UNSW 썬스위프트

1. 개요

UNSW 썬스위프트는 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW) 학생들로 구성된 태양광 자동차 팀이다. 이들은 태양광 자동차 경주에 참여하며, 1996년 첫 출전 이후 월드 솔라 챌린지 등에서 우수한 성적을 거두었다. 썬스위프트는 자체 제작한 태양광 자동차를 통해 기술 혁신을 이루었으며, 기네스 세계 기록을 여러 차례 갱신했다. 썬스위프트는 또한 지역 사회를 위한 사회 공헌 활동을 펼치고 있으며, 썬스위프트 I부터 썬스위프트 7에 이르기까지 여러 모델의 태양광 자동차를 개발했다.

2. 썬스위프트 팀

썬스위프트 팀은 주로 경영학, 공학, 산업 디자인 등 다양한 분야를 전공하는 UNSW 학부생들로 구성된다. 팀원 대부분은 전일제 학업을 병행하면서도, 참여하는 태양광 자동차 경주에서 꾸준히 경쟁력을 보여주며 국제적인 명성을 얻고 있다. 이는 젊은 엔지니어들이 각자의 전문 분야에서 역량을 발휘할 수 있도록 훈련하는 기회가 되기도 한다.

졸업한 팀원 중 다수는 직접 회사를 설립하거나 포뮬러 1과 같은 유명 레이싱 팀에 합류하는 등 관련 분야에서 활발히 활동하고 있다. 일부 졸업생들은 팀과 지속적으로 교류하며 신입 팀원들의 멘토나 조언자 역할을 맡아, 1996년 팀 창단 이후 이어져 온 우수한 기준을 유지하는 데 기여하고 있다.

3. 작동 원리

모든 태양광 자동차는 전력 시스템에 최소 다섯 가지 주요 부품을 갖춘다: 태양광 어레이, 최대 전력점 추적기(MPPT), 배터리, 모터 제어기 및 전기 모터. 이 자동차는 광전지를 사용하여 태양의 전자기 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이어서 어떤 형태의 전기 모터를 사용하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하여 자동차를 구동한다. 최대 전력점 추적기(MPPT)는 태양광 어레이와 배터리 사이의 인터페이스 역할을 하며, 모터 제어기는 배터리와 전기 모터 사이의 인터페이스 역할을 한다.

햇빛이 태양광 어레이에 비추면, 전력을 광전지 내부의 전자로 전달하여 전기가 흐르도록 하고 전류가 발생한다. 이 전류는 MPPT로 흘러가 태양광 어레이의 부하를 변경하여 최대한 효율적으로 전기를 생성하도록 한다. MPPT는 광전지 출력의 변화를 끊임없이 모니터링해야 하는데, 이는 출력량이 일부 셀이 그늘지면 급격하게 변할 수 있는 빛의 세기에 따라 달라지기 때문이다. 그런 다음 전기는 배터리로 흘러 들어가 햇빛이 없을 때 자동차를 구동하는 것과 같이 나중에 사용할 수 있도록 저장된다. 배터리는 주로 태양광 패널에 의해 충전되지만, 가정이나 직장에서 기존의 전기로 외부 충전도 가능하다.

이후 배터리는 전류를 모터 제어기로 방전하여 전기 모터에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있는 형태로 변환한다. 모터 제어기는 속도 조절, 크루즈 컨트롤 및 회생 제동과 같은 기능을 관리하는 데에도 사용된다. 회생 제동은 기존 모터를 발전기로 사용하여 바퀴의 회전 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하여 자동차의 속도를 늦추고 동시에 배터리를 재충전하는 방식으로, 일반적인 기계식 브레이크를 사용하는 대신 사용된다. 마지막으로, 자동차에 비추는 햇빛에 있던 에너지는 전기 모터에 도달하여 전자기 원리에 따라 전기 에너지를 바퀴를 돌리고 자동차를 앞으로 나아가게 하는 회전 에너지로 변환한다.

4. 사회 공헌 활동 (Outreach program)

썬스위프트 팀은 일반 대중에게 태양광 자동차의 장점을 알리고 지속 가능한 에너지 기술에 대한 인식을 높이는 등 지역 사회에서 활발한 활동을 펼치고 있다. 이를 위해 정기적으로 전시회에 참가하여 썬스위프트 차량을 선보이고, 대중을 위한 정보 제공 행사를 개최한다. 또한, 학교를 방문하여 어린 학생들에게 태양광 기술을 소개하고, 자동차에 동력을 공급하는 흥미롭고 효율적인 방법임을 알리며 영감을 주고 있다.

5. 썬스위프트 차량

썬스위프트 팀은 1996년 첫 모델인 썬스위프트 I을 시작으로 지속적으로 태양광 자동차를 개발해왔다. 각 모델은 월드 솔라 챌린지와 같은 국제 대회 참가를 목표로 설계 및 제작되었으며, 기술 혁신과 성능 향상에 중점을 두고 있다.

* [[UNSW 썬스위프트 I]] (1996): 오로라 차량 협회의 '오로라 Q1'을 기반으로 개조된 첫 차량으로, 1996년 월드 솔라 챌린지에서 9위를 기록했다.
* [[UNSW 썬스위프트 II]] (1997–2003): 네 가지 버전으로 개발되었으며, 자체적으로 'TopCell' 프로젝트를 통해 태양 전지를 제작하고 세계 최고 효율의 PERL 실리콘 전지를 사용했다.
* [[UNSW 썬스위프트 III]] (2005–2007): 2007년 퍼스에서 시드니까지 주행하여 세계 대륙 횡단 기록을 세웠고, 같은 해 월드 솔라 챌린지에서 9위 및 CSIRO 기술 혁신상을 수상했다.
* [[UNSW 썬스위프트 IV (IVy)|썬스위프트 IV (IVy)]] (2009–2011): 2009년 월드 솔라 챌린지 챌린저 클래스 실리콘 부문에서 1위를 차지했으며, 2011년 태양광 자동차 최고 속도(기네스 세계 기록)를 경신했다(88.5km/h).
* [[UNSW 썬스위프트 V (eVe)|썬스위프트 V (eVe)]] (2012–2016): 현대적인 스포츠카 디자인을 채택한 크루저 클래스 차량으로, 2013년 월드 솔라 챌린지에서 가장 빠른 속도를 기록했다. 2014년에는 배터리 1회 충전으로 500km를 주행하는 가장 빠른 전기차 FIA 세계 기록(평균 속도 107km/h)을 세웠다.
* [[UNSW 썬스위프트 VI (VIolet)|썬스위프트 VI (VIolet)]] (2017–2019): 팀 최초의 4인승, 4도어 차량으로 실용성을 높였다. 2018년 전기차 최저 에너지 소비 기네스 세계 기록(호주 횡단)을 세웠고, 2019년 브리지스톤 월드 솔라 챌린지에서 종합 2위를 기록했다.
* [[UNSW 썬스위프트 7]] (2020–현재): 2022년 12월, 한 번 충전으로 1000km를 가장 빠르게 주행하는 전기차 기네스 세계 기록을 세웠으며, 2023년 월드 솔라 챌린지 크루저 클래스에서 우승했다.

5.1. 썬스위프트 I (1996)

1996년, 최초의 썬스위프트 차량은 오로라 차량 협회(Aurora Vehicle Association)로부터 '오로라 Q1'이라는 이름의 차량을 구입하면서 시작되었다. 이 차량은 UNSW의 태양광 레이싱 팀(UNSW SRT)에 의해 대대적으로 개조 및 개선되었으며, 팀 리더 바이런 케네디(Byron Kennedy)의 지휘 아래 '썬스위프트'로 새롭게 명명되었다. 개조 과정에서 새로운 모터와 컨트롤러, 롤 케이지, 섀시 및 배터리가 추가되었다.

이후 '썬스위프트 I'은 1996년 월드 솔라 챌린지에 출전했다. 기반이 된 '오로라 Q1'은 다소 오래된 차량이었음에도 불구하고, 썬스위프트 I은 46개 이상의 참가팀 중 9위를 기록하며 경쟁력을 입증했다. '썬스위프트 I'의 개발 및 레이싱 경험은 1997년부터 시작된 후속 모델 썬스위프트 II 개발의 중요한 밑거름이 되었다.

5.2. 썬스위프트 II (1998–2005)

썬스위프트 II는 1997년부터 2003년까지 7년에 걸쳐 개발되었으며, 이 기간 동안 네 가지 버전이 만들어지고 개선되었다. 2000년부터 2001년 사이에는 팀 자체적으로 새로운 태양 전지 어레이를 구축하기 위해 매립형 접촉 태양 전지를 제조하는 'TopCell' 프로젝트를 시작했다. 이를 통해 UNSW 태양광 레이싱팀(SRT)은 자체 제작한 태양 전지로 경주에 참가한 최초이자 유일한 팀이 되었으며, 개발 과정에서 해당 유형의 태양 전지 효율 부문에서 새로운 세계 기록을 달성하기도 했다.

썬스위프트 II에 사용된 나머지 전지는 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW)에서 제작한 세계 최고 효율의 "PERL" 실리콘 태양 전지였다. 또한, 팀은 자동차의 곡선 형태에 맞춰 태양 전지판을 성형할 수 있는 혁신적인 셀 캡슐화 기술을 개발하여 적용했다.

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📌 열 고정 해제

썬스위프트 II 기술 사양
치수	길이: 4.4m 너비: 2m 높이: 0.9m
무게	180kg
태양광 어레이	8제곱미터, 19.5% 효율 BP "Saturn" 셀, 에폭시 수지 및 유리 섬유 라미네이팅 출력 약 1kW
섀시	구조용 탄소 섬유 시트가 있는 크로몰리 스페이스 프레임
모터	UNSW/CSIRO 개발 전기 휠 모터 최대 출력 3kW
서스펜션	알루미늄 이중 위시본 전면 트레일링 암 및 후면 올린즈(Ohlins) 오토바이 쇼크 업소버
배터리	102개 소니 리튬 이온 배터리 총 무게 30kg
배터리 전력	20 V에서 3kWh
최대 속도	120 km/h
원격 측정	Fluke Hydra 데이터 로거/무선 모뎀

5.3. 썬스위프트 III (2005–2008)

썬스위프트 III(Sunswift III)는 2005년 월드 솔라 챌린지(WSC)를 위해 설계되었다. 그러나 기계적인 문제로 인해 레이스 시작 전에 충돌 사고가 발생했고, 이 때문에 공식적인 참가는 하지 못했지만 비공식적으로 코스를 완주했다. 2006년에는 이러한 기계적 결함이 개선되었다.

2007년 1월, 제이카(Jaycar)의 후원을 받은 썬스위프트 III는 퍼스에서 시드니까지 5.5일 만에 주행하여 세계 대륙 횡단 기록을 경신했다. 같은 해 9월, 어드벤처 클래스로 WSC에 다시 참가하여 41개의 국제 참가팀 중 9위로 성공적으로 완주했으며, CSIRO(연방과학산업연구기구) 기술 혁신상을 수상했다. 또한, 썬스위프트 팀은 2007년 호주 엔지니어 협회(Engineers Australia)로부터 교육 및 훈련 부문 엔지니어링 우수상을 받았다.

5.4. 썬스위프트 IV (IVy) (2009–2011)

썬스위프트 IV(IVy)는 이전 모델인 eVe와 마찬가지로 월드 솔라 챌린지 참가를 위해 제작되었으며, 특히 2009년 경주를 목표로 했다. eVe와 달리 IVy는 챌린저 클래스 및 챌린저 클래스 실리콘 부문에서 경쟁했다. 비록 실리콘 동력 자동차 중 가장 먼저 결승선을 통과했지만, 전체 순위에서는 4위를 차지했다. 이 프로젝트는 완성까지 약 18개월의 시간과 250의 비용이 소요되었다.

2011년 1월 7일, HMAS 알바트로스 공군기지에서 IVy는 태양광 자동차 최고 속도 부문 기네스 세계 기록을 경신했다. 호주의 레이싱 드라이버 바튼 모어가 운전하여 최고 속도 88.5km/h를 기록했는데, 이는 이전 22년 동안 유지되었던 기록보다 10km/h 이상 빠른 속도였다. 기록 측정 당시 규정에 따라 IVy는 오직 태양광만으로 구동되었으며, 배터리 팩 전체를 제거했을 때 차량의 무게는 140kg에 불과했다.

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📌 열 고정 해제

Sunswift IV 기술 사양
크기	길이: 4.6m 너비: 1.8m 높이: 0.93m
무게	165kg (배터리 포함 시)
태양 전지/어레이	5.99m2 면적의 영구 어레이. 22% 효율의 A300 태양전지 397개와 16% 효율의 UNSW TopCells 56개로 구성됨.
좌석	별도 좌석 없음. 운전석은 섀시의 일부로 설계됨.
섀시	프리프레그 탄소 섬유 및 노멕스 허니컴 구조의 탄소 섬유 모노코크. 캐노피는 유리 섬유로 제작됨.
모터	영구 자석을 사용하는 단일 후륜 구동 브러시리스 동기식 DC 모터.
최고 속도	110 km/h (태양광 동력만 사용 시 88.7 km/h)
배터리 전력	89.1V ~ 138.6V 전압 범위에서 4.85kWh 용량.
원격 측정	맞춤형 제어 영역 네트워크(CAN)를 통해 GPS 위치, 타이어 공기압, 모터 속도, 모터 온도, 브레이크 온도, 다양한 전압 및 전류 데이터 수집.

5.5. 썬스위프트 V (eVe) (2012–2016)

썬스위프트 V(eVe)는 2013년과 2015년 월드 솔라 챌린지 참가를 위해 제작되었다. 실용성에 중점을 두고 디자인된 이 차량은 2013년 대회 크루저 클래스에서 가장 빠른 속도를 기록하며 라인 호너스(Line Honours)를 달성했고, 최종적으로 크루저 클래스 1위와 종합 3위를 차지했다.

2014년에는 국제 자동차 연맹(FIA)으로부터 배터리 1회 충전으로 500km를 주행하는 가장 빠른 전기자동차(평균 속도 107km/h)로 세계 기록을 인정받았다.

5.6. 썬스위프트 VI (VIolet) (2017–2019)

VIolet은 썬스위프트가 설계하고 제작한 여섯 번째 차량이다. VIolet은 크루저 클래스에서 경쟁하기 위해 제작된 썬스위프트의 두 번째 차량이었다. VIolet의 설계는 2016년에 시작되었고, 제작은 2017년 말에 완료되었다. 이전 세대의 썬스위프트 차량과 비교했을 때, VIolet은 318개의 단결정 실리콘 셀로 구성된 5m²의 태양광 어레이를 갖춘 썬스위프트의 첫 번째 4인승, 4도어 차량이며, 약 22%의 효율을 보인다. VIolet은 이전 세대의 썬스위프트 차량과 비교하여 더욱 편안한 가족용 차량을 닮도록 실용성에 더 중점을 두고 설계되었다. VIolet에는 실시간 모니터링 및 오류 감지, 엔터테인먼트 시스템, 에어컨, 내비게이션, 와이파이, 후방 카메라, 조절 가능한 좌석, 주차 센서, 앞뒤 트렁크 공간 및 인체공학적 대시보드와 같은 새로운 기능이 구현되었다. 그 결과, 이 차량은 2017년 월드 솔라 챌린지에 참가하여 실용성 부문에서 3위를 차지했다.

2018년 12월, 팀은 전기차로 호주 횡단 운전 시 최저 에너지 소비량에 대한 기네스 세계 기록을 세우기 위해 퍼스에서 운전했다. 그 후 VIolet은 신뢰성과 효율성을 위해 추가 테스트 및 개선을 거쳤으며, 2019년 브리지스톤 월드 솔라 챌린지에서 썬스위프트 역대 최고 순위인 종합 2위를 기록하고 애들레이드에서 1위로 결승선을 통과했다.

5.7. 썬스위프트 7 (2020–present)

썬스위프트 7(SR7)은 썬스위프트 팀이 브리지스톤 월드 솔라 챌린지 크루저 클래스에 참가하기 위해 제작한 세 번째 차량이다. 이 차량의 설계는 2020년에 시작되었으며, 원래는 취소된 2021년 월드 솔라 챌린지에 출전할 예정이었다.

2022년 12월, 썬스위프트 7은 한 번의 충전으로 1000km를 가장 빠르게 주행하는 전기차 부문에서 기네스 세계 기록을 세웠다. 이 기록은 11시간 52분 08초 만에 달성되었으며, 평균 속도는 약 85km/h였다.

2023년 10월에는 월드 솔라 챌린지 크루저 클래스에서 우승을 차지했다. 온로드 점수 109.4점과 실용성 점수 83.3%를 기록하여 두 부문 모두 1위를 차지했으며, 최종 점수는 91.1점이었다.

6. 주요 성과