다. 처음에는 업무에 적용하기 다소 어려웠지만 숙달된 이후로는 머릿속에 장기판이 그려지듯 생각하는 방식이 바뀐 것에 대해 놀라웠습니다. 한국에는 총 10분의 TRIZ 마스터가 있고 대다수가 기술의 진화가 빠른 전기/전자 산업 분야에 활동하고 있습니다. 저는 자동차 분야에서 세계 최초로 TRIZ 마스터로 선정되었습니다."
김재연 연구위원이 이러한 기술력이 인정받기까지 여러 고비가 있었다. 사실 어찌 보면 그가 그동안 연구개발 업무를 하면서 개발한 혁신 기술 중 순탄하게 진행된 경우는 거의 없다시피 하다. E-GMP 개발 시에도 많은 어려움이 있었다. 특히 E-GMP에 적용된 핵심 기술인 '하나의 열교환기로 냉방 시 냉매를 응축하고 난방 시에는 외기와 전장품으로부터 열을 회수하는 기술'을 세계 최초로 고안했으나 10년 동안 빛을 보지 못했다.
김재연 연구위원은 "각고의 노력 끝에 이 기술을 겨우 2021년에 양산된 전기차에 적용할 수 있었다"라며 "최고의 기술은 거듭되는 실패와 이를 극복하는 과정 안에서 완성되는 것 같다"라고 회고했다. 이러한 실패와 멈춤이 반복되면서 그에게 긍정적인 사고와 다시 일어설 열정, 타인을 위한 배려는 선택이 아니라 필수적인 마음가짐이 됐다. 그는 이러한 방식을 통해 다시 한번 연구에 대한 초심을 다잡을 수 있었다.
"실패는 다만 과정일 뿐입니다. 지쳤을 때 한 걸음 더 나아가시고 열정. 긍정. 배려의 마음을 갖고 동료들과 함께하세요."
연구개발을 하면서 후회는 없지만 아쉬웠던 순간은 많았다. 가장 안타까운 것이 회사 업무에 몰두하느라 가족들과 많은 시간을 보내지 못한 것이다. 김재원 연구원은 "바쁜 아빠의 모습만 보여 미안하다"면서도 실패를 두려워하지 않고 연구개발을 지속하는 아빠의 모습을 배워 아이들도 고난이 와도 쉽게 좌절하지 않고 긍정의 마음으로 살아가길 희망했다.
"이번 수상을 받으면서 가족에게 미안함을 표현할 소중한 기회가 주어져서 감사하게 생각합니다. 고난이 오더라도 긍정의 마음으로 쉽게 좌절하지 말고, 평범한 사람이기에 몇 배로 부단히 노력해왔고 낮은 자세로 동료들의 소리를 경청하며 부족한 부분을 채워 나갔던 아빠의 모습을 배웠으면 합니다."
김재연 연구위원은 연구개발을 하면서 가장 중요한 요소로 '협력'을 꼽았다. 김 연구위원은 자신 혼자 했으면 지금의 성과는 없었을 것이라고 단언했다. 그는 평소에도 회초리 하나를 꺾는 것은 쉽지만 회초리가 다발로 있으면 꺾기 어렵다는 이야기의 교훈을 깊이 마음에 새기고 산다. 여러 명이 뭉치면 두려운 것이 없다는 말이다.
"혼자 했으면 아마도 나 자신과 타협하여 개발을 포기하거나 제품이 사장되는 일도 많았을 겁니다. 같이 함께 난관을 겪으며 일해 온 동료들이 있었기에 연구개발을 포기하지 않고 지속할 수 있었죠. 세 명 중 한 명이 번아웃(burnout syndrome)이 되는 상황이 오더라도 나머지 두 명의 긍정적인 사고와 배려가 있다면 난관을 돌파할 수 있는 원동력이 될 수 있습니다."
김재연 연구위원은 지속해서 연구개발을 지속하고 싶다는 포부를 내비쳤다. 그는 앞으로 "기업 경영의 지속 가능성을 달성하기 위한 사회적 소명인 ESG(Environmental, Social, Governance)와 LCA(Life Cycle Assessment)를 위해 쓸모없거나 버려지는 제품을 새롭게 창조해 가치가 높은 제품으로 사용하는 업사이클링 (UpCycling) 기술을 개발하고 싶다"라며 환하게 웃었다.
