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아반떼 크기, 팰리세이드급 공간 가능하게 만드는 이것의 정체

다키포스트
2021.06.09. 14:52:04
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자동차 제조사들은 신차를 개발할 때 어떤 부분을 중요하게 볼까요?

어느 것 하나 뺄 게 없겠지만 저는 공간성과 효율성이 중요하다고 봐요. 비슷한 급의 경쟁 차보다 최대한 넓게 만들고 같은 힘으로 더 멀리, 더 잘 굴러가게 만들어야 저나 여러분 같은 소비자들이 지갑을 쉽게 열 테니까요.


쉽게 말해서 이런 요소들이 상품성을 열정하는 핵심 요소라는 거죠.


전기차 분야는 이런 경쟁이 더 심해요. 배터리 성능은 지금 기술론 한계에 도달하기 직전이고, 디자인도 서로 미래를 외치다 보니 슬슬 같아지고 있어요. 밋밋한 실루엣에 요상한 전면 디자인, 기다란 디스플레이가 대표적인 예시죠.

특히 상위권 제조사들이 자동차의 기본 스펙을 결정하는 전기차 플랫폼으로 승부수를 띄우다 보니 성능, 디자인, 공간성 등이 죄다 상향 평준화됐어요.

 

그러면 전기차는 더 이상 발전할 수 없는 걸까요? 그건 아니라고 봐요. '인-휠 시스템'이라는 기술이 있거든요.

 

이번 콘텐츠의 주제인 인-휠 시스템은 자동차 제조사들의 영원한 과제인 '공간'과 '효율성'을 최대한 뽑아내는 거에 대한 완벽한 해답을 제시합니다. '성능'은 덤이고요.

 

처음엔 이게 가능할까 싶었는데, 이제는 실제로 적용된 사례도 있고, 이거만 완성하면 자동차 업계가 완전히 뒤집어질 거라고 하죠. 그래서 이번 내용에서는 자동차 제조사들이 전기차의 최종 목적지라고 믿는 인-휠 시스템이 무엇인지 간단히 알아보겠습니다.

요즘 길거리에서 자주 보이는 전동 킥보드, 전동스쿠터에도 인-휠 시스템이 들어가 있어요. 딱 봐서는 "어디에 들어가 있는 거야?"라고 하기 쉬운데 사실 바퀴 안에 다 들어가 있습니다. 전동 킥보드 같은 경우 보통 뒷바퀴에 모터, 감속기 들이 들어가 있죠. 자동차는 브레이크와 서스펜션이 인-휠 시스템 어셈블리에 같이 포함되죠.

ⓒ Protean Electric

즉, 인-휠 시스템이란 바퀴 안에다가 굴러가는데 필요한 부품을 죄다 욱여넣어서 하나로 만드는 기술을 의미해요. 작은 공간에 부품들을 넣는 게 쉽지는 않아 보이죠? 실제로 어려워요.


근데 이 기술이 처음 적용된 건 100여 년 전이에요. 누가 했냐고요?

 

포르쉐 창립자이면서, 폭스바겐 비틀의 아버지이고, 하이브리드 시스템과 전기차를 개발했던 페르디난트 포르쉐 박사입니다.

웰링턴 애덤스의 인-휠 시스템 특허

사실 포르쉐 박사는 최초로 인-휠 시스템을 가지고 자동차를 만든 인물이고, 진짜 원조는 미국의 웰링턴 애덤스라는 사람이 13년 전에 포르쉐 박사보다 먼저 개발했습니다. 미국 특허도 있어요.

 

아무튼 포르쉐 박사는 19세기 말에 바퀴 안에다가 모터를 넣을 생각을 했어요. 엔진이나 모터로 생성된 운동 에너지를 바퀴로 보낼 때 동력 손실이 생기니, 모터로 바퀴를 다이렉트로 굴려보겠다는 생각을 한 거죠.

십자드라이버 길이가 긴 것과 짧은 것 중에 짧은 게 더 힘 있게 돌릴 수 있는 원리랑 비슷해요. 힘이 이동하는 거리가 짧을수록 힘을 더 잘 이용할 수 있는 거죠.

Lohner Porsche Mixte Hybrid

포르쉐 박사가 개발한 인-휠 시스템이 들어간 차는 믹스테 하이브리드예요. 가솔린 엔진으로 전기를 만들고 배터리를 충전해서 모터를 돌리는 방식이죠. 하지만 그 당시 내연기관차 보다 비싸고 만들기도 어려워서 300 대 정도 만들고 단종되면서 이 기술은 오랫동안 잠들어 있었습니다.

 

이후 거의 100년 정도 잠잠했다가 전기차 기술이 개발되기 시작하던 90년대부터 다시 연구되기 시작했습니다. 그리고 2000년대부터 인-휠 시스템을 집어넣은 콘셉트카가 등장했어요.

ⓒ Karrmann - CC BY-SA 3.0 - Chevrolet Sequal Concept

대표적으로 GM-쉐보레의 시퀄, 미쓰비시의 MIEV, 시트로엥의 C-메티스 등이 있죠. 우리나라는 이보다 늦은 2000년대부터 정부 기관, 현대차, 기타 중소기업들이 열심히 개발하고 있어요.

인-휠 시스템은 장점이 확실한데, 우선 동력 효율이 높아요. 아까 십자드라이버 예시를 들었었죠? 같은 힘을 들였을 때 효과가 좋다는 건데, 엔진이 달린 내연기관차나 요즘 나오는 전기차보다도 더 높아요.

ⓒ Protean Electric

차마다 다르겠지만 일반적으로 내연기관차는 19%에서 30% 정도 되고, 전기차는 80% 이상이죠. 반면에 인-휠 시스템이 달린 전기차는 95%로 더 높아요. 엔진과 다르게 부품끼리 마찰이나 열로 날아가는 에너지가 굉장히 적고 바퀴 안에 모터가 다이렉트로 타이어를 굴리니, 손해 볼 일이 없기 때문이에요.

 

게다가 여러 부품들이 바퀴 안에 들어갈 정도로 작아지고, 몇몇 동력 전달 부품들이 필요 없어서 차 무게가 가벼워진다는 장점도 있어요. 그래서 같은 배터리를 달아도 전비가 높아서 더 멀리 갈수 있습니다.

장점은 이것만 있는 게 아니죠. 네 바퀴가 각각 따로 움직일 수 있어요 모터 같은 구동계 부품들이 바퀴 안에 들어가 있어서 걸리적거릴 게 없거든요. 그래서 제자리 회전도 가능하고 90도 직각 이동 같은 말도 안 되는 움직임이 가능해요.


길가에 주차할 때 앞으로 갔다가 후진할 필요 없이 주차공간 옆에 선 다음 옆으로 스르륵 들어가는 상황을 기대할 수 있는 거죠. 참고로 아~주 오래전에 자동차 뒷면에는 제자리 회전 기능이 있었는데, 트렁크 공간을 차지하니 사라졌다가 거의 70년 만에 부활한 셈이네요.

 

특히 바퀴마다 모터가 달려 있다 보니 주행성능도 정말 좋아요.


생각해 보세요 사람이 두 발로 달릴 때 보다 동물들이 네발로 뛰는 게 더 빠르죠? 인-휠 시스템도 마찬가지예요. 네 바퀴 모두 모터가 들어가 있어서 합산 토크와 마력이 높죠.


그럼 얼마나 높을까요? 제가 예시를 하나 보여드릴게요. 프로테안이라고 인-휠 시스템 개발사가 있는데, 여기서 연구 중인 모델은 인-휠 모터 4개로 합산 마력 430 PS - 합산 토크 127 kgf · m를 뽑아냅니다. 100토크 이상이라니… 부가티나 페라리, 파가니 같은 슈퍼카 브랜드랑 맞먹는 성능인데, 이거 감당이 될까요?

 

자, 인-휠 시스템의 효율과 성능이 좋다는 건 알았습니다. 근데 이게 다일까요? 아니죠, 공간도 기존 자동차들 보다 더 잘 뽑아낼 수 있어요.

 

엔진룸에 있던 모터가 바퀴 안으로 가서 이 공간이 비게 돼요. 그래서 빈 공간에 탑승공간을 추가하거나, 트렁크를 넓힐 수 있죠. 여기다 스케이트보드처럼 평평한 전기차 플랫폼이 추가하면 지금의 자동차에선 절대 볼 수 없는 디자인이나 공간성을 기대할 수 있죠.



이런 걸 가장 잘 보여주는 예시로 현대차의 컨셉카 엘리베이트가 있어요. 아마 뉴스나 기사로 보셨던 분들도 계실 텐데, 평소에는 도로를 주행하다가 구조요청이 들어오면 숨어있던 다리를 쭉 뻗고 도로가 아닌 지형을 걸어갑니다. 되게 특이하죠?

 

이게 가능한 게 바퀴마다 인-휠 시스템이 들어가 있어서 그래요. 원래 자동차와 다르게 동력 전달 부품이 필요 없고 바퀴 쪽에 파워 트레인을 몰아넣으면 되니, 상상했던 걸 그대로 구현할 수 있는 겁니다.


그밖에 엔진룸이 없어서 실내도 아주 넓게 활용할 수 있어요. 좀 과장해서 말하면 아반떼 수준의 크기로 팰리세이드급 공간을 기대할 수 있습니다. 이미 요즘 나오는 전기차들만 봐도 크기에 비해 공간이 넓은데, 인-휠 시스템이 보편화되면 '극한의 공간성'을 경험할 수 있을 거예요.

인-휠 시스템이 참 좋은 기술이란 건 알겠는데, 전동 스쿠터나 전동 킥보드 말고는 이 기술을 사용한 차를 보기 힘들죠? 여기엔 그만한 이유가 있어요. 만들기 어렵거든요.

 

생각해 보세요 커 봐야 20인치쯤 되는 타이어에 모터와 브레이크, 감속기, 회생제동 장치를 넣는 게 쉬운 일일까요? 게다가 부품들이 작지만 차 무게를 감당할 만큼 튼튼해야 되고 성능도 좋아야 돼요.


말이 쉽지 이걸 완벽하게 해결한 제조사가 없어서, 테스트카는 있어도 제대로 된 양산차를 볼 수가 없어요.


현대차 같은 경우 덩치가 큰 전기버스 일렉시티에 인-휠 시스템을 넣어서 양산에 성공하기는 했는데… 안에 넣었던 부품이 갈려 나가는 문제가 생겨서 무상수리가 이뤄지고 있죠. 이런 리스크 때문에 아직은 시기 상조라는 평가가 많아요. 언젠간 해결되겠지만…

하지만 시간이 지날수록 관련 기술이 업그레이드되고 있고, 세계적으로 해마다 시장규모가 30%~40% 가까이 성장하고 있어서 2025년쯤 인-휠 시스템을 단 전기차를 볼 수 있을 거라는 전망이 지배적입니다. 

 

극한의 효율, 극한의 공간성, 슈퍼카 뺨치는 성능.

이 모든 걸 거머쥘 첫 제조사는 어디가 될까요? 


물론 배터리 성능도 뒤따라 줘야겠지만, 비슷한 시기 전고체 배터리의 등장이 예정되어 있는 만큼 지금보다 더 혁신적인 전기차의 등장을 기대해도 좋을 것입니다.

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