현대차-기아가 서울에서 열린 '유니 휠 테크 데이'에서 유니버설 휠 드라이브 시스템인 '유니 휠'을 최초 공개했다. 기존 구동 시스템의 패러다임을 바꾸는 '유니 휠'은 미래 모빌리티 기기 설계에 혁신을 가져올 전망이다.
유니 휠은 주요 구동계 부품을 휠 허브 내 빈 공간으로 이동시켜 전기차(EV) 내부 공간을 획기적으로 개선한 기능 통합형 휠 구동 시스템이다. 이를 위해 현대차-기아는 완전히 새로운 구조의 구동 시스템을 설계했다.
내연기관 차량의 동력은 엔진에서 변속기를 거쳐 드라이브 샤프트와 등속 조인트(CV)를 통해 바퀴로 전달된다. 전기차에서는 엔진과 변속기가 모터와 감속기로 대체되지만 바퀴에 동력이 전달되는 최종 방식은 동일하다.
유니 휠은 전기차의 감속 기어를 휠 허브 내부로 이동시켜 소형 개별 모터를 각 바퀴에 가깝게 배치하고 드라이브 샤프트의 길이를 줄임으로써 새로운 가능성을 열고 평평한 바닥 구성을 가능하게 한다.
이 시스템은 기존 구동 시스템에 비해 훨씬 더 많은 실내 공간을 확보할 수 있어 목적 기반 차량(PBV)과 같은 다양한 애플리케이션에 최적화된 미래 모빌리티 제품을 구현할 수 있다.
현대자동차그룹 선행기술원 박종술 수석연구위원은 "미래 모빌리티 시장의 판도를 바꿀 수 있는 혁신적인 아이디어를 선보이게 되어 기쁘다"며 "고객들이 전혀 다른 새로운 방식의 모빌리티를 경험할 수 있도록 기술을 완성해 나가겠다"고 말했다.
신기술을 통한 미래 모빌리티의 진보
최근 전동화, 자율주행, 커넥티비티 기술의 발전은 모빌리티 제품을 생활 공간으로 변화시키고 있다. 현대차-기아는 미래 자동차 아키텍처에서 공간 활용성에 중점을 두어 더욱 풍부한 사용자 경험을 제공하겠다는 목표다.
유니 휠은 중앙에 선 기어, 양쪽에 4개의 피니언 기어, 그리고 이를 둘러싼 링 기어로 구성된 특수 유성 기어 구조다. 모터에서 생성된 동력은 선 기어로 전달되고, 선 기어는 다시 피니언 기어와 맞물려 링 기어를 회전시킨다. 이 기어를 바퀴에 연결하여 차량을 구동시킨다.
유니 휠의 피니언 기어는 서로 연결되어 두 개의 링키지(Linkage)를 형성하며, 이 멀티 링크 메커니즘을 통해 서스펜션의 상하좌우 운동을 가능하게 한다.
일반 CV 조인트를 사용하는 기존 구동 시스템은 울퉁불퉁하고 기복이 심한 노면을 주행할 때 구동축의 휨 각도가 증가하기 때문에 효율성과 내구성이 떨어진다. 유니 휠은 휠의 움직임에 관계없이 거의 동일한 효율로 동력을 전달할 수 있어 높은 내구성과 승차감을 보장한다.
주행 상황에 따라 차고를 조절할 수 있는 전자식 에어 서스펜션과 함께 사용하면 험로 주행 시 차고를 높여 차량을 안정화하거나, 고속 주행 시 차고를 낮춰 파워와 안정성을 향상시킬 수 있다.
감속 기어를 휠 허브로 옮긴 유니 휠의 높은 감속비는 상당한 토크 출력을 제공하고 더 콤팩트한 전기 모터를 사용할 수 있다. 최대 4개의 효율적인 전기 구동 장치를 독립적으로 제어할 수 있는 유니 휠은 또한 전례 없는 수준의 토크 벡터링을 통해 역동성을 높이고 높은 수준의 조향 및 주행 안정성을 제공할 수 있다.
더 높은 효율성, 더 넓은 실내 공간
유니 휠 콘셉트는 이전에는 사용자가 사용할 수 없었던 차량 내부 공간을 확보한다. 구동 시스템의 많은 부품을 휠 허브로 재배치하고 성능에 영향을 주지 않으면서 전기 모터를 다운사이징할 수 있다. 차체 내에서 확보한 추가 공간을 더 큰 트렁크 또는 '프렁크'와 같은 추가 화물 공간으로 활용할 수 있다.
또한 운전자 중심으로 설계된 기존의 좌석 배치에서 벗어나 완전자율주행 시대에 걸맞은 새로운 실내 레이아웃과 디자인을 만들 수 있다. 이러한 공간을 활용하여 배터리 용량을 개선하면 주행 거리도 향상되어 차량의 물리적 크기를 늘리지 않고도 대형 전기차의 주행 거리를 확보할 수 있다.
유니 휠을 통한 개발로 승객 공간도 크게 늘어나게 된다. 전기차 배터리는 일반적으로 차체 하단에 위치하기 때문에 차체 높이를 높여야 하고, 배터리 부피만큼 승객 공간이 줄어드는 경우가 많다. 하지만 유니 휠은 배터리 패키징을 최적화하여 승객 공간 손실을 최소화한다.
현대차-기아는 유니 휠의 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증하고 있으며, 향후 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정이다.
현대차-기아는 유니 휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원 및 등록했다.
