현대차·기아가 구동계 부품을 바퀴 내부에 장착하는 신기술을 선보였다. 부품이 있던 기존 공간을 활용해 실내를 넓힐 수 있고, 전기차 배터리를 추가로 장착할 수도 있다.
기존 전기차의 차체 하부(왼쪽)와 유니휠을 장착한 전기차의 차체 하부(오른쪽). 유니휠을 장착하면 바퀴 사이에 배터리를 더 넣을 수 있다./고성민 기자 현대차·기아는 28일 오전 서울 중구 커뮤니티하우스 마실에서 이같은 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(UniversalWheelDriveSystem·이하 유니휠)’을 세계 최초로 공개했다. 유니휠과 관련한 특허 8건은 한국, 미국, 유럽 등 주요국에 출원했다.
유니휠은 기존 구동 시스템에 있던 드라이브 샤프트(동력 전달 축), 등속 조인트(CVJoint·동력 전달 장치), 감속기 등 부품을 모두 바퀴 안에 집어넣은 새로운 구동 시스템이다. 현대차는 유니휠을 ‘100년 넘은 구동 시스템의 패러다임을 바꾸는 기술’이라고 소개한다.
기존 전기차 동력 시스템은 전기 모터의 동력이 감속기를 통해 토크(회전력)를 생성한다. 이 토크는 드라이브 샤프트를 거쳐 휠에 전달한다. 내연기관차도 구조는 동일하다. 전기 모터 대신 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트를 통해 휠로 전달된다.
유니휠은 구동 부품이 담당하는 기능을 모두 바퀴 안으로 옮긴다. 기존 부품을 단순히 이동시킨 것이 아니라, 특별하게 설계한 ‘기어’가 바퀴 안에서 구동 기능을 대체한다.
유니휠은 중앙의 선 기어와 좌우 각각 4개의 피니언 기어, 가장 바깥쪽의 링 기어로 구성됐다. 모터가 생성한 동력이 선 기어로 전달되면, 맞물린 피니언 기어가 돌며 링 기어를 회전시킨다. 링 기어는 휠과 연결돼 최종적으로 휠까지 동력을 전달한다.
현대차·기아가 개발한 유니휠(아래)과 기존 구동 시스템(위)을 비교한 모습. /현대차·기아 제공 자동차에 유니휠 구조를 적용하면 드라이브 샤프트 등 기존 부품이 있던 공간이 잉여 공간으로 남는다. 해당 공간을 활용해 실내를 넓히거나 트렁크 적재 용량을 더 확보할 수 있고, 잉여 공간에 배터리를 추가 장착하는 방법으로 주행거리를 늘릴 수도 있다. 박종술 현대차·기아 선행기술원 수석연구위원은 “유니휠을 채택한 전기차는 기존 전기차 대비 실내 공간이 10~20% 늘어날 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
유니휠 구조에서 모터는 4개로 쪼개져 개별 휠에 직결된다. 4개의 구동력을 각각의 모터가 독립 제어하기 때문에 한 차원 높은 ‘토크 벡터링’을 구현할 수 있다. 토크 벡터링은 각 바퀴에 전달되는 토크를 정밀하게 제어하는 기술로, 미끄러운 노면이나 코너링 구간에서 안정적이면서도 역동적인 주행을 가능하게 한다. 유니휠이 주행 성능도 높인다는 얘기다.
유니휠(왼쪽)과 유니휠 내부 기어 구조(오른쪽)의 모습. /현대차·기아 제공 유니휠은 4~25인치까지 다양한 휠에 적용할 수 있다. 휠체어, 자전거, 배송로봇 등 중소형 모빌리티나 PBV(목적기반차) 등에 두루 쓸 수 있다. 박 연구위원은 “아직 상용화 시점을 얘기하긴 이르다”면서도 “미래 모빌리티 시장의 게임 체인저(판을 뒤흔들 제품)가 될 수 있는 혁신적인 아이디어”라고 자부했다.
현대차 관계자는 “기존 드라이브 샤프트는 바퀴의 상하좌우 움직임에 따라 꺾이는 각도가 커질수록 동력 효율과 내구성이 하락하는 문제가 있다”면서 “유니휠은 휠의 어떤 움직임에도 동력을 동일한 효율로 끊김 없이 전달해 내구성이 높다”고 말했다.
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