[더테크=조재호 기자] 현대차그룹이 내연기관에서 전동화로의 전환과 더불어 오랜 기간 바뀌지 않았던 자동차 구동 시스템의 개념을 혁신했다.
현대차그룹은 28일 서울 중구 명동의 커뮤니티하우스 마실에서 ‘유니휠 테크데이’를 개최하고 기존 차량 구동 시스템의 변화를 불러올 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)’을 공개했다.
유니휠은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 확대하는 기능 통합형 휠 구동 시스템이다. 기존에 없던 완전히 새로운 구조의 구동 시스템을 고안해 공개한 것이다.
일반적으로 차량은 내연기관 시절부터 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트 CV 조인트를 통해 바퀴로 전달된다. 전기차도 이러한 구조에서 엔진과 변속기과 모터와 감속기로 대체된 것을 제외하면 시스템 자체는 동일하다.
현대차그룹이 공개한 유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고 모터를 각 휠 근처에 위치시킴으로 플랫 플로어(Flat-Floor) 구성을 만들었다.
이 기술이 적용되면 기존 구동시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용할 수 있어 PBV(Purpose Built Vehicle, 목적 기반 차량)와 같은 용도에 최적화된 미래 모빌리티를 실현할 수 있다.
현대차그룹은 이날 행사에서 유니휠의 개발 배경과 원리, 기술적 특장점을 발표와 영상을 통해 소개하고 별도의 전시 공간을 마련해 기술을 체험해볼 수 있도록 했다.
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.
유성기어란 우주의 태양계 구조와 동일하게 자전하는 선 기어와 그 주위를 위성처럼 회전하는 위성기어로 구성된 기어 구조를 말한다. 모터가 만들어낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결되어 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리다.
피니언 기어들이 서로 연결돼 2개의 링키지(Linkage)를 구성해 멀티링크 메커니즘을 만들어 유니휠의 상하좌우 운동을 가능하게 만든다.
이러한 두 가지 구조가 융합된 특성을 기반으로 모터에서 나온 동력을 휠까지 안정적으로 전달하면서 노면에 따른 휠의 움직임에 자유롭게 반응할 수 있다. 기존 CV 조인트가 적용된 드라이브 샤프트는 휠의 움직임에 따라 각도가 커지고 내구성이 하락하는 문제가 있었다.
아울러 주행 상황에 따라 차고를 조절할 수 있는 전자식 에어 서스펜션과 결합되면 험지에서 차고를 높여 안정적인 주행을 할 수 있고 고속 주행에서는 차고를 낮춰 전비 효율과 고속 안정성을 향상할 수 있다.
별도의 감속기 없이 모터에서 발생한 회전으로 입력축과 출력축 사이의 감속비를 자연스럽게 만들 수 있어 작은 모터로도 높은 토크를 구현할 수 있다. 이는 휠 구동력을 네 바퀴에 독립 제어함으로써 높은 수준의 조향 및 주행 안정성을 바탕으로 기존 상식을 넘어선 토크 벡터링을 구현할 수 있다.
유니휠의 가장 큰 특징은 기존에 활용할 수 없던 공간을 확보했다는 점이다. 휠 사이 확장된 공간을 트렁크나 프렁크 등의 추가 적재 공간으로 활용할 수 있고 운전자를 중심으로 설계된 좌석 배치에서 완전자율주행 시대를 대비한 새로운 디자인도 가능하다.
해당 공간을 배터리 탑재 공간으로도 활용한다면 주행 거리 상승효과를 기대할 수 있다. 주행 거리와 함께 고객 탑승 공간도 늘어날 것으로 보인다.
아울러 유니휠 구조는 차량뿐 아니라 휠체어나 자전거, 배송로봇 등 다른 종류의 모빌리티에도 적용할 수 있다. 작게는 4인치부터 크게 24인치 이상의 휠에 탑재할 수 있도록 크기를 조절할 수 있기 때문이다.
현대차그룹은 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.
한편, 이번 기술과 관련한 특허 8건은 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원 및 등록됐다.
