사륜구동 시스템 전동화, E-Four 시스템이란?

최근 자동차업계 트렌드는 전동화 혹은 효율성 높이기로 요약된다. 강화된 배출가스 규정을 만족하면서 기존 모델 대비 높은 성능을 담아내기 위해 전동화가 필수 요소로 자리잡았다. 특히 고객 선호도가 높아진 사륜구동 시스템에 대한 전동화는 중요한 트렌드다.

SUV나 크로스오버의 전유물이었던 사륜구동 시스템은 최근 중형차와 소형차에까지 확대되는 추세다. 과거의 파트타임 사륜구동 시스템이 험로주행을 위한 장비였다면, 최근의 올타임 사륜구동 시스템은 온로드 주행에서의 안정성을 높이는 핵심 요소로 부상했다.

일반적인 양산차에서 사륜구동 시스템은 전륜구동(FF) 혹은 후륜구동(FR) 시스템을 기반으로 한다. 여기에 구동장치를 추가해 상시 혹은 필요시 구동력을 네바퀴에 전달한다. 노면에 대한 그립이 향상되지만, 필연적으로 발생되는 문제는 연료소비 효율성의 저하다.

엔진의 힘을 바퀴에 전달하는 과정이 복잡해지면서 손실이 발생되고, 저부하 주행이나 타력주행에서 발생되는 퓨얼컷 발생 빈도가 줄어들면서 연비는 낮아진다. 최근 이같은 문제를 해결하기 위해 선택적으로 동력을 완전히 차단하거나 전기모터를 추가 적용한다.

전기모터를 통한 사륜구동화의 선도 기업은 토요타와 렉서스다. 다른 브랜드에서도 선행 개발이 이뤄지고 있지만, 전동식 사륜구동 내연기관 양산차를 출시한 곳은 전무하다. 토요타와 렉서스에서는 E-Four 시스템이라는 명칭으로 크로스오버와 SUV에 적용하고 있다.

E-Four 시스템은 하이브리드 모델에 특화된 방식이다. 기존 하이브리드 모델의 2-전기모터, 1-엔진 구성에 후륜축에 전기모터를 추가해 총 3개의 전기모터로 구성된다. 후륜축의 전기모터는 가속시에는 힘을 더하고, 감속시 추가 회생에너지를 만들어 효율성을 높인다.

E-Four 시스템의 강점은 연비를 통해 확인할 수 있다. 대형 SUV 렉서스 RX 450h의 복합연비는 12.8km/ℓ, 중형 SUV 렉서스 NX 300h 12.0km/ℓ, 크로스오버 렉서스 UX 250h 15.9km/ℓ로 정숙한 가솔린엔진과 사륜구동 조합으로 디젤차 이상의 효율을 보인다.

또한 사륜구동 차량의 경우 엔진에서 후륜으로 힘을 보내는 길쭉한 드라이브 샤프트가 실내공간을 침범하는 것과 달리 후륜 차죽의 전기모터를 직접 구동한다. 때문에 실내공간 확보는 물론 경량화, 구동축 회전에 따른 소음과 진동을 완전히 차단할 수 있다.

미끄러운 노면을 주행하는 상황에서는 차량 상태에 따라 후륜에 토크를 최적으로 배분해 안정적인 주행이 가능하다. 언더스티어 감지시 뒷바퀴 구동력을 증가시키고, 오버스티어 발생시 뒷바퀴 구동력을 감소시켜 운전자가 의도하는 라인을 따라 주행할 수 있다.

이한승 기자 <탑라이더 hslee@top-rider.com>