전기 동력계에 ‘믹스 앤 매치’가 좋은 아이디어인 이유는?
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전기 동력계에 ‘믹스 앤 매치’가 좋은 아이디어인 이유는?
  • 제시 크로스(Jesse Crosse)
  • 승인 2020.02.19 13:54
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통합 플러그 앤 플레이 방식 전기 구동계는 전기차 가격을 더 합리적으로 만들 것이다

전기차로 이윤을 남기면서도 더 많은 사람이 살 수 있는 값에 내놓는 일은 자동차 업계가 직면하고 있는 중요한 도전과제 중 하나다. 현재 상태로는 배터리 비용에 관한 부분까지 확대되기는 어려운 상황이지만, 아키텍처와 동력계 등 다른 영역에서는 대부분 부품들을 서로 다른 형태로 구현하는 데 쓸 수 있는 모듈식 유닛으로 통합함으로써 비용을 절약할 수 있다. 폭스바겐의 모듈형 전기 구동 매트릭스(MEB)는 차체와 섀시 아키텍처뿐 아니라 구동계를 포함하는 플랫폼 전체를 설명하기에 좋은 예다.

폭스바겐의 새로운 EV 제품군 중 첫 번째로 출시될 예정인 ID 3은 ‘APP310’이라는 이름의 일체형 구동 모듈에서 힘을 얻는다. APP는 이 모듈이 뒤 차축에 가로 방향으로 설치된다는 뜻이고, 310은 310Nm(31.6kg·m)의 토크를 나타낸다. 이 모듈은 ID 3에서 204마력의 최고출력을 내고 완전한 플러그 앤 플레이 방식(외부 전원으로 충전한 전기 에너지만으로 달리는 방식) 동력계다.

전통적 내연기관 동력계는 엔진, 변속기, 디퍼렌셜이 있는 최종 구동장치로 구성된다. 앞바퀴굴림 차에서는 최종 구동장치가 대개 변속기에 통합되어 있지만, 뒷바퀴굴림 차에서는 뒤 차축에 설치된다.

부품들을 파생 모델에 알맞게 어느 정도 조합해 구성할 수 있기는 하지만(같은 엔진에 변속기와 최종 구동장치를 달리 구성하는 등), 전기 구동장치에서는 같은 방식으로 통합되지 않는다. 가솔린이나 디젤엔진은 일반적으로 자동차 제조업체가 만들지만, 변속기는 ZF, 게트락(Getrag), 아이신 AW(Aisin AW) 같은 업체에서 공급받은 것일 수 있다. APP310은 유럽과 북미 시장용을 독일 카셀(Kassel) 공장에서, 중국 시장용을 톈진(天津)에서 생산한다. 또한, 폭스바겐은 연간 50만 대까지 생산할 계획이다.

교류 모터/제너레이터(전기 기계)는 강력한 영구자석이 내장된 회전자(회전을 통해 구동력을 만들어내는 부분)와 그 주변을 감싸는 고정자(고정된 부분)로 이루어진 동기식 영구자석 브러시리스 모터를 말한다. 폭스바겐이 ‘헤어핀 기술’이라는 이름을 붙인 고정자는 코팅한 프레임에 구리선을 감아 만든 것으로, 회전 자기장을 만든다. 회전자와 고정자의 양극은 서로를 끌어당기고 회전자는 비동기식 모터처럼 끌려가듯 움직이지 않고 자기장의 회전에 맞춰 회전한다. 미리 성형한 평평한 구리 코일은 구리선을 감아 만드는 일반적인 코일보다 더 큰 토크 밀도를 만들어 낸다. 회전자와 고정자 모두 폭스바겐이 잘츠기터(Saltzgitter)에 있는 부품 공장에서 자체 생산한다.

로터는 일체형 1단 감속 기어박스를 구동하는데, 이처럼 토크가 강력하고 회전 속도가 느린 모터에는 이 기어박스면 충분하다. 더 작은 고회전형 모터들에는 대개 다단 기어박스가 필요하다. 전기 구동계에 중요한 또 다른 부품인 인버터는 배터리의 직류 전류를 전기 모터에 필요한 교류로 바꿔주고 그 반대 기능도 하는 것으로, 이 역시 장치에 통합되어 있으며 모터 위에 놓인다. 통합 구동장치를 차에 조립하는 일은 비교적 단순하지만, 그와는 별개로 작고 가볍기도 하다. 90kg에 불과한 전체 무게는 전기 모터와 인버터, 변속기를 모두 개별 장치로 만드는 것보다 훨씬 더 가벼울 것이다. 

 

쓰레기의 환생

르노는 낡은 안전벨트, 직물 찌꺼기, 재활용한 플라스틱 병뚜껑으로 만든 새로운 직물 제품을 개발했다. 일명 ‘카드 실’은 8m2에 이르는 르노 조에의 실내를 덮는 데 쓰일 예정이고, 탄소배출량이 통상적인 내장재 대비 60%나 줄어든다고 한다.


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