전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 주행거리와 실내 공간을 확대한다.
현대자동차그룹이 동력 계통(파워트레인) 일부 부품을 바퀴 안으로 넣는 기술을 세계 최초로 선보였다.
현대차·기아는 28일 서울 중구 명동의 커뮤니티하우스 마실에서 테크데이를 개최하고 차세대 구동 시스템 '유니버셜 휠 드라이브 시스템'(이하 유니휠)을 세계 최초로 공개했다. 유니휠은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 획기적으로 넓히는 기능 통합형 휠 구동 시스템이다.
기존 내연기관 차량은 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트, 등속(CV) 조인트 등 부품을 거쳐야만 바퀴로 전달됐다. 전기차 역시 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐을 뿐 구동 전달 시스템은 동일하다.
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. 모터가 만들어낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 휠과 연결된 링 기어에 동력이 전달되는 원리다.
유니휠의 가장 큰 특징은 기존에 사용할 수 없었던 공간을 고객에게 돌려준다는 점이다. 유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트를 모두 휠 안으로 수납하고, 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 각 휠에 직결함으로써 기존 구동 시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용할 수 있도록 한다.
특히 좌우 휠 사이 확장된 공간은 추가 적재 공간으로 활용할 수 있다. 운전자를 중심으로 설계된 지금의 좌석 배치를 탈피해 완전자율주행 시대에 대비한 새로운 디자인도 가능하다. 해당 공간에 추가 배터리를 탑재하면 차 크기를 늘리지 않더라도 대형 전기차 이상의 주행거리 확보가 가능하다.
대부분의 전기차 배터리는 차체 바닥에 배치되는데, 이 때문에 차고를 높여 설계하거나 이마저 불가능할 경우 배터리 부피만큼 승객 공간이 축소되는 한계가 있다. 하지만 유니휠을 적용하고 그에 따라 배터리 패키징을 최적화할 수 있다면 승객의 탑승공간 손실을 최소화할 수 있을 것으로 예상된다.
기존 CV 조인트가 적용된 드라이브 샤프트는 휠의 상하좌우 움직임에 따라 꺾이는 각도가 커질수록 동력 효율과 내구성이 하락하는 문제가 있지만, 유니휠은 휠의 어떤 움직임에도 동력을 거의 동일한 효율로 끊김 없이 전달할 수 있어 높은 내구성과 승차감을 확보할 수 있다는 장점이 있다는 게 회사 설명이다.
더욱이 주행 상황에 따라 차고 조절이 가능한 '전자식 에어 서스펜션'과 결합되면 험로에서는 차고를 높여 안정적으로 주행할 수 있고, 고속 주행에서는 차고를 낮춰 전비와 고속 안정성을 향상시킬 수 있다.
아울러 유니휠은 다양한 크기의 차량뿐 아니라 휠체어, 자전거, 배송로봇 등 다른 종류의 모빌리티에도 적용할 수 있다. 대상 모빌리티의 요구 조건에 따라 작게는 4in부터 크게는 25in 이상의 휠에 탑재할 수 있도록 유니휠의 크기를 조절할 수 있기 때문이다.
현대차·기아는 유니휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원 및 등록했다. 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 예정이다.
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 전했다.
/지피코리아 김기홍 기자 gpkorea@gpkorea.com, 사진=현대차그룹