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‘미래는 현재를 지나야만 만날 수 있다’ 내연기관 변속기에서 미래 모빌리티를 엿보다

작성일 2020.10.29
▲ 미래 모빌리티 파워트레인의 변화, 예상해 보셨나요?
▲ 미래 모빌리티 파워트레인의 변화, 예상해 보셨나요?

한 치 앞도 예상하기 어려울 정도로 급박하게 변화하는 자동차 업계 흐름 속에서도 항상 미래 자동차의 핵심 요소로 언급되며 선명하게 예상되고 있는 것이 ‘자율주행’입니다. 모든 제조사가 자율주행이라는 목표를 두고 치열하게 달리고 있는 만큼 자율주행 시대는 생각보다 빨리 올 가능성이 높습니다.

자율주행 시대에 접어든 미래 모빌리티의 파워트레인은 어떻게 변화할까요? 대부분이 공해 없이 조용하고 매끄럽게 회전하는 전동화 파워트레인을 예상하고 있습니다. 하지만, 모두가 그 미래를 바라보는 사이 묵묵히 내연기관 기술 역시 극한까지 발전을 거듭하고 있는 중입니다. 이러한 내연기관 관련 기술은 미래가 아닌 현재에 머물러 있는 듯 보이지만 엄연한 미래 모빌리티의 핵심 기반이 됩니다.

그렇다면 미래 모빌리티 시대를 맞이하기 전 만나는 내연기관용 변속기는 우리에게 어떤 미래를 보여주게 될까요?

140여년 자동차 역사에 아직 남겨진 숙제, ‘효율’


▲ 아직 많은 제조사가 내연기관의 변속기를 개발하고 있습니다. 이유는 무엇일까요?
▲ 아직 많은 제조사가 내연기관의 변속기를 개발하고 있습니다. 이유는 무엇일까요?

많은 이들이 미래 자동차는 전동화로 갈 것이라 예상하고 있습니다. ‘그럼에도 아직’ 많은 제조사가 내연기관의 변속기를 개발하고 출시하는 이유는 무엇일까요? 언젠가 내연기관이 전동화 파워트레인에 자리를 내어주는 시대가 오겠지만, 그렇다고 해서 당장 내연기관의 연구개발을 끊는 것은 현실적으로 불가능한 이야기이기 때문이죠.

아직 전기차보다 내연기관의 보급율이 더 높고 전기차가 대체하지 못하는 분야의 자동차도 있기 때문에 내연기관에 대한 연구는 계속되어야 합니다. 무엇보다, 내연기관 역시 아직 효율 측면에서 발전의 여지가 많기 때문입니다.

1879년 최초의 내연기관 자동차가 발명된 이래 '파워트레인의 효율 향상'은 지금까지도 자동차 개발자들의 숙제로 남아 있습니다. 그래서 전동화 시대를 준비하는 것도 중요하지만 동시에 내연기관에 대한 연구개발도 필요합니다. 내연기관과 모터, 둘 다 우리에게는 자동차의 미래일테니까 말이죠.

▲ 과거부터 현재까지, 변속기 기술 개발의 핵심 키워드는 ‘해방’이었습니다.
▲ 과거부터 현재까지, 변속기 기술 개발의 핵심 키워드는 ‘해방’이었습니다.

미래를 준비하는 변속기 기술 개발의 핵심 키워드는 ‘해방’이라 할 수 있습니다.

첫 번째는 수동변속기에서 자동변속기로의 변화였습니다. 사람이 매번 손으로 변속해야 하는 번거로움이 자동변속기의 등장으로 사라지게 된 것이죠. 표면적으로는 단순히 클러치를 밟는 왼발과 기어 노브를 쥐고 있던 오른손에 자유를 허락한 것 뿐이었지만, '운전은 불편함과 번거로움이 수반되는 것'이라는 당시의 인식을 완전히 바꾸게 된 발전이었습니다.

두번째는 자율주행 시대를 바라보고 준비하는 지금일 것입니다. 자동변속기가 변속으로부터 해방을 선사하는 것이었다면 자율주행시대는 운전으로부터 완벽한 해방을 선사합니다. 이 과정에서 운전자의 역할을 대신하기 위해 많은 것들이 준비되어야 하고 변속기 역시 그 중 중요한 역할을 담당하게 될 것입니다.

자율주행 모빌리티에서는 도로 상황, 지면 조건 등 다양한 상황 속에서 동력을 효율적으로 활용하는 것이 더욱 중요해지게 됩니다. 이런 기본 조건을 제대로 수행하지 못한다면 운전자는 완벽한 해방을 누릴 수 없게 됩니다. 그래서 변속기는 운전자에게 자유를 선사하는 자율주행 모빌리티의 완성도를 높이기 위한 중요한 요소가 될 것으로 예상되고 있습니다.

변속기, 미래 모빌리티의 핵심이 된다


▲ 자동차 파워트레인의 효율을 극대화하기 위해서는 변속기가 꼭 필요합니다.
▲ 자동차 파워트레인의 효율을 극대화하기 위해서는 변속기가 꼭 필요합니다.

자동차의 전동화가 가속화되는 현상을 두고 ‘그렇다면 변속기는 아예 사라지는 걸까?’하는 생각을 품는 이들도 있습니다. 현재 시판중인 전기차들 중 내연기관과 같은 형식의 변속기를 거치지 않고 동력을 전달하는 방식이 있어 그런 생각을 하게 되는 듯한데요. 하지만 자동차의 동력을 효율적이고 적절하게 사용하기 위해서는 변속기의 존재는 필연적입니다. 때문에 현대자동차(현대 트랜시스)를 포함한 ZF, DSD 등 전통의 변속기 제조업체들은 전기차용 변속기 개발에 열을 올리고 있는 중이죠.

가령 가파른 경사를 오를 때에는 회전수를 조절해 더 강한 토크를 내게끔 하는 것이 훨씬 효율적이고, 반대로 고속 주행시에는 회전수를 높이는 것이 동력의 효율을 높이는 방법입니다. 이 과정에서 아무리 강력한 힘을 내는 모터라 할지라도 변속기가 없다면 힘을 영리하게 쓸 수 없게 되죠.

전기차에 적합한 변속기를 조합하면 고속 주행시 배터리 효율이 급격하게 떨어지는 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있게 됩니다. 전기차 최고의 숙제 중 하나인 주행가능거리를 늘리기 위해 배터리의 용량이나 효율을 개선하는 방법도 있지만, 힘을 효율적으로 발휘하면서 손실이 적은 변속기를 탑재하는 것도 다른 방법이 될 수 있는 것이죠.

▲ 그렇다면 미래의 자동차의 내부는 어떤 기능들이 남아있게 될까요?
▲ 그렇다면 미래의 자동차의 내부는 어떤 기능들이 남아있게 될까요?

일반적으로 ‘자율주행 모빌리티’ 하면 전동화 파워트레인 자동차를 많이 떠올리게 되는 것도 사실입니다. 즉, 내연기관 파워트레인은 자율주행차에 적합하지 않다고 여기는 이들이 많다고도 볼 수 있는 것이겠죠? 하지만 ‘자율주행차 = 전기차’라는 공식이 무조건 성립되는 것은 아닙니다. 미래에 가장 높은 대중화 가능성을 가진 것이 전기차이고, 그 위에 또 다른 기술인 자율주행 기술을 조합한 것을 미래 자동차로 예상하는 것일 뿐, 전기차가 그 자체로 자율주행차를 의미하거나, 자율주행차의 조건이 전기차여야만 한다는 필수조건 같은 것은 없습니다.

즉, 기술적으로는 내연기관으로도 자율주행차 구현이 가능합니다. 현재도 영리한 '지능형운전자보조시스템 : ADAS (Advanced Driver Assistance Systems)' 기능을 갖춘 내연기관 차량이 도로를 누비고 있는 것을 보면 알 수 있죠. 앞서 말했듯 내연기관이나 전동화 파워트레인 모두 자율주행을 구현하려면 똑똑한 변속기가 있어야 합니다.

▲ 현재의 기술의 발전을 기반으로 미래를 착실히 준비하게 될 현대자동차의 미래 모빌리티. 기대해 주세요!
▲ 현재의 기술의 발전을 기반으로 미래를 착실히 준비하게 될 현대자동차의 미래 모빌리티. 기대해 주세요!

미래 모빌리티 시대를 바라보는 현재 시점에서 누군가는 내연기관 파워트레인을 개발하는 것이 더 이상 쓸모 없는 것처럼 생각하고 있을지도 모르겠습니다. 하지만 현대자동차가 그리는 미래는 조금 다릅니다. 전동화 모빌리티를 바라보는 것에 그치지 않고 현재의 기술을 더욱 발전시키는 것을 기반으로 미래를 착실히 준비하는 것, 그것이 가장 바람직한 미래 모빌리티 시대를 준비하는 것임을 꾸준히 최신의 변속기와 내연기관 파워트레인을 개발해 선보이고 있는 현대자동차를 통해 확인할 수 있습니다. 다양한 기술 노하우를 기반으로 미래 모빌리티 시대 파워트레인을 선도하게 될 현대자동차의 미래가 더욱 기대되는 이유입니다.

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