현대차, 유니휠 기술 세계 최초 공개
자동차 구동 시스템의 패러다임을 완전히 바뀔 수 있는 기술이 현대차그룹에 의해 세계 최초로 국내에서 공개되어 화제가 되고 있다.
현대차는 지난 28일(화) 서울 중구 명동에 위치한 커뮤니티하우스 마실에서 ‘유니휠 테크데이’를 개최했다. 이 날 현대차는 기존 차량 구동 시스템에서는 찾아볼 수 없어던 새로운 기술인 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)’을 전 세계에서 최초로 공개했다. 해당 시스템은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 획기적으로 확대할 수 있는 기능통합형 구동 시스템이다.
유니휠 기술의 탄생 배경은?
기존 내연기관 자동차의 경우에는 엔진과 변속기를 거친 동력이 구동축(드라이브 샤프트)과 등속 조인트(CV 조인트)를 통해 바퀴로 전달되는 방식을 택했다. 전기차의 경우에도 크게 다르지 않다. 변속기와 엔진이 각각 모터와 감속기로 바뀌었을 뿐, 기존의 동력 전달 구조는 크게 달라지지 않은 것이 핵심이다.
한편, 현대차 선행기술원은 이에 주목해 감속기와 구동축, 등속조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고 모터를 휠 가까이에 위치시키는 구조를 고안해냈다. 이러한 배경에는 해당 구동 부품이 차지하는 공간을 혁신적으로 줄여 더 많은 실내 공간을 확보하기 위한 노력이 뒷받침 된 것으로 보인다. 따라서 필수 부품을 소형화해 가용공간을 늘린다는 개념이 최초로 실현화된 기술이 바로 ‘유니휠’이라고 볼 수 있다.
시스템의 핵심은 ‘유성기어’와 ‘멀티링크’
유니휠의 경우 중앙의 선 기어와 좌우 각 4개의 피니언 기어, 가장 바깥쪽의 링 기어로 이루어진 ‘유성기어’ 구조이다. 근본적으로는 토크컨버터 방식의 자동 변속기에서 흔히 볼 수 있는 구조이다. 모터가 발생시킨 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 움직이는 방식으로, 링 기어는 휠과 직접적으로 연결되어 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리이다.
이 과정에서 유니휠은 감속기의 역할도 수행한다. 모터의 높은 회전이 피니언 기어들이 맞물리는 과정에서 감속되어 휠에서 높은 토크를 얻어낼 수 있다. 또한, 휠의 어떠한 움직임에도 동일한 효율의 동력을 전달할 수 있어서 높은 내구성과 승차감을 확보하는 것이 가능하다.
각 피니언 기어들은 서로 연결되어 2개의 링키지를 구성한다. 이러한 멀티링크 메커니즘은 유니휠의 상하좌우 움직임을 가능하게 만들며, 기존 자동차 시스템의 등속조인트의 역할을 대체한다. 액티브 서스펜션과 결합될 경우 주행 상황에 따라 차고 조절을 용이하게 만들어줄 것으로 보인다.
실내 공간의 혁신적 확장, 주행거리 증가는 덤
유니휠의 가장 큰 의의라고 꼽히는 것은 단연 차량 내 가용 공간 확보이다. 이에 더해 전기차 바닥을 평평하게 만들 수 있어 단순 공간 확장 이외에도 효율적 실내 공간 창출이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 해당 공간에 추가적으로 배터리가 탑재된다면 기존 전기차의 가장 큰 단점으로 지적되는 1회 충전시 주행거리가 더 늘어날 여지도 충분하다.
아직은 연구 단계 불과… 넘어야 할 산은 있다
하지만 유니휠의 상용화 단계에는 아직 해결해야 할 과제가 많이 남아있는 것으로 보인다. 현대차그룹 선행기술원 박종술 수석연구위원을 비롯한 6인의 대표 연구원들은 “유니휠은 아직 선행 연구 개발 단계로, 유니휠 구조에 대한 최적화가 우선시되고 있다”며, “이 것이 마무리되는 대로 실질적인 자동차 적용과 관련된 부분들을 고민할 계획이다”라고 밝혔다.
한편, 현대차는 유니휠과 관련된 특허 8건 가량을 국내를 비롯해 미국과 유럽 등 주요 국각에 출원 및 등록을 마쳤다.
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