현대차·기아 유니버설 휠 드라이브 시스템 공개, 휠 내부로 구동 부품 통합

현대차·기아는 28일 ‘유니휠 테크데이’를 개최하고 유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)을 세계 최초로 공개했다. 유니휠은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮겨 실내 공간 확대, 추가 배터리 탑재, 효율성 등을 갖춘 것이 특징이다.

유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣고 모터를 각 휠 가까이에 배치해 플랫 플로어 구성을 가능하게 한다. 또한 실내 공간을 획기적으로 확대할 수 있다. 현대차와 기아가 완전히 새로운 구조의 구동 시스템을 고안한 것이다.

유니휠 기술을 통해 새로운 실내 공간 창출, PBV와 같은 다양한 용도에 최적화된 미래 모빌리티를 구현할 수 있다. 유니휠은 중앙의 선 기어(Sun Gear)와 좌우 각 4개의 피니언 기어(Pinion Geer), 가장 바깥쪽의 링 기어(Ring Gear) 등으로 구성된 특수한 유성기어 구조다.

모터가 만들어낸 동력이 선 기어로 전달되면 피니언 기어들이 맞물려 링 기어를 회전시키고 링 기어는 휠과 연결돼 있어 휠까지 동력이 전달되는 원리다. 유니휠은 피니언 기어들이 서로 연결돼 2개의 링키지를 구성하는데, 멀티링크 매커니즘이 유니휠의 상하좌우 운동을 만든다.

두 가지 구조가 융합된 특성을 기반으로 모터에서 나온 동력을 휠까지 안정적으로 전달하면서도 노면에 따른 휠의 움직임에 자유롭게 반응할 수 있다. 참고로 기존 CV 조인트가 적용된 드라이브 샤프트는 휠의 상하좌우 움직임에 따라 동력 효율과 내구성이 하락할 수 있다.

특히 유니휠은 주행 상황에 따라 차고 조절이 가능한 전자식 에어 서스펜션과 결합되면 험로에서는 차고를 높여 안정적으로 주행할 수 있고, 고속 주행에서는 차고를 낮춰 에너지 효율과 고속 안정성을 확보할 수 있다. 또한 유니휠은 전기차의 감속기 역할도 대체할 수 있다.

기어 잇수가 적은 선 기어와 피니언 기어들이 맞물려 상대적으로 기어 잇수가 많은 링 기어를 회전시키는 구조로 압력축과 출력축 사이의 감속비를 자연스럽게 만들어 낼 수 있다. 현재 개발 중인 유니휠은 큰 감속비를 내도록 설계, 작은 모터로도 높은 토크를 구현할 수 있다.

유니휠로 4개의 휠 구동력을 각각의 소형 모터로 독립 제어해 높은 수준의 주향 및 주행 안정성을 바탕으로 토크 벡터링을 구현할 수 있다. 여기에 좌우 휠 사이 확장된 공간을 트렁크나 프렁그 등 추가 적재 공간으로 활용할 수 있다. 새로운 시트 배치도 가능할 전망이다.

반대로 배터리 탑재 공간으로 활용한다면 주행거리가 향상되는 효과도 기대할 수 있다. 즉 차체 크기를 늘리지 않더라도 대형 전기차 이상의 주행거리를 확보할 수 있는 것이다. 실내 공간 활용성도 높다. 유니휠은 작게는 4인치부터 크게는 25인치 이상의 휠에 탑재할 수 있다.

현대차·기아는 유니휠의 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 진행할 계획이다. 내구성 등을 지속 검증하고 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위해 노력할 예정이다. 유니휠 관련 특허 8건을 국내와 미국 등 주요 국가에 출원 및 등록했다.

김한솔 기자 <탑라이더 hskim@top-rider.com>