인더뉴스 홍승표 기자ㅣ현대자동차[005380]·기아[000270]가 기존에 없던 새로운 구조의 구동 시스템을 개발하고 이를 세계 최초로 공개했습니다.

현대차·기아는 28일 서울 중구 커뮤니티하우스 마실에서 '유니휠 테크데이'를 진행하고 '유니버설 휠 드라이브 시스템(이하 유니휠)'을 처음 공개했습니다.

현대차·기아에 따르면, '유니휠'은 전기차의 주요 구동 부품을 바퀴 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 획기적으로 확대하는 기능 통합형 휠 구동 시스템으로 개발됐습니다.

특히, 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고, 모터를 각 휠 가까이에 위치시키며 '플랫 플로어' 구성을 가능하게 한 것이 특징입니다.

기존 내연기관차의 경우 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트, CV(등속) 조인트를 통해 바퀴로 전달되며, 전기차는 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐으나 구동 전달 시스템은 동일했습니다. 때문에 실내 공간을 늘리는 것은 차체를 크게 만드는 것 외에 마땅한 방법이 없었으며 휠과 휠 사이 동력 계통의 필수 부품이 있는 공간은 손을 댈 수 없는 한계가 있었습니다.

'유니휠'은 이러한 한계를 획기적으로 보완하고자 개발한 혁신 시스템으로 중앙의 선 기어와 좌우 각 4개의 피니언 기어, 가장 바깥쪽의 링 기어 등으로 이루어진 특수한 유성기어 구조로 제작됐습니다.

모터가 만들어낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결되어 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리라고 현대차그룹 측은 설명했습니다.

구체적으로 피니언 기어들은 서로 연결돼 2개의 링키지를 구성하는데 이와 같은 멀티링크 메커니즘이 유니휠의 상하좌우 운동을 가능토록 합니다. 두 가지 구조가 융합된 특성을 기반으로 모터에서 나온 동력을 휠까지 안정적으로 전달함과 동시에 노면에 따른 휠의 움직임에 자유롭게 반응이 가능합니다.

CV 조인트가 적용된 드라이브 샤프트가 휠의 상하좌우 움직임에 따라 꺾이는 각도가 커질수록 동력 효율 및 내구성이 하락하는 문제도 보완했습니다. 유니휠은 휠의 어떤 움직임에도 동력을 거의 동일한 효율로 끊김 없이 전달할 수 있어 높은 내구성과 승차감을 확보할 수 있도록 설계됐습니다.

이와 더불어 기어 잇수가 적은 선기어와 피니언 기어들이 맞물리며 상대적으로 기어 잇수가 많은 링기어를 회전시키는 구조로 입력축과 출력축 사이의 감속비를 자연스럽게 만들어낼 수 있어 전기차 감속기 역할도 대체할 수 있다는 특징도 겸비했습니다.

구동 시스템 결합으로 차량공간 활용 극대화

현대차 측은 기존 구동 시스템의 CV 조인트와 드라이브샤프트, 감속기의 기능을 휠 안에 넣고 동시에 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 각 휠에 직결하며 공간 활용성도 크게 확장할 수 있는 것이 가장 큰 특징이라고 강조했습니다.

우선, 좌우 휠 사이 확장된 공간을 트렁크나 프렁크 등 추가 적재 공간으로 활용할 수 있으며 운전자를 중심으로 설계된 지금의 좌석 배치를 탈피해 완전자율주행 시대에 대비한 새로운 디자인도 가능할 것으로 기대하고 있습니다.

해당 공간을 배터리 탑재 공간으로 활용할 경우 차 크기를 늘리지 않더라도 대형 전기차 이상의 주행거리 확보가 가능할 것으로도 전망하고 있습니다.

이와 함께, 탑승공간도 크게 늘어날 것으로 보고 있습니다. 대부분의 전기차 배터리가 차체 바닥에 배치돼 차고를 높여 설계하거나 이마저 불가능할 경우 배터리 부피만큼 승객 공간이 축소되는 한계가 있지만 유니휠을 적용하고 배터리 패키징을 최적화할 경우 승객의 탑승공간 손실을 최소화할 수 있기 때문입니다.

특히, PBV(목적 기반 모빌리티)에 활용될 경우 더 큰 진가를 발휘할 것으로 현대차 측은 내다보고 있습니다. 유니휠을 통해 구현되는 플랫 플로어 플랫폼이 PBV에 유연성과 확장성을 부여해 고객의 사용 목적에 따라 다양한 바디 타입 설계를 할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

이 외에도 유니휠이 기존 전기차에 필요한 동력원 및 감속기 기능을 동일하게 구현할 수 있기 때문에 일반 승용 및 고성능 전기차 등 모든 종류의 전기차에 쉽게 적용 가능할 것으로 보는 상황입니다.

현대차·기아는 유니휠의 개발 완성도를 높이고자 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증 중입니다. 향후에는 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정입니다.

현대차·기아 선행기술원 박종술 수석연구위원은 "미래 모빌리티 시장의 게임 체인저가 될 수 있는 혁신적인 아이디어를 선보일 수 있어 기쁘다"며 "고객들이 모빌리티를 지금과는 완전히 다른, 새로운 방식으로 경험할 수 있도록 기술의 완성도를 높이는 데 최선을 다하겠다"고 말했습니다.