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| 현대차·기아가 개발한 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템’ [현대차·기아 제공] |
[헤럴드경제=서재근 기자] 현대자동차·기아가 자동차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 획기적으로 확대할 수 있는 ‘기능 통합형 휠 구동 시스템’ 개발에 성공하고 28일 세계 최초로 선보였다. 이 시스템은 향후 차량·로봇 등 다양한 곳에 자유자재로 활용이 가능해, 그룹의 미래 모빌리티 시장 공략에 ‘게임 체인저’ 역할을 할 것으로 분석된다.
현대차·기아는 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 ‘유니휠 테크데이’를 개최하고, 기존 차량 구동 시스템에 변화를 불러올 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(이하 유니휠)’을 세계 최초로 공개했다.
기존 내연기관 차량은 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트, CV(Constant Velocity, 등속) 조인트를 통해 바퀴로 전달된다. 전기차 역시 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐을 뿐 구동 전달 시스템은 동일하다.
유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고, 모터를 각 휠 가까이에 위치시킴으로써 플랫 플로어 구성을 가능하게 한다.
이 기술이 적용되면 기존 구동시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용할 수 있어 새로운 실내 공간을 창출하는 것은 물론 목적 기반 차량(PBV)과 같은 다양한 용도에 최적화된 미래 모빌리티를 실현할 수 있다.
최근 기술 발전에 힘입어 모빌리티가 또 다른 삶의 공간으로 변하면서 글로벌 자동차 주문자상표부착생산(OEM) 기업들이 더 많은 실내 공간 확보와 공간 활용 기술 개발에 열을 올리고 있다. 그러나 지금의 자동차 구조상으로는 실내 공간을 큰 폭으로 늘리는 것은 차체를 크게 만드는 것 외에는 마땅한 방법은 나오지 않았다.
엔진 또는 모터가 생성한 동력이 감속기를 거쳐 토크가 증대되고, 이를 드라이브 샤프트 양쪽에 달린 CV 조인트 휠이 상하좌우로 움직이면서 동력을 일정한 속도로 전달하는 구조는 내연기관뿐만 아니라 전기차에 이르기까지 차이가 없다.
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| 현대차·기아가 개발한 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템’은 모터가 만들어 낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결돼 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리로 작동한다. [현대차·기아 제공] |
반면, 현대차·기아가 공개한 유니휠은 중앙의 선 기어(Sun Gear)와 좌우 각 4개의 피니언 기어(Pinion Geer), 그리고 가장 바깥쪽의 링 기어(Ring Gear) 등으로 이루어진 특수한 유성기어 구조다. 유성기어란 태양과 같이 자전을 하는 선 기어와 그 주위를 행성처럼 회전하는 위성 기어, 가장 외곽의 링 기어로 구성된 기어 구조다.
모터가 만들어 낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결돼 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리다.
기존 CV 조인트가 적용된 드라이브 샤프트는 휠의 상하좌우 움직임에 따라 꺾이는 각도가 커질수록 동력 효율과 내구성이 하락하는 문제가 있었지만, 유니휠은 휠의 어떤 움직임에도 동력을 거의 동일한 효율로 끊김 없이 전달할 수 있다는 장점이 있다.
가장 큰 특징은 유니휠이 전기차의 감속기 역할도 대체할 수 있다는 점이다. 기어 잇수가 적은 선기어와 피니언 기어들이 맞물리며 상대적으로 기어 잇수가 많은 링기어를 회전시키는 구조로 입력축과 출력축 사이의 감속비를 자연스럽게 만들어 낼 수 있기 때문이다.
이 같은 구조 덕분에 기존 구동 시스템과 같이 별도의 감속기를 두지 않고도 모터에서 발생한 회전을 감속시켜 최종적으로 휠에서 높은 토크를 얻을 수 있다.
공간 활용성 역시 특장점으로 꼽힌다. 유니휠은 기존 구동 시스템의 CV 조인트와 드라이브샤프트, 감속기의 기능을 휠 안에 넣고 동시에 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 각 휠에 직결함으로써 공간 활용성을 크게 확장한다.
현대차·기아는 좌우 휠 사이 확장된 공간을 트렁크나 프렁크 등 추가 적재 공간 또는 배터리 탑재 공간으로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
아울러 유니휠은 적용 모빌리티 요구 조건에 따라 작게는 4인치부터 크게는 25인치 이상의 휠에 탑재할 수 있도록 크기를 조절할 수 있어 전기차는 물론 휠체어, 자전거, 배송로봇 등 다른 종류의 모빌리티에도 적용할 수 있다.
또한 휠의 회전축이 이동한다는 유니휠의 특성상, 계단을 에스컬레이터처럼 부드럽게 오르는 모빌리티도 만들 수 있다. 실제로 이날 현대차·기아는 유니휠을 통해 계단을 흔들림 없이 오르는 모빌리티의 개념을 소개해 눈길을 끌었다.
현대차·기아는 유니휠의 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증하고 있으며, 향후 기어비 조정과 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정이다.
현대차·기아는 유니휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원·등록했다.
박종술 현대차·기아 선행기술원 수석연구위원은 “미래 모빌리티 시장의 게임 체인저가 될 수 있는 혁신적인 아이디어를 선보일 수 있어 기쁘다”며 “고객들이 모빌리티를 지금과는 완전히 다른, 새로운 방식으로 경험할 수 있도록 기술의 완성도를 높이는 데 최선을 다하겠다“고 말했다
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