車 휠 안에 구동부품…현대차, 세계 첫 개발

현대자동차와 기아가 28일 세계 최초로 자체 개발한 차세대 휠 구동 기술 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템’을 공개했다. 주요 구동 부품을 휠 내부에 통합한 유니휠이 적용된 차량 플랫폼은 바퀴 사이 공간까지 활용할 수 있다. /임대철 기자

현대자동차와 기아가 전기차 구동 부품을 바퀴 안에 집어넣어 차량 설계의 자유도를 획기적으로 높인 차세대 구동 시스템을 세계 최초로 개발했다. 수많은 부품이 차지하던 바퀴 사이 공간을 자유롭게 활용할 수 있다. 크기도 4인치부터 25인치 이상까지 자유자재로 조절이 가능해 일반 승용차는 물론 다양한 목적기반차량(PBV)과 전동 휠체어, 배송 로봇 등 모든 이동 수단에 적용할 수 있다.

현대차와 기아는 28일 서울 명동에서 ‘유니휠 테크데이’ 행사를 열고 현대차그룹 선행기술원이 자체 개발한 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템’을 처음 공개했다.

유니휠은 자동차를 움직이는 핵심 구동 부품인 감속기와 드라이브 샤프트, 등속 조인트의 기능을 모두 바퀴 안에 집어넣어 통합한 시스템이다. 전기차는 모터가 생성한 동력이 감속기를 거쳐 바퀴로 전달되면 그 힘으로 바퀴를 굴려 나아간다. 감속기는 토크를 높여주고 드라이브 샤프트와 등속 조인트는 동력을 바퀴에 전달하는 역할을 한다. 유니휠은 이 모든 기능을 특수한 기어 구조 하나로 대체했다. 자동차 바퀴 사이에 크게 자리 잡고 있던 모터는 소형화해 각 휠 가까이에 배치했다.

"바퀴 사이에 배터리…저상 전기차 가능"
감속기·드라이브 샤프트 등 구동부품 세계 최초 바퀴에 넣어

유니휠이 휠에 장착된 모습. /임대철 기자

유니휠은 세 종류의 기어(선·피니언·링)로 구성된 ‘유성 기어’ 구조다. 휠과 직결된 모터가 중앙의 선 기어를 움직이면 그 힘이 선 기어와 맞물린 좌우 각 네 개의 피니언 기어 링크를 거쳐 가장 바깥쪽에 있는 링 기어를 회전시킨다. 링 기어는 휠과 연결돼 있어 링 기어가 움직이면 바퀴도 굴러가는 원리다.

구동모터에서 발생한 힘이 드라이브 샤프트를 거칠 필요 없이 바로 바퀴로 전달되기 때문에 동력 효율을 크게 높일 수 있다. 휠이 상하좌우로 움직여도 동력을 고르게 전달할 수 있어 승차감도 좋아진다는 설명이다.

모터까지 휠 내부에 통합한 기존 ‘인 휠’ 시스템과 달리 유니휠은 모터를 차체에 장착해 내구성이 더 좋다고 회사 측은 강조했다. 현대모비스 등이 개발한 인 휠 시스템은 자동차의 서스펜션, 조향, 제동 부품과 모터를 모두 휠 안에 넣었다. 현대차 관계자는 “주행 중 휠이 받는 충격은 차체의 아홉 배 수준”이라며 “휠이 훨씬 가혹한 주행 조건에 놓이기 때문에 모터를 휠이 아니라 차체에 장착해 충격을 줄이고 내구성을 높였다”고 설명했다.

유니휠의 가장 큰 강점은 공간 활용성이다. 박종술 현대차 선행기술원 수석연구위원은 “현대차그룹 전기차 플랫폼인 e-GMP도 좌우 휠 사이 큰 공간을 전동화 파워트레인이 차지하고 있는데, 유니휠을 적용하면 이 공간을 비워 이제까지 없던 차를 자유롭게 설계할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 차체 바닥 대신 휠 사이에 배터리를 장착해 저상 전기차를 만들거나 바퀴를 하나하나 독립 제어해 ‘계단을 오르는 휠체어’를 구현하는 것도 가능해진다.

같은 모터로 더 많은 힘을 낼 수 있다는 것도 유니휠의 장점이다. 민경철 선행기술원 연구원은 “기어 조합에 따라 감속비를 다양하게 해 모터가 전달하는 것보다 6~10배 높은 토크를 구현할 수 있다”고 말했다.

상용화까지는 수년이 걸릴 전망이다. 박 수석연구위원은 “이 기술이 태동한 지 이제 2년여밖에 안 돼 초기 개발 단계”라며 “상용화된다면 더 많은 모터가 들어가는 특성상 고가의 고급차부터 장착될 것”이라고 말했다. 현대차와 기아는 내년 차량 개발을 위한 상세 대상 시험에 들어간다. 현재는 후륜 기반 시스템을 시험하고 있지만 향후 성과에 따라 전륜 적용을 위한 유니휠도 개발한다는 계획이다.

빈난새 기자 binthere@hankyung.com