김 필 수 (김필수 자동차연구소 소장, 대림대 교수)
전기차의 최근 화두는 '반값 전기차'다. 작년 후반부터 전기차 판매가 주춤한 이유는 바로 전기차의 가성비가 하이브리드차 대비 떨어진다는 것이고 각종 부족한 조건 중 가장 핵심이 바로 전기차의 가격 조건일 것이다. 즉 '반값 전기차'의 구현은 결국 내연기관차와 같은 가격대를 유지한다는 뜻으로 이를 위한 각종 신기술 개발과 공정상의 비용을 줄여서 낮은 전기차 가격을 맞추는 데 초점이 있다고 할 수 있다.
이를 위해서는 낮은 배터리 가격은 기준으로 각종 신기술이 요구되는데 가장 핵심적인 게임체인저 기술이 바로 전기차용 다단 자동변속기의 개발이다. 지난 수년간 필자는 다양한 매체를 통해 전기차의 자동변속기 필요성을 언급했고 실제로 최근 변속기를 탑재한 양산형 전기차가 출시되면서 그 필요성은 더욱 부각되고 있다고 할 수 있다.
전기차용 변속기 개발에는 필수적인 조건들이 많이 있는 만큼 쉽게 적용하기 어렵다고 할 수 있다. 특히 이동으로 인한 안전성이 가장 중요한 요소인 만큼 운행 도중에 고장 등으로 문제가 발생할 경우 치명적인 문제가 발생하는 만큼 내구성은 기본적인 조건이다. 기본적으로 5년, 10만Km는 기본적인 전기차 무상기간으로 중요한 의무이기 때문이다. 아마도 전기차에 안착되기 위해서는 개발을 해놔도 실질적인 테스트를 고려하면 수년이 소요될 것으로 예상된다. 특히 전기차는 향후 모듈 형태로 장착되면서 변속기도 모듈형태로 진행될 가능성이 크다. 즉 단품 형태의 변속기 시스템으로 구축돼야 한다는 것이다.
물론 이미 전기이륜차용 7단 자동변속기를 개발한 한국의 벤처기업의 경우는 이미 많은 테스트를 여러 제작사에서 진행해 양산형으로 공급될 만큼 일반 전기차 적용은 생각 이상으로 기간이 많이 소요되지 않을 가능성이 있다.
전기차에 탑재되는 자동변속기의 또 다른 조건은 전기차의 구조적인 부분이 유압을 멀리하고 전기에너지를 기본적으로 사용하는 특성상 전동화가 기본일 것이다. 특히 모터와 직접 연결되는 구조상 공간적으로 확보할 수 있는 영역이 많지 않다는 것이다. 전기차는 보편적인 일반형의 경우 하나의 모터만을 사용하고 어느 정도 성능이 필요한 모델에는 2개의 모터를 사용하는 만큼 각각의 모터에 변속기를 어떻게 연결하는 가도 중요한 과제다.
여러 가지 방식이 도입될 가능성이 크지만 해당 벤처기업이 제시한 각 축에 홀짝 형태로 장착하는 방법도 좋은 방법일 것이다. 어떠한 방식이어도 결국 공간 확보를 위한 방법을 고민하고 특히 전기차 전용 플랫폼 설계에서 최적의 상태를 찾아야 한다는 것이다.
공간이 적다는 것은 부품수가 그리 많지 않으면서 유기적으로 다단으로 동작되는 새로운 특성이 요구된다. 공간과 부품수는 물론 가격도 고민되는 모두가 장점으로 무장된 변속기이어야 한다는 뜻이다.
장착되는 자동변속기의 가격도 변수다. 얻는 효율과 각종 장점이 있어도 결국 비용이 높으면 전기차의 가격도 크게 높아지는 만큼 그림의 떡이 되기 때문이다. 결국 변속기의 가격을 경제적으로 구현하는 조건은 앞서 언급한 각종 조건과 함께 핵심적인 조건이 된다.
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