뉴스

전기차, 더 이상 심심하지 않다

김태영 입력 2019.07.12 11:26 수정 2019.07.12 11:28 댓글 0
번역beta

Translated by kakao i

번역할 언어 선택
글자 크기 조절 레이어
전기차용 토크 백터링 기능 변속기가 등장했다는 건

[김태영의 테크 드라이빙] 전기차(EV)는 이제 자동차 분야의 확실한 미래다. 세상의 자동차들이 전기차로 서서히 바뀌고 있다. 물론 모든 자동차가 전기차로 변하는 건 우리 예상보다 훨씬 오래 걸리겠지만 말이다. 반면 지금 이 순간에도 여러 자동차 제조사와 부품 개발사가 전기차와 하이브리드를 더 효율적이고 역동적으로 개선시킬 기술을 개발하고 있다. 그중에서 GKN 드라이브라인(GKN Driveline)이 개발한 e트위스터(eTwinster)가 눈에 띈다. 이 기술을 사용하면 전기 자동차도 내연기관 자동차처럼 훨씬 역동적이면서도 자연스러운 움직임을 실현할 수 있다.

사진제공=GKN

GKN 드라이브라인은 이미 ‘트윈스터 네바퀴굴림 시스템’으로 자동차 업계를 주목시켰다. 트윈스터 네바퀴굴림 시스템은 양산형 포드 포커스 RS에 달려서 ‘드리프트 모드’를 구현하는데 도움을 줬다. 포커스 RS의 AWD는 평상시 앞뒤 바퀴에 30:70으로 구동력을 배분한다. 그러나 드리프트 모드에선 각각의 휠로 일정한 구동력을 유지한다. 조그만 해치백이 멋진 네바퀴 드리프트를 선보일 수 있는 비결이다.

여기에 사용된 시스템은 좌우 클러치로 디퍼렌셜 기어를 조절하는 방식이다. 구조적으론 양쪽을 완전히 연결하면 디퍼렌셜이 잠기면서 좌우에 일정한 동력이 가해진다. 가변적으로 연결할 경우엔 코너의 바깥쪽 바퀴에 동력을 더 전달하는 토크 백터링 기능도 실현한다. 좌우 클러치를 완전히 해체하면 엔진이나 구동계를 코스팅 상태(공회전이나 탄력 주행)로 만들어 연료 사용의 효율성도 높아진다.

사진제공=포드

트윈스터 액슬 시스템은 포커스 RS처럼 꼭 네바퀴굴림이 아니어도 사용할 수 있다. 토크 허용 범위도 넓어서 이론적으론 내연기관 고성능 자동차에도 사용할 수 있다. 차동제한 장치(LSD) 대신 트윈스터 액슬을 사용하면 세 마리 토끼를 한 번에 잡는 효과가 있다는 것이다. 그러니까 양쪽 두 바퀴에 일정하게 동력을 보내는 LSD의 기본 성능뿐이 아니라 기계적인 토크 백터링 효과도 누린다. 더불어 연료 효율성도 높여준다.

GKN 드라이브라인에 따르면 정속 주행 중 트위스터 액슬이 클러치를 해제하는 것만으로도 연료 소비량을 1~8%까지 줄일 수 있다(고 밝히고 있다). 심지어 가격도 합리적이다. 트윈스터 리어 액슬의 가장 기본 구성(분리 클러치 1개)이 일반형 차동장치보다 아주 조금 더 비쌀 뿐이다.

사진제공=GKN

이게 끝이 아니다. GKN 드라이브라인은 전기차나 하이브리드의 특성에 맞춰서 트윈스터 액슬을 한 단계 더 발전시켰다. 그게 바로 e트위스터(eTwinster)다. e트위스터는 세계 최초로 개발된 ‘2단 토크 백터링 변속기’다. 이 시스템의 목표는 이전에 전기차에서 구현한 구동계와 토크 백터링의 조합을 모듈화를 통해 훨씬 단순화시키는 것이다. 더불어 두 단계의 기어비로 힘과 속도의 균형도 이뤄낸다. 쉽게 말해 포르쉐 918 스파이더, BMW i8처럼 기술력을 입증한 ‘e액슬’에 앞에서 설명한 전자제어 트윈 클러치 토크 백터링(트윈스터 액슬) 기술을 결합한 혁신적인 구조다.

사진=GKN/e트위스터

e트위스터는 토요타 프리우스의 유성기어처럼 전기 모터에 직접 연결하는 구조다. 하지만 두 번째 유성기어(서로 다른 크기의 태양 기어 두 개와 결합된 두 세트의 유성기어)를 통해 두 개의 기어비가 제공된다. 첫 번째 기어비(17:1)는 저속 토크를 끌어내기 위함이다. 비교적 힘이 부족한 작은 모터에서도 충분한 가속력을 끌어낼 수 있다. 두 번째 기어비(10:1)는 고속에서 차의 속도를 효과적으로 높이는데 도움을 준다. 실제로 이 기술이 사용된 테스트카를 타보면 두 기어비를 교차하며 변속하는 것을 전혀 알아차릴 수 없다고 한다.

사진=GKN/e트위스터

그렇다면 전기차에 트윈스터 액슬과 e트위스터 복합해서 사용하면 어떨까? 앞바퀴에 트윈스터 액슬을 사용하면 코너링 성능이 안정화된다. 모터 출력을 사용할 때도 언더스티어(차가 코너 밖으로 밀려나는 현상) 성향을 대폭 줄일 수 있다. 더불어 좌우 바퀴에 동력을 분배하는 토크 백터링으로 코너링 한계 성능이 높아진다. 반면 뒷바퀴는 한결 역동적인 동력 성능을 보여준다. 가속하는 순간은 타이어 접지력을 안정적으로 끌어낸다. 코너에서 두 바퀴에 일정한 토크가 걸리는 역동성(오버스티어 성향)도 쉽게 끌어낸다. 감속/가속 시 성향도 컴퓨터 프로그램에 따라서 쉽게 변경할 수 있다는 의미다.

사진제공=GKN

GKN이 개발한 이런 시스템은 이전에 비슷한 기능을 발휘하던 구조보다 훨씬 작으며 범용성도 높다. 다시 말해 기존 자동차의 플랫폼에 쉽게 ​​통합하는 것도 가능하다. 또한 앞바퀴 굴림이나 뒷바퀴 굴림, 혹은 지능형 네바퀴 굴림 모두에 맞춰 사용할 수 있다는 장점도 있다. 물론 어떤 기술이든 만능일 수는 없는 법. 이 시스템에는 단점도 존재한다.

LSD나 토크 백터링처럼 기계적 시스템을 요하는 고성능 자동차에서는 분명 완벽한 성능을 발휘할 수 없을 것이다. 무게가 늘어나고, 유지나 보수 같은 내구성 문제도 여전히 해결해야할 과제다. 하지만 트윈스터 액슬과 e트위스터는 일반적으론 어느 차에 사용하든 주행 성능과 연비를 나아지게 할 가능성을 가지고 있다. 따라서 앞으로 등장할 새로운 하이브리드나 전기차가 이 시스템(혹은 비슷한 기술)을 사용하게 될 날이 머지않았다. 물론 일반적인 소비자라면 자동차 카탈로그에서 이런 내용을 확인할 수 없겠지만 말이다.

자동차 칼럼니스트 김태영

김태영 칼럼니스트 : 중앙일보 온라인 자동차 섹션을 거쳐 자동차 전문지 <카비전>, <자동차생활>, <모터 트렌드>에서 일했다. 현재는 남성지 <에스콰이어>에서 남자들이 좋아하는 소재를 주로 다룬다.

이 시각 추천뉴스

로딩중