바퀴에 넣은 구동부품… 현대차·기아 ‘휠의 혁신’

정의선 주도 ‘유니휠’ 최초 공개
감속기·등속조인트 등 휠 안으로
휠 가까이에 모터 달아 공간 확보
승차감·내구성까지 1석3조 효과
전동화 시대 새 ‘게임 체인저’로

현대자동차·기아 연구원이 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 열린 ‘유니휠 테크데이’에서 취재진에 기술 작동 원리를 설명하고 있다. 현대자동차·기아 제공

현대자동차·기아가 차량 구동에 필요한 주요 부품을 휠 내부에 장착하는 신기술을 최초로 공개했다. 그동안 부품이 차지하고 있던 차량 실내 공간을 확보할 수 있고, 승차감과 내구성도 개선된다. 정의선 현대차그룹 회장이 강조하는 전동화 시대 ‘게임 체인저’가 되기 위한 기술 혁신의 일환이라는 설명이다.

현대차·기아는 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 ‘유니휠 테크데이’를 개최하고 새로 개발한 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템’(유니휠)을 공개했다.

유니휠은 기존 전기차 구동 시스템의 감속기, 드라이브 샤프트(동력 전달 축), CV조인트(등속 조인트) 등 주요 부품의 기능을 휠 안으로 옮기고 양쪽 휠 사이에 자리하던 모터 대신 소형 모터를 각 휠 가까이에 배치한 새로운 구동 시스템이다.

유니휠 내부에는 중앙에 위치한 선 기어와 좌우 4개의 피니언 기어, 바깥쪽의 링 기어로 이뤄진 ‘유성기어’가 구동 부품의 역할을 한다. 모터가 만들어 낸 동력이 중앙에서 회전하는 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 행성처럼 그 주위를 돌면서 링 기어를 회전시키고, 가장 외곽에서 휠과 연결된 링 기어가 최종적으로 휠에 동력을 전달하는 원리다.

기존 전기차의 구동 시스템은 모터가 빠르게 회전하며 만들어진 동력이 감속기를 통해 토크(회전력)를 생성하고, 이 토크가 드라이브 샤프트를 거쳐 각 휠로 전달된다. 내연기관차도 모터 대신 엔진이, 감속기 대신 변속기가 적용될 뿐 구조는 동일하다.

이 때문에 휠과 휠 사이 동력 부품이 있는 공간은 어떤 완성차 기업도 크게 손댈 수 없는 영역이었다.

그러나 유니휠을 적용하면 동력 부품 공간이 텅 빈 ‘플랫 플로어’ 구성이 가능해진다. 이렇게 확보한 공간을 트렁크 등 추가 적재 공간으로 활용하거나 배터리 탑재 공간으로 활용해 주행거리를 크게 높일 수 있다. 고객 탑승 공간을 넓히거나 사용 목적에 따른 목적기반차량(PBV) 설계도 가능하다.

또 유니휠은 어떤 움직임에도 동력을 거의 동일한 효율로 끊김 없이 전달할 수 있어 높은 내구성과 승차감을 확보할 수 있다. 네 개의 휠을 각각의 소형 모터로 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 에스컬레이터를 탄 듯 계단을 안정적으로 오르내리는 모빌리티도 가능해진다. 크기도 조절할 수 있어 휠체어, 자전거, 로봇 등 다양한 모빌리티에도 적용할 수 있다.

현대차·기아는 관련 특허 8건을 국내, 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원 및 등록했다.

박종술 현대차·기아 선행기술원 수석연구위원은 “상용화 시점을 예측하기는 어렵지만 모터가 하나 탑재된 기존 구동 시스템보다는 비용이 많이 들고 한 단계 높은 제어 기술이 적용되는 만큼 고급차에 먼저 적용될 것으로 보인다”고 말했다.

김희리 기자