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전기차 미래, 전용 변속기가 좌우한다(1)

김필수 대림대 교수

기호일보 webmaster@kihoilbo.co.kr 2019년 05월 21일 화요일 제11면

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▲ 김필수 대림대 교수
지난 120여 년 동안 자동차는 내연기관차 중심으로 개발 보급돼 왔다. 특히 연비와 환경이라는 두 마리 토끼를 잡기 위해 다양한 기술개발을 이어왔고 이는 선진 글로벌 메이커로 진입하는 기술 장벽으로 나타났다.

 그러나 내연기관차는 석유자원 자체가 가진 에너지의 10% 미만의 에너지만을 바퀴에 전달될 정도로 비효율적이고 내연기관이 가진 한계로 인한 유해 배출가스 감소에도 문제가 있어서 완전한 친환경차로 가기 위해서는 분명히 한계가 크다. 내연기관을 덜 활용하고 배터리의 전기에너지를 효율적으로 병합 사용하는 하이브리드차도 한계는 역시 있다. 이 중 내연기관차의 자동변속기는 엔진의 힘을 최적으로 바퀴에 전달하는 핵심 부품으로 엔진과 함께 글로벌 메이커와의 차별화를 만드는 핵심 노하우라 할 수 있다.

변속 시점에 발생하는 충격을 최소화하고 승차감을 높이며, 동시에 효율과 연비를 최상위로 끌어올려야 하며, 무게는 가볍고 내구성은 높은 가성비 좋은 자동변속기 구현은 중요한 과제였다. 이러다 보니 10단 변속기라는 최고의 변속기가 탑재될 정도가 됐으나 현재의 변속기는 너무 복잡하고 가격도 높으며, 구조적인 부분도 분해를 후회할 정도로 융합적인 부분이 강조된 첨단 장치가 됐다. 지금의 자동변속기는 그래서 최적의 모델이 됐지만 앞서 언급한 바와 같이 각종 악재가 누적된 장치라고 할 수 있다. 내연기관차의 엔진과 자동변속기는 한계에 와 있다는 뜻이기도 하다.

 최근 내연기관차를 대신하는 무공해자동차인 전기차가 득세하고 있다. 이미 글로벌 메이커뿐만 아니라 글로벌 기업들이 전기차 생산 또는 관련된 기술을 개발 보급하고 있으며, 또 하나의 미래 먹거리인 자율주행차와 더불어 차별화 전략에 나서는 부분은 가장 주목할 부분이 아닌가 확신한다. 이제는 수년 내에 보조금 없이 다양한 민간 비즈니스 모델이 수면 위로 본격적으로 올라올 것으로 확신하고 있을 정도이다. 즉 경쟁력 높은 전기차 개발 생산이 메이커의 생존에 가장 큰 영향을 주기 시작했다는 것이다.

 그러나 아직 전기차는 내부적으로 각종 문제점에 봉착하고 있다. 겉으로 보기에는 충전 인프라 보급과 주행거리 등이 만족할 만한 수준으로 올라가고 있다고 할 수 있으나 전체 전기차 가격의 약 40%에 이르는 배터리 가격과 비효율적인 설계로 인해 낭비요소가 매우 크다. 앞서 언급한 120여 년의 내연기관차의 완벽한 조화가 아니라 이제 탄생한 신생 기술이라 할 수 있기 때문이다. 물론 전기차 역사는 내연기관차보다 길지만 본격적으로 기술 개발이 이뤄진 것은 10여 년 정도이기 때문이다. 가장 큰 문제는 배터리 용량이 전기차가 발휘하는 운영 특성에 비해 너무 높다는 뜻이고 내부적인 에너지 낭비로 인해 무겁고 연비는 떨어지며, 가격을 높이고 전체적인 경쟁력을 낮추는 문제가 크다는 것이다.

 현재의 전기차는 높은 비율의 배터리 용량을 싣고 과도한 모터를 활용해 저속과 고속 영역을 무리하게 지배하다 보니 과열과 에너지 낭비 등 비효율적인 낭비요소가 곳곳에 숨어 있다. 내연기관차 대비 몇 배 높은 효율이라 하고 있으나 이 효율도 상당히 비효율적이어서 향후 기술개발을 통해서 지금보다도 크게 개선해야 하는 숙제를 안고 있다.


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