현대차·기아, EV 동력계통 통합시스템 '유니휠' 공개… 車구조 혁신 기대

현대자동차·기아가 자동차 구동 부품을 새롭게 정의하는 ‘유니휠’을 공개했다. 동력계통 부품을 통합하면서 확보한 공간은 PBV(목적기반모빌리티)에 공간 확장성을 부여하고, 새로운 형태의 EV 디자인을 가능케 할 전망이다.

28일 현대차·기아는 명동 커뮤니티하우스 마실에서 유니휠 테크데이를 개최하고, 기존 차량 구동 시스템을 변화시킬 '유니버설 휠 드라이브 시스템(이하 유니휠)'을 세계 최초로 공개했다.

유니휠은 전기차 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내공간을 획기적으로 확대하는 휠 구동 시스템이다. 휠 내부에는 전기차 동력 부품인 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능이 모두 탑재됐다. 현대차·기아가 기존에 없던 완전히 새로운 구조의 구동 시스템을 고안했다는 점에서 의미가 있다.

기존에 있던 인휠 시스템과는 차이가 있다. 인휠 시스템은 모터가 휠 내부에 탑재돼 크랩 주행과 제자리 회전 등 다양한 구동 움직임을 구현한 것이 특징이다. 유니휠은 모터가 바퀴 안쪽에 각각 붙는 형태다.

유니휠의 구조는 기존 유성기어 시스템과 동일하다. 자전을 하는 선 기어와 그 주위를 회전하는 위성 기어, 외곽의 링 기어로 구성됐다. 모터에서 동력이 선 기어로 전달되면, 위성 기어들이 맞물려 휠과 연결된 링 기어로 동력을 전달하는 원리다.

기존 구동 시스템처럼 별도의 감속기를 두지 않고도 모터에서 발생한 회전을 감속시켜 높은 토크를 얻을 수 있다는 점이 특징이다. 현재 개발중인 유니휠을 큰 감속비를 내도록 설계돼 작은 모터로도 높은 토크를 구현하는 효율성도 갖췄다.

유니휠은 기존 동력전달 시스템과 달리 휠의 상하좌우 움직임에도 동력을 동일한 효율로 끊김없이 전달할 수 있다. 이는 차량의 승차감 확보와 내구성에도 도움을 주는 부분이다.

유니버설 휠 구동 시스템의 전달 효율은 모터 생성 동력의 92~95% 수준으로 드라이브 샤프트 길이에 따라 다른 기존 시스템과 주행 특성이 다르다는 것을 알 수 있다. 해당 동력 효율은 양산 휠 구동 시스템과 대등한 전달 효율로, 약 2~3% 차이를 보인다.

기술이 상용화되면 기존 구동시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용 가능해져 새로운 실내공간을 창출하는 것으로 기대된다. 다양한 용도에 최적화된 미래 모빌리티에도 활용도가 높다.

향후 플랫 플로어를 활용한 공간확장을 통해 새로운 개념의 PBV를 구현하는 데 바탕이 될 예정이다. 승객공간은 물론 적재 공간과 배터리 공간 확보에도 크게 도움이 되면서 새로운 레이아웃이 가능해졌다. 이는 곧 운전자 중심의 기존 실내 디자인의 변화도 예고된다.

각 휠마다 모터가 달려있어 고성능 차량에도 확장성이 높다. 독립 제어를 통해 주행성능을 향상시킬 수 있는 토크벡터링 기술을 고도화해 높은 출력과 조종 안정성을 확보하기에 적합하다는 평가다.

유니휠은 모든 종류의 전기차에 쉽게 적용될 수 있는 확장성뿐만 아니라, 다른 모빌리티로도 확장 가능한 유연함도 갖췄다. 휠 크기를 조절해 휠체어, 자전거, 배송로봇 등 다른 종류의 모빌리티에도 적용할 수 있다.

휠의 회전축이 이동하는 유니휠의 특성을 이용해 계단을 에스컬레이터처럼 오르는 모빌리티도 가능하다. 현대차·기아는 장애인 등 교통약자의 이동 제약을 해소하기 위해 유니휠을 활용한 계단 주행을 차기 과제 1순위로 개발하겠다고 전했다.

다만 유니휠 시스템은 아직 개선해야 할 부분이 많은 선행 기술로, 당장 상용화에 이르기는 어려울 전망이다. 양산차를 활용해 유니휠 시제품을 적용하며 검증하는 단계로, 내구성과 안전성 등 시뮬레이션을 통해 발생할 것으로 예상되는 문제점을 사전에 방지하고 있다.

박종술 현대차·기아 선행기술원 수석연구위원은 “유니휠은 모터 소형화와 공간 최적화를 중점으로 휠과 모터를 분리해 승차감과 모터 내구성을 확보했다”며 “현재 기술이 태동한지 2년 반 정도로, 기술 완성도를 높이는 데 집중하겠다”고 말했다.