감속기, 드라이브 샤프트, CV 조인트 등 기존 구동 기능 휠 안에 넣어
“일반 전기차도 계단 오르내릴 수 있을 것”
여유 공간 늘어나며 트렁크·프렁크 및 추가 배터리 탑재 활용
[시사저널e=박성수 기자] 미래모빌리티 시대를 맞아 계단이나 험로를 오르내리는 콘셉트 모빌리티 모습은 이미 수 차례 공개된 바 있다. 하지만 이들 모빌리티는 대부분 로봇 형태이거나, 기존 차량과는 완전히 다른 특화된 모습으로 일반 상용화는 아직 먼 미래처럼 느껴졌다.
이와 달리 현대자동차는 완전히 새로운 개념의 휠 구동 시스템을 통해 기존 차량 형태를 유지하면서도 이동의 범위를 확대하는 기술을 개발했다.
기존 휠과 달리 4개 바퀴가 별도로 구동하는 방식으로, 휠의 상하 움직임을 키우고 높은 토크를 구현할 수 있어 향후에는 굴곡이 심한 오프로드나 계단 등도 쉽게 오를 수 있을 것으로 예상된다.
28일 현대차는 서울 중구에서 ‘유니휠 테크데이’를 열고 ‘유니버셜 휠 드라이브 시스템’을 세계 최초 공개했다.
기존 내연기관 차량의 경우 엔진과 변속기에서 나온 동력이 드라이브 샤프트, CV조인트를 통해 바퀴로 전달되는 방식이다. 전기차 또한 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐으나 구동 시스템 자체는 내연기관과 동일하다.
반면 현대차가 개발한 유니휠은 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 휠이 개별적으로 구동할 수 있다. 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고, 모터를 각 휠 가까이에 배치해 플랫 플로어 구성이 가능하다.
기존 구동 부품이 담당하는 기능을 바퀴 안에 넣어 그만큼 추가적으로 공간을 확보하는 것은 물론, 동력 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
유니휠은 중앙 ‘선 기어’와 좌우 각 4개 ‘피니언 기어’, 그리고 가장 바깥쪽의 ‘링 기어’로 구성됐다. 모터가 생산한 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결돼 최종적으로 휠까지 동력을 전달하는 구조다.
또 각 피니어 기어들이 유기적으로 연결돼 상하좌우 운동이 가능하다.
이 때문에 모터에서 나오는 동력을 휠까지 안정적으로 전달하는 것은 물론 노면 상황에 따른 휠의 움직임이 기존보다 자유로워진다.
기존 차량에 유니휠 구조를 적용하면 일반 차량들도 계단 주행이 가능해진다. 유니휠은 기존 전기차에 필요한 동력원 및 감속기 기능을 동일하게 구현할 수 있기 때문에 일반 승용 및 고성능 전기차 등 모든 종류의 전기차에 쉽게 적용할 수 있어서다.
유니휠을 활용하면 마치 에스컬레이터를 이용하는 것처럼 차량이 계단을 오르내릴 수 있다. 현대차는 해당 기술에 대한 특허 출원을 마쳤으며, 일반 자동차를 기반으로 한 적용 가능성을 우선적으로 검증하고 있는 상황이다. 추후에는 자전거, 휠체어 등 1인 모빌리티에도 활용할 가능성이 있다. 각 모빌리티 상황에 따라 작게는 4인치부터 크게는 25인치 이상의 휠에 탑재할 수 있도록 유니휠의 크기를 조절할 수 있기 때문이다.
또한 유니휠을 사용하면 기존 구동부품이 있던 자리가 남기 때문에 해당 공간을 다른 용도로 활용할 수 있다.
실내를 넓혀 트렁크나 프렁크(자동차 앞쪽에 있는 트렁크 공간)으로 활용할 수도 있고, 배터리를 추가로 장착해 주행거리를 늘리는 방법도 있다.
박종술 현대차·기아 선행기술연구원 수석연구위원은 “현재 유니휠은 2단계 개발 과정이 끝난 상황이며 토크 변동 및 서스펜션 조합, 멀티링크 및 리지드 액슬 등 다양한 차에 적용 가능한 수준까지 증명된 상태”라면서 “아직 상용화를 논할 단계는 아니나 상용화가 된다면 기존 보다 더 많은 모터가 들어가서 단가가 오를 수 밖에 없어 고급차 먼저 들어갈 것으로 예상된다”고 말했다.
현대차는 유니휠 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증하고 있다. 추후에는 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 작업을 진행할 계획이다.
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