"구동 부품 바퀴 안으로"…현대차·기아, '유니버설 휠 드라이브 시스템' 공개

현대자동차·기아가 차량 구동에 필요한 부품을 휠 내부에 통합하는 새로운 구동 시스템인 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)'을 28일 공개했다.

유니휠은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간을 획기적으로 확대하는 기능 통합형 휠 구동 시스템으로, 현대차·기아가 기존에 없던 새로운 구조의 구동 시스템을 고안했다는 점에서 의미가 있다고 회사 측은 설명했다.

기존 내연기관 차량은 엔진과 변속기를 거친 동력이 드라이브 샤프트, 등속(CV(Constant Velocity) 조인트를 통해 바퀴로 전달된다. 전기차 역시 엔진과 변속기가 모터, 감속기로 대체됐을 뿐 구동 전달 시스템은 동일하다.

유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고, 모터를 각 휠 가까이에 위치시킴으로써 플랫 플로어(Flat-Floor) 구성을 가능하게 한다. 이 기술이 적용되면 기존 구동시스템이 차지하던 공간을 자유롭게 활용할 수 있어 새로운 실내 공간을 창출하는 것은 물론 목적 기반 차량(PBV(Purpose Built Vehicle)와 같은 다양한 용도에 최적화된 미래 모빌리티를 실현할 수 있다.

◆유니휠, 유성기어·멀티링크 메커니즘 통해 CV조인트·감속기 기능 모두 수행

현대차∙기아가 공개한 유니휠은 중앙의 선 기어(Sun Gear)와 좌우 각 4개의 피니언 기어(Pinion Geer), 그리고 가장 바깥쪽의 링 기어(Ring Gear) 등으로 이루어진 특수한 유성기어 구조다. 모터가 만들어낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고, 링 기어는 휠과 연결되어 있어 최종적으로 휠까지 동력이 전달되는 원리다. 

이러한 두 가지 구조가 융합된 특성을 기반으로 모터에서 나온 동력을 휠까지 안정적으로 전달함과 동시에 노면에 따른 휠의 움직임에 자유롭게 반응할 수 있다. 유니휠은 휠의 어떤 움직임에도 동력을 거의 동일한 효율로 전달할 수 있어 높은 내구성과 승차감을 확보할 수 있다. 무엇보다 유니휠은 전기차의 감속기의 역할을 대체한다. 

◆ 휠과 휠 사이 구동 부품 공간 확보 

유니휠의 가장 큰 특징은 기존에 사용할 수 없었던 공간을 활용할 수 있다는 점이다.

유니휠은 기존 구동 시스템의 CV 조인트와 드라이브샤프트, 감속기의 기능을 휠 안에 넣고 동시에 휠 사이에 자리하던 모터를 소형화해 각 휠에 직결함으로써 공간 활용성을 크게 확장한다. 이에 따라 기존의 차량 레이아웃에서는 상상할 수 없었던 새로운 시도가 가능해진다.
 
먼저 좌우 휠 사이 확장된 공간을 트렁크나 프렁크 등 추가 적재 공간으로 활용할 수 있다. 운전자를 중심으로 설계된 지금의 좌석 배치를 탈피해 완전자율주행 시대에 대비한 새로운 디자인도 가능하다. 주행거리뿐 아니라 고객 탑승공간도 크게 늘어날 것으로 기대된다.

유니휠의 이러한 특징은 높은 공간활용성과 저상화 설계를 추구해야 하는 PBV에 활용될 경우 더 큰 진가를 발휘할 것으로 보인다.

현대차·기아는 유니휠과 관련된 특허 8건을 국내와 미국, 유럽 등 주요 국가에 출원 및 등록했다.

유니버설 휠 드라이브 시스템 모듈 [사진=현대자동차]