• 먼저 실전문제연구단에서 함께 하는 팀과 팀원 소개를 부탁드립니다. World Solar Challenge 2023 참가를 목표로 하셨는데, 어떠한 계기로, 또 어떻게 팀을 꾸리셨는지요 ?

안녕하십니까. 저는 세계 최대 규모의 태양광 자동차 경주 대회인 Bridgestone World Solar Challenge 2023 를 준비하고 있는 Seoul National University Solar Car Team의 팀장 선준호입니다. 저희 팀은 실전문제연구단의 김성우 교수님의 지도를 받고 있으며, 교수님이 올리신 공고를 통해 자발적으로 참여한 학부생으로 구성되어 있습니다. 2022년 6월에 모여 활동을 시작한 저희 팀은 현재 8명의 학부생을 중심으로 운영되고 있습니다. 저희 팀원들은 기계공학, 컴퓨터공학, 재료공학, 조선해양공학, 항공우주공학, 디자인, 체육교육 등 다양한 전공과 배경을 가지고 있으며 대회 우승이라는 하나의 공통된 목표를 위해 함께 노력하고 있습니다.

대회를 준비하는 모든 팀원들은 기술과 엔지니어링을 통해 세상 속의 실질적인 문제를 풀고자 하는 열정과 의지를 가지고 있습니다. 팀원 개개인들은 “실제로 사람이 타는 태양광 자동차를 만들어 국제 무대에서 해외 팀들과 겨루고, 태양광 자동차 기술 및 인식 발전에 기여한다”라는 궁극적인 포부를 가지고 있다고 생각합니다. 이러한 공통된 관심과 목표, 열정이 있기에 자발적으로 모여 대회를 준비하게 되었다고 생각합니다.

저희 팀원은 현재 8명으로, 적을 수도 있는 인원이지만 총 4개의 세부팀(에너지, 구조, 외형, 구조)으로 나누어서 열심히 대회를 준비하고 있습니다. 에너지 팀은 태양광 패널, 배터리, MPPT 등의 전기 부품 및 시스템을 담당하고 있으며, 구조팀은 차량의 프레임에 사용될 복합 소재에 대한 공부와 복합 소재 강성 해석 등의 일을 하고 있습니다. 외형 팀은 차량의 전체적인 외형을 디자인하고 공기 역학 성능 등을 분석하는 역할을 맡으며, 구동팀은 모터, 조향 및 현가 장치, 브레이크 등의 기계 시스템을 담당하고 있습니다. 8명의 학부생 팀원 외에도 교수님과 교수님 연구실의 연구원님, 기타 외부 연구원님의 지도과 자문을 받으며 활동을 진행하고 있습니다.

• World Solar Challenge 2023 에 대한 소개, 그리고 이를 준비하기 위한 연구 과제와 일정을 말씀해 주신다면 ?

BWSC 2023은 호주에서 진행되는 세계 최대 규모의 태양광 자동차 경주 대회입니다. 태양광 에너지를 이용해 호주의 최북단인 다윈(Darwin)에서 최남단인 Adelaide (아들레이드)까지 약 3,000km의 길을 따라 호주를 종단하는 대회입니다. 저희는 BWSC 2023 중 Challenger Class에 참가하는데, 이는 운전자 1명이 탑승하는 1인승 태양광 자동차를 제작해 호주를 최단시간에 종단하는 것을 목표로 합니다. 규정에 의해 태양광 차량은 8:00~17:00 사이에만 운영할 수 있기에, 중간 중간 숙박을 하면서 약 5~7일에 걸쳐 호주를 종단하게 됩니다. 대회에 참가하는 팀은 규정에 부합하고 안전하면서 가장 빠르게 횡단하는 차량을 제작하고, 이를 호주에서 운용해야 합니다.

차량에 사용할 수 있는 에너지는 태양광 뿐이며 태양광 패널의 면적은 4m^2으로 제한되어 있어 최대 발전량은 약 900~1000W(전자레인지 수준의 전력)로 제한되어 있습니다. (일정 규격 이하의 배터리를 장착할 수 있으나, 종단 중 이 배터리의 충전은 태양광으로만 이루어질 수 있습니다.) 제한된 에너지로부터 최대한의 속력을 얻기 위해서 저희의 핵심 연구 과제는 다음과 같습니다.

i) 주어진 태양광 에너지를 최대한으로 활용할 수 있도록 패널 및 전기 시스템을 설계 및 구성
ii) 차량의 무게 및 공기역학적 특성을 최적화해 공기 및 구름 저항을 최소화
iii) 차량이 고속 주행시와 돌풍(side wind, gust) 등의 상황에서 적절한 안정성 확보

대회에서 좋은 성적을 받기 위해서는 위에 적힌 것보다 더 많은 요소를 모두 적절히 고려해야겠지만, 특히 좋은 결과를 내기 위해서는 차량의 저항을 최소화하는 것이 매우 중요할 것으로 생각합니다. 본 대회에서 태양광 차량에서 저항의 원인 중 약 70%는 공기저항이고 나머지 30%는 대부분 구름 저항이므로, effective drag area(A * Cd)를 0.1m^2 수준으로 낮게 유지하고 차량의 무게를 최소화해 구름 저항을 줄이는 것이 연구의 핵심이 될 것이라고 생각합니다. 다만, 다른 부분들도 마찬가지로 중요하기에 모두 같이 신경 쓰며 대회를 준비하고 있습니다.

대회는 2023년 10월 호주에서 예정되어 있으며, 현지 대회 준비 기간 및 차량 배송 일정을 고려할 때, 2023년 8월에는 차량을 호주로 발송해야 합니다. 따라서, 그 이전까지 차량의 설계와 제작을 완료하고 테스트 등 모든 절차를 완료해야 합니다. 저희는 겨울방학 시작 근방인 12월~1월까지 차량의 설계와 필요 부품 주문을 완료할 것입니다. 여러 프로토타입 모델을 제작할 예정이지만, 실제 차량의 성능 및 안정성과 조립 가능성을 확인하기 위해 CFD, FEA 등의 시뮬레이션 기법을 이용하고 DPA(Digital Pre-Assembly)를 통해 검증과 테스트를 수행할 예정입니다. 차량의 제작은 2023년 1월 이후 겨울 방학 기간을 활용해 약 2~3개월 간 진행할 예정입니다. 차량의 프레임 및 외형을 직접 CFRP(Carbon fiber reinforcement plastic)을 활동해 제작하고 제작한 프레임에 구동 및 태양광 관련 부속을 설치할 것입니다. 그 이후 돌아오는 봄과 여름에 차량을 실제로 주행하면서 태양광 발전 및 주행 관련 데이터를 축적하고 대회 전략 수립 및 차량 최적화를 수행할 예정입니다. 그 이후 차량을 호주로 발송하고 2023년 10월 약 한 달간 호주에 체류하면서 대회에 참여할 예정입니다. (호주에는 실제 대회 주행 기간 1주를 제외하고도 차량 검사, 안정성 평가, 기타 일정 등이 있어 3~4주 정도 체류할 계획입니다.)

• 연구를 수행해 가시는데 예상되는 어려운 점과, 그리고 실전문제연구단에 바라는 지원이 있으시다면 ?

경주에 사용할 고성능 차량을 실제로 제작해야 하기에 앞으로 해결해야할 여러 어려움이 있는 것은 사실입니다. 차량에 사용되는 태양광 패널, 배터리, MPPT, 고효율 모터, CFRP 프레임 등을 제작하고 구매하기 위해 상당한 비용 및 제작 공간, 제작 도구 및 재료, 가공 장비 등을 마련해야 합니다. 특히, 호주에서 열리는 대회이나 보니 차량을 배송하고 현지에서 필요한 물품 및 차량, 체류 시설 등을 마련하는 것에도 여러 어려움이 있습니다. 현재 실전문제연구단을 통해 일부 비용 및 장소 등 많은 지원을 받으며 활동하고 있지만, 성공적으로 프로젝트를 수행하기 위해서는 더 많은 사람들과 학교, 기업 등의 관심과 지원이 필요할 것 같습니다. 저희 팀의 활동과 실전문제연구단이 수행하는 연구를 공과대학이나 서울대학교, 여러 기업에서 더 많이 관심을 가지고 지원을 해준다면 큰 도움이 될 것 같습니다. 저희 팀도 실전문제연구단측과 함께, BWSC2023에 참여하고 이를 위해 열심히 준비한다는 것을 알리기 위해 노력할 것입니다. 재료 및 제작, 가공 등의 차량 제작 부분이나 호주 현지에서 대회에 필요한 차량 및 배송 등과 관련된 부분에서 지원을 받는다면 저희에게 큰 도움이 될 것입니다.

저희는 더 많은 팀원을 모집하고 대회에서 축적한 지식과 경험을 전달하기 위해 교내 동아리를 설립해 활동을 진행할 계획이 있습니다. 현재 8명의 인원이 활동하고 있지만, 대회에 참여하고 차량을 제작하기에는 많이 부족한 인원이기에 여러 엔지니어와 비즈니스 관련된 팀원을 모집할 예정입니다. 새로운 팀원들을 모집하고 지원하는 데에도 도움이 있다면 좋을 것 같습니다. BWSC는 상당히 어려운 대회로 경험과 지식이 많을수록 유리합니다. 따라서 교내 동아리를 만들어 추후 대회나 유사 대회를 준비할 계획을 가지고 있는데, 저희 활동이 일회성으로 끝나는 것이 아니라 본 대회 이후에도 지속적인 관심과 지원이 필요합니다. 마지막으로 저희 팀의 팀원과 지도교수님, 도와 주시는 많은 연구원님을 포함해 많이 응원해 주시면 정말 큰 힘이 될 것 같습니다.

• 모두들 (또는 팀장님)의 학창생활에 있어 큰 도전과제일 듯 합니다. 이 기회를 통하여 얻고자 하는 바와 앞으로의 포부를 말씀해 주신다면 ?

경주에 사용할 사람이 실제로 탑승하는 차량을 제작하는 것과 호주에서 긴 기간 체류하면서 대회를 수행하는 것은 쉽지만은 않은 도전일 것입니다. 특히, 학부생인 팀원들은 대회를 위해 한 학기 이상 휴학을 해야 할 수도 있습니다. 다만, 저희는 본 대회를 통해 개인적으로 많이 성장하고 또 대한민국을 세계에 알릴 수 있는 기회라고도 생각합니다.

먼저, 각 개인에게 큰 대회를 준비하고 국제 무대에서 겨루며 실질적인 엔지니어링 문제를 해결하는 것은 책에서는 배울 수 없는 경험과 지식을 배울 수 있는 기회입니다. 이 대회를 준비하면서 얻은 지식과 능력, 스킬은 사회에 필요한 다양한 엔지니어링 문제를 해결하는데 밑거름이 될 것이며 훌륭한 엔지니어로 성장하는데 도움이 될 것이라고 믿습니다. 또한, 혼자서는 해결하기 거의 불가능한 문제이므로 이후에는 20여명 이상의 팀원이 같이 활동하게 될 것입니다. 이러한 상황에서 저희는 협력하여 문제를 해결하는 값진 경험을 할 수 있을 것입니다.

개인적인 측면 이외에도 본 대회에 참가하는 것은 대한민국을 세계에 알리는 데에도 기여할 것입니다. 신재생 및 친환경 에너지에 대한 세계적 관심이 집중되고 있는 시점에서, 가장 권위있는 태양광 대회에 태극기를 달고 참여하는 것은 큰 의미가 있다고 생각합니다. 저희 나라도 신재생 및 친환경 에너지 관련 정책과 투자, 인식 개선에 노력하고 있는데, 국제적인 관심이 집중되는 BWSC에 참여해서 대한민국의 이름을 알리고 대한민국도 신재생 및 친환경 에너지에 관심이 많다는 것을 소개하면 좋을 것 같습니다. 대부분 젊은 학부생으로 구성된 저희 팀을 통해 대한민국에도 신재생 및 친환경 에너지 관심이 있는 젊은 엔지니어들과 사람들이 많이 있다는 것을 알릴 수 있을 것입니다. 국민대학교 등 국내에서 BWSC 대회에 참여한 팀이 몇몇 있었으나 올해에는 서울대학교만 참여하는 것으로 알고 있습니다. 지속적으로 국제 무대에서 활동하며 대한민국과 대한민국의 신재생 및 친환경에 대한 관심을 알릴 수 있는 팀이 되길 바랍니다.

저희는 이제 본 대회에서 우수한 성적을 얻기 위해 더 열심히 노력할 것입니다. 또한, 저희 팀과 실전문제연구단을 시작으로 서울대학교 및 대한민국에서 친환경 및 신재생 에너지에 더 관심을 가지고 더 많은 훌륭한 연구자와 엔지니어를 배출하기를 바랍니다.

인터뷰 후기

위에서 소개하는 인터뷰 내용 외 에도 태양광 자동차 개발을 고민하고 있는 것들에 대한 생각과 공부하고 있는 것들에 대한 많은 얘기를 나누었다. 신중하고 진지하게 문제에 접근하고 합리적으로 해결해 가는 모습은 전문적인 자동차 개발 엔지니어라고 해도 충분할 정도였고, 분명 경험한 적이 없을 자동차 개발의 컨셉 설계 프로세스를 한 땀 한 땀 착실히 수행해 가고 있다고 해도 과언이 아닐 정도였다. 다만, 한 가지 내가 믿을 수 없다고 생각했던 건, 이제 학부 2학년이라는 사실. 이래서, 미래를 보려거든 관악을 보라 했구나 싶었다.
WSC2023 에서의 훌륭한 성과를 기대합니다. 화이팅 !