[전문가기고] EV 게임체인저 될 전기이륜차용 7단 자동변속기

최근 전기차의 화두는 '반값 전기차'다. 배터리 가격을 중심으로 신공법이 가미되면서 더욱 낮은 전기차 가격을 촉구하고 있다. 물론 전기차는 본격 보급된 지 10년이 채 안 돼 신기술 측면에서 개임체인저급 기술이 더 보완돼야 한다. 

특히 ‘전기차 캐즘’으로 인한 판매 감소의 가장 큰 이유는 전기차 가성비가 떨어진다는 점이다. 이를 극복할 수 있는 핵심적인 기술 중 하나가 전기차용 자동변속기 개발이다. 전기차용 자동변속기 개발 시장에서 가장 두각을 드러내는 기업은 미국 중·대용량 자동차에 탑재하는 자동변속기 전문 기업인 '이튼'이다. 약 7년 전부터 본격 개발해 현재 중형 전기상용차에 탑재하는 4단과 6단 자동변속기와 대용량 전기차에 탑재하는 4단 자동변속기가 개발됐다. 모두 양산형에 가까운 수준이다. 중·대용량 전기차용 자동변속기는 기존 헬리컬 기어를 이용한 AMT(Automated Manual Transmission)를 기반으로 응용한 모델이다. 

전기버스나 전기트럭, 전기트레일러 등에 응용하는 변속기는 모터의 용량이나 운행 특성 등을 고려하면 기존 시스템을 활용해 개발할 수 있다. 하지만 일반 전기차용 자동변속기는 기존 내연기관차용 변속기 기술을 응용할 수 없는 만큼 기술 난도가 높은 편이다. 전기차용 변속기는 수십 년간 처음부터 개발해 현재의 내연기관차용 자동변속기 10단까지 왔던 모든 과정을 다시 거쳐야 한다는 의미다. 

국내 벤처기업인 바이젠은 지난 11년간 전기이륜차용 7단 자동변속기를 연구해왔다. 인도네시아와 인도 등 여러 제작사에서 별도로 시험해 최고의 결과를 도출한 모델로 평가된다. 이 변속기를 탑재하면 기존 전기이륜차의 주행거리가 최소 30% 이상 늘고 모터의 온도가 60도를 넘지 않는다. 냉각장치 제거 등 1석10조의 효과도 나타낸다. 

7단 자동변속기의 장점은 무궁무진하다. 자동변속기 중간에 하나의 센터 축을 중심으로 회전하는 축에 따라 기어를 물리는 걸쇠가 돌출되면서 연결되는 만큼 불필요한 에너지 낭비가 없고 편하게 단수를 높일 수 있다. 특히 일반 전기차에 적용하면 앞뒤 2개의 모터를 중심으로 앞뒤를 나눠 각각 홀짝으로 적용해 밀어주고 당겨주는 효과를 기대할 수 있다. 앞 축에는 모터와 함께 3·5·7단으로 장착하고 뒤쪽 모터에는 함께 2·4·6단으로 동작되도록 변속기를 설치하는 방법이다.  

이 변속기의 또 다른 장점은 가격이 저렴하다는 것이다. 경·박·단·소형에 가격까지 경제적이어서 효율이 30% 이상 높아진다. 크기도 작아 이륜차와 각종 전기차에 적용될 수 있다. 

반면 일반 내연기관차용 자동변속기는 내부의 각종 액튜에이터와 유기적인 각종 부품의 유동성을 위해 에너지가 적지 않게 소요된다. 비용도 고가이고 엔진 이상으로 복잡한 구조를 가지고 있다. 이와 달리 전기차용 7단 변속기는 센터축의 걸쇠를 움직이기 위한 5와트(W)급 모터에만 에너지를 공급하는 만큼 거의 에너지 소모가 없다. 

올해 말부터 양산형 전기이륜차용 7단 변속기가 제작돼 인도네시아로 수출될 예정이다. 중국 등 다른 전기이륜차와 전기차 제작사에 공급되면 1~2년 내에 양산형 모델 출시도 가능해질 것으로 보인다. 이 기술은 반값 전기차를 실현할 게임체인저급 기술로 자리매김할 것으로 예상된다. 국내 기업들이 미래 시장을 이끌 이 같은 핵심 기술을 확보하는 데 더욱 속도를 낼 필요가 있다. 
 

김필수 대림대 미래자동차공학부 교수 [사진=김필수 자동차연구소]