전기차 미래, 전용 변속기가 좌우한다
전기차 미래, 전용 변속기가 좌우한다
  • 편집국
  • 승인 2019.05.20 15:28
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지난 120여 년 동안 자동차는 내연기관차 중심으로 개발 보급되어 왔다. 엔진에서 발생된 힘을 변속기를  통해 최적의 속도로 변환시켜 바퀴에 전달되는 과정이며 연비와 환경이라는 두 마리의 토끼를 잡기 위해 다양한 기술개발을 이어왔다.

즉 연비를 높이기 위해 직접분사 엔진 등 엔진 자체의 출력과 연비를 높이는 다양한 기술이 적용되고 자동차의 속도에 맞는 엔진의 힘을 최적으로 승차감을 높이면서 고효율로 적용하는 자동변속기의 역할을 통해 고효율, 고연비를 구현했다. 또 환경적 문제를 해결하기 위하여 각종 배기후 처리장치가 탑재되어 친환경적인 노력을 기울여 지금에 이르렀다.

이중 내연기관차의 자동변속기는 엔진의 힘을 최적으로 바퀴에 전달하는 핵심 부품으로 엔진과 함께 글로벌 메이커와의 차별화를 만드는 핵심 노하우라 할 수 있다.

변속 시점에 발생하는 충격을 최소화하고 승차감을 높이며 동시에 효율과 연비를 최상위로 끌어올려야하며 무게는 가볍고 내구성은 높은 가성비 좋은 자동변속기 구현은 중요한 과제이었다.

이러다보니 10단 변속기라는 최고의 변속기가 탑재될 정도가 되었으나 현재의 변속기는 너무 복잡하고 가격도 높으며 구조적인 부분도 분해를 후회할 정도로 융합적인 부분이 강조된 첨단 장치가 되었다는 것이다.

최근 내연기관차를 대신하는 무공해자동차인 전기차가 득세하고 있다. 보급 속도와 단점을 제거하기 위한 속도가 워낙 빠르다보니 생각 이상으로 보급 속도가 높아지면서 기존의 자동차 생태계가 빠르게 무너지면서 경착륙의 고민도 많아지고 있다.

그러나 전기차는 내부적으로 각종 문제점에 봉착하고 있다. 겉으로 보기에는 충전 인프라의 보급과 주행거리 등이 만족할 만한 수준으로 올라가고 있다고 하지만 전체 전기차 가격의 약 40%에 이르는 배터리 가격과 비효율적인 설계로 인해 낭비요소가 매우 크다.

가장 큰 문제는 배터리 용량이 전기차가 발휘하는 운영특성에 비해 너무 높다는 뜻이고 내부적인 에너지 낭비로 인하여 무겁고 연비는 떨어지며 가격을 높이고 전체적인 경쟁력을 낮추는 문제가 크다.

여기에 고속에서의 비효율성과 등판능력도 비효율적이어서 개선해야 할 과제가 한둘이 아니다. 과도한 출력을 내기 위하여 배터리 용량이 커져야 하고 모터도 대형으로 탑재하면서 열적인 특성도 열악할 수밖에 없다. 

현재 전기차는 배터리의 전기에너지를 이용하여 모터를 돌리고 감속기를 통하여 바퀴로 전달되는 과정이다. 부품수도 적고 소모품 자체가 거의 없다보니 유지비용이나 내구성 등이 매우 좋다고 할 수 있으나 에너지 전달과정에서의 무리한 운용이 보이지 않는 내부적 약점이다.

일반적인 속도에서는 능동적으로 대처가 가능하나 최고 속도를 내기 위하여 모터의 힘을 크게 내야하고 그 만큼 배터리 용량은 클 수밖에 없으며 속도변속에 따른 모터와 이를 제어하는 인버터 등 각종 컨트롤러 시스템은 열 발산이 심해지고 이를 식히기 위한 냉각장치가 들어가고 무게는 무거워지고 구조는 복잡해지며 배터리의 용량 과대로 비용은 급증하는 등 각종 부작용이 커지는 형태다.

만약 속도 구간을 여러 개로 나누어 해당구간에서 모터가 정속으로 돌고 이를 최적의 속도변속을 시켜 운행한다면 차량에 가장 적절한 토크와 출력을 제어하여 능동적으로 운영할 수 있다. 이 경우 배터리 용량은 줄고 비용은 낮추어지며 과열로 인한 냉각장치는 필요 없고 운전자는 일반 내연기관차와 같이 무리하게 밟는 전기차의 단점을 없앨 수 있다. 이러한 기술을 충족시키는 핵심 요소가 바로 전기차용 전용 변속기다.

이 상황에서 주목받는 국내 중소기업이 있다. 바이젠이라는 연구개발 전문 기업으로 앞서 언급한 전기차 전용 최첨단 변속기 전문 개발업체다. 직접 전기이륜차에 탑재하는 등 다양한 테스트가 이미 진행되어 효용이 입증되었고 일반 전기차에도 탑재가 가능할 정도로 완성도가 높은 전기차용 전용 변속기라 할 수 있다.

특히 5단 전기차용 변속기가 개발되어 있고 인휠 변속기 타입일 정도로 완성도가 높아 적은 공간에 모터와 감속기, 차동기어는 물론 충격 흡수부품도 함께 탑재되고 유압방식도 어니어서 더욱 완성도가 최고 수준이다.

전기이륜차 바퀴의 적은 공간에 인휠 방식으로 변속기 전체를 넣을 정도이고 등판능력이나 에너지 효율화도 최고 수준이어서 전기차의 미래 판도를 바꿀 정도의 완성도가 있어서 국내외의 러브콜은 더욱 커질 것으로 판단된다.

이 장치를 활용할 경우 배터리 용량은 약 30% 이상이 줄고 모터의 정속 운영으로 과열 등이 발생하지 않으며 인버터 등 컨트롤러 시스템의 무리한 운영도 없어서 냉각장치도 필요 없으며 유압방식도 아니어서 더욱 내구성과 관리적인 장점도 있을 정도다.

당연히 무게는 가벼워지고 연비는 높아지며 완벽한 등판능력, 내구성과 효율화가 가능해져 연비도 최소한 20~30% 이상 상승하는 것으로 나타나고 있다.

물론 세부적인 후속조치도 필요할 것이다. 기어의 적용방법이나 컨트롤러의 현실화 등의 개선 문제점은 있으나 용이하게 해결될 정도로 완성도는 최고 수준이다.

걱정이 되는 부분은 해외로의 이전이다. 최고의 첨단 기술인만큼 해외의 러브콜로 매각된다면 국부 유출의 가능성도 매우 크다. 아무쪼록 국내 기업의 적극적인 유치로 국내 경쟁력을 높이는 중요한 계기를 제공할 것을 기대해본다.

추후 잘못되어 소 잃고 외양간 고치는 또 하나의 사례가 되지 않는 현명한 향후 조치가 필요하다고 확신한다. 이제 전기차의 미래를 결정짓는 핵심 변수가 등장했다. 우리 것을 제대로 지켰으면 한다.


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