동력전달체계 바퀴 안으로...바퀴 사이 공간 확보
수납 공간 확대는 물론 자율주행 시대 자리 배치 가능
기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.
[서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 전동화와 함께 자동차의 패러다임이 변화하고 있습니다. 이전에 슈퍼카에서나 발휘할 수 있던 출력을 전기차에서는 어렵지 않게 낼 수 있게 됐으며 공간 활용도 좋아졌습니다. 차를 구매할 때 연비보다 1회 충전 시 주행거리를 보게 된 것도 달라진 점입니다.
그럼에도 바뀌지 않은 것이 있으니 바로 구동 시스템입니다. 기존의 내연기관차는 엔진-변속기-드라이브 샤프트-등속 조인트를 통해 바퀴로 동력이 전달됐다면 전기차는 모터-감속기-드라이브 샤프트-등속 조인트로 동력을 전달하는 것입니다. 파워트레인이 엔진에서 모터로 바뀌었을 뿐 힘을 전달하는 원리는 달라지지 않은 것이지요.
현대자동차의 '유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, UNI WHEEL)', 일명 유니휠 개발은 바로 내연기관차와 전기차 모두 유사한 동력전달체계를 갖고 있다는 데서 출발했습니다. 내연기관차와 비교해 전기차의 강점은 아무래도 공간성인데 현재의 동력전달체계에서는 이를 제대로 활용하지 못하고 있다는 것입니다.
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| 현대차 유니휠 [사진= 현대차] |
유니휠의 개발은 현대차의 전기차 개발과 맞닿아있습니다. 현대차는 E-GMP라는 검증된 전기차 전용 플랫폼을 갖고 있습니다. 이 플랫폼을 기반으로 아이오닉5, 아이오닉6, EV6 등을 개발했고 글로벌 시장에서 경쟁력을 보였습니다. 같은 플랫폼이 각각의 모델에 적용되다보니 뼈대나 각종 부품의 배치는 비슷할 수밖에 없었습니다. 어느 정도의 차이는 있을 수 있지만 E-GMP를 적용한 차량들의 공간 활용도 역시 비슷하다는 뜻입니다.
유니휠은 전기차의 감속기, 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고 모터는 휠 가까이 위치시켰습니다. 전기차의 구동은 모터가 회전을 일으키면 그 동력이 감속기를 거쳐 드라이브 샤프트를 통해 휠에 전달되는 방식입니다. 유니휠에서는 특수한 유성기어 구조가 동력을 전달합니다.
모터가 만들어 낸 동력이 선 기어(Sun Gear)로 전달되면 좌우로 맞물린 피니언 기어(Pinion Geer)가 링 기어를 회전시키고 링 기어는 휠에 동력을 전달하는 것입니다. 피니언 기어들은 서로 연결돼 2개의 링키지(Linkage)를 구성하는데 이는 유니휠의 상하좌우 운동을 가능하게 합니다. 이를 통해 모터에서 나온 동력을 휠까지 안정적으로 전달하면서 노면에 따른 휠의 움직임에도 자유롭게 반응할 수 있습니다.
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| 현대차 유니휠 [사진= 현대차] |
유니휠은 감속기의 역할도 대체합니다. 기어 잇수가 적은 선기어와 피니언 기어들이 맞물리며 상대적으로 기어 잇수가 많은 링기어를 회전시키는 구조이기 때문에 입력축과 출력축 사이의 감속비를 자연스럽게 만들어낼 수 있기 때문입니다. 기존 구동 시스템과 같이 별도의 감속기를 두지 않고도 모터에서 발생한 회전을 감속시켜 최종적으로 휠에서 높은 토크를 얻을 수 있습니다.
이런 동력 전달체계를 바퀴 안 쪽으로 넣은 것은 공간 확보를 위함입니다. 유니휠은 CV 조인트, 드라이브 샤프트, 감속기의 기능을 휠 안에 넣고 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 공간 활용성을 넓혔습니다. 이에 기존 전기차에서는 상상할 수 없는 새로운 시도가 가능해진다는 것이 현대차 측의 설명입니다.
기존 E-GMP 플랫폼에서는 앞뒤 바퀴 사이에 동력체계 부품들이 자리했습니다. 하지만 유니휠을 적용하면 앞바퀴 확장된 공간에는 프렁크(프론트 트렁크) 등 추가 적재 공간을 마련할 수 있고 운전석 조수석, 뒷자리의 기존 좌석 배치를 자율주행시대에 맞춰 변경할 수도 있게 됩니다. 현대차·기아는 유니휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원· 등록했습니다.
다만 상용화까지는 시간이 조금 더 걸릴 것으로 예상됩니다. 유니휠 기술의 본격적인 개발은 이제 2년 반 정도 됐습니다. 현대차와 기아는 유니휠의 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증하고 있으며 향후 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정입니다. 상용화는 주행 상황에 맞춰 동력을 전달하는 토크 벡터링의 안정성을 높일 수 있는 유니휠의 특징에 따라 고급차에 먼저 적용될 것으로 예상됩니다.
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| 기존 전기차의 차체 하부 구조를 반영한 모델카(왼쪽)와 유니휠이 장착된 차체 하부 구조를 반영한 모델카(오른쪽) [사진= 현대차] |
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