바퀴에 부품넣고 공간키운 '유니휠'…전기차 구동시스템 대전환(종합)

현대차·기아, 2년 반 연구·개발 거쳐 세계 최초 공개…PBV 등에 활용도 높고, 감속기 역할도 대체

현대차·기아 연구원이 유니휠 기술에 대해 설명하는 모습. /사진제공=현대차·기아

현대자동차·기아가 전기차 구동 부품을 바퀴 안으로 옮긴 차세대 시스템을 공개했다. 기존 자동차 구동 시스템이 차지하는 공간에 새로운 실내 공간을 창출할 수 있게 돼 다양한 용도로 사용할 수 있는 가능성이 열렸다.

현대차·기아는 28일 서울 중구 커뮤니티하우스 마실에서 '유니휠(UNI Wheel) 테크데이'를 열고 '유니버설 휠 드라이브 시스템'(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)을 세계 최초로 공개했다.

유니휠의 가장 큰 특징은 공간 확대다. 유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, 등속(CV) 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고 동시에 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 각 휠에 직결했다. 기존 구동시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용할 수 있게 된다.

확장된 공간을 트렁크나 프렁크 등 추가 적재 공간으로 활용할 수 있다. 운전자를 중심으로 설계된 지금의 좌석 배치를 탈피해 완전자율주행 시대에 대비한 새로운 디자인도 가능하다. 해당 공간을 배터리 탑재 공간으로 활용한다면 주행거리가 향상되는 효과도 기대할 수 있다. 차 크기를 늘리지 않더라도 대형 전기차 이상의 주행거리 확보가 가능하다는 의미다.

박종술 현대차·기아 선행기술원 수석연구위원은 "동력 장치가 내연기관에서 모터로 바뀌었지만, 큰 공간을 사용하지 못하는 것에 문제의식 없이 받아들이고 있었다"며 "이런 공간을 어떻게 하면 활용할 수 있을까 고민했다"고 말했다.

기존 자동차 구조상으로는 실내 공간을 큰 폭으로 늘리는 것은 차체를 크게 만드는 것 외에는 마땅한 방법이 없었다. 특히 휠과 휠 사이 동력 계통의 필수 부품이 있는 공간은 그 어느 업체도 크게 손 댈 수 없는 공간이었다. 내연기관 차량은 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트, CV 조인트를 통해 바퀴로 전달된다. 전기차 역시 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐을 뿐 구동 전달 시스템은 동일하다. 이러한 구조는 모빌리티가 다양한 형태로 발전하는 동안 거의 동일하게 유지되며 차량 구동 시스템의 표준으로 자리잡아 왔다.

기존의 휠 구동 시스템과 유니휠 시스템 비교. /사진제공=현대차·기아

유니휠이 적용되면 고객 탑승공간도 크게 늘어날 것으로 기대된다. 대부분의 전기차 배터리는 차체 바닥에 배치되는데, 이 때문에 차고를 높여 설계하거나 이마저 불가능할 경우 배터리 부피만큼 승객 공간이 축소되는 한계가 있다.

PBV(목적기반차량)에 적용될 경우 목적에 따라 다양한 바디 타입 설계를 할 수 있어 활용성이 더 클 전망이다. 휠체어, 자전거, 배송로봇 등 다른 모빌리티에도 적용할 수 있다.

김기석 책임연구위원은 "유니휠의 완성도가 높아지면 크게 2가지 적용차가 기대된다. 첫번째는 좌우륜 공간 사이 공간이 크게 확보되는 차량이다. 승용차·SUV(다목적스포츠차)가 될 수 있고, PBV(목적기반 모빌리티)가 될 수도 있다"며 "좌우륜이 독립 구동이 가능해 고성능 차량에도 적용에 적합한 시스템이 될 것"이라고 설명했다.

유니휠은 전기차의 감속기의 역할도 대체한다. 기존 구동 시스템과 같이 별도의 감속기를 두지 않고도 모터에서 발생한 회전을 감속시켜 최종적으로 휠에서 높은 토크를 얻을 수 있다.

현대차·기아는 유니휠의 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속해서 검증하고 있다. 향후 기어비 조정, 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정이다. 유니휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원·등록했다.

유니휠 기술 연구는 아직 초기 단계로 기술 개발이 시작된 지 약 2년 반정도 지났다. 내년에는 본격적인 실차량 연구가 진행될 예정이다. 박종술 수석연구위원은 "이제 막 2단계 개발 과정이 끝나서 상용화를 논하기는 굉장히 이르다"면서도 "모터를 2개로 분리하다보니 하나가 들어간 차량보다는 가격이 비쌀 것이다. 아마 들어가면 고급 차량부터 먼저 들어가지 않을까 한다"고 했다.

강주헌 기자 zoo@mt.co.kr