일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.1.16

CES 2023
스즈키, EV용 변속기 개발
포르셰와 다른 착안점

일본의 소형차 전문 자동차 회사인 스즈키가 전기자동차(EV)에 변속기를 탑재하는 것을 검토하기 시작했다. 양산차에 탑재하는 시기는 미정이라고 한다. 하지만 경차 타입의 EV에 탑재하는 것을 고려하고 있다.

현재 양산 중인 EV의 대부분은 변속기를 채택하지 않고 있다. 1단 감속기라는 간소한 기어 기구로 모터의 출력을 구동 바퀴에 전달한다. 일상 주행 시에는 지장이 없지만 EV가 다양해지면서 시장에서 불만이 제기되고 있는 것도 사실이다. 구체적으로는 ‘고속주행 시 배터리 잔량 감소가 빠르다’ ‘최고 속도가 억제돼 어딘가 부족하다’ ‘무거운 짐을 실었을 때 발진 시 역부족을 느낀다’와 같은 의견이다.

2단 변속기가 있으면 이런 불만을 해소하기 쉽다. 고속 주행 시에 기어비를 키워 효율을 개선하면서 최고 속도를 끌어올리고, 저속 주행 시에 기어비를 줄여 언덕길에서의 가속 성능을 높이는 식이다.

이런 장점에 착안해 발 빠르게 변속기를 EV에 채택한 것이 독일의 포르셰였다. 포르셰의 고급 EV ‘Taycan’에는 2단 변속기를 채택했다. 채택한 큰 목적은 최고 속도의 확보다. 고성능 사양의 모델로 260km/h로 엔진차에 뒤지지 않는 성능을 구현했다. 감속기가 없는 상당수의 양산 EV는 최고 속도를 160km/h 이하로 억제하고 있다.

독일 아우디도 EV용 변속기 채택에 적극적인 업체 중 하나. Taycan과 플랫폼(PF)을 공용하는 고성능 EV ‘e-tron GT’뿐 아니라 23년 후반부터 시장에 투입할 예정인 EV 전용 PF ‘PPE(Premium Platform Electric)’ 적용 차량에도 변속기를 탑재할 수 있도록 했다.

그럼 스즈키는 어떨까? 고급차 사업과는 거리를 두는 스즈키의 착안점은 포르셰나 아우디와는 다르다.

EV용 변속기 도입의 목적은 비용 절감이다. 변속기는 당연히 1단 감속기보다 비싸다. 그럼에도 변속기를 사용해 효율적인 영역에서 모터를 구동할 수 있게 되면 시스템 전체의 비용을 줄일 수 있을 것으로 생각했다.

스즈키는 캐나다의 스타트업 기업 ‘Inmotive’와 공동 개발을 추진한다. Inmotive는 “B~C 세그먼트 차량의 경우, 시스템 비용을 1,500달러(약 20만엔) 줄일 수 있다”고 말한다. 변속기의 추가로 150달러 늘어나지만 배터리 탑재량 절감과 모터, 인버터 등의 소형화를 통해 1,650달러 어치의 부품 비용을 아낄 수 있을 것으로 추산했다.

-- 자전거의 변속기에서 발상 --
Inmotive가 개발한 EV용 변속기 ‘Ingear’는 평행축 타입의 전동 액슬(모터와 인버터, 기어박스를 일체화한 것)에 적용한다. 3축 구성 감속기의 최종 기어를, 고속 기어와 저속 기어의 조합으로 대체한다.

Ingear의 구조는 자전거의 변속기(Derailleur)에서 발상을 얻은 것으로 알려졌다. 차이점은 변속 시 움직이는 부품에 있다. 자전거의 경우, 기어 잇수가 다른 기어를 나란히 고정해 놓고 체인의 위치를 움직이는 방법으로 연결하는 기어를 바꾼다.

반면 EV용 Ingear는 체인의 위치를 고정하고 있고 기어를 움직인다. 보다 구체적으로 말하면 움직이는 것은 직경이 큰 저속 기어다. 저속 기어가 체인과 연결된 상태에서는 고속 기어는 저속 기어의 안쪽 직경(내경)에 있다.

고속 기어를 사용할 때는 저속 기어를 액추에이터로 슬라이드시켜 체인에 닿는 위치에서 뺀다. Inmotive의 시제품에서는 저속 기어는 5개로 분할돼 있었다. 변속 쇼크를 발생시키지 않도록 5분할한 기어를 차례로 이동시켜 나간다. Inmotive에 따르면 “고속 기어와 저속 기어의 변속은 타이어가 1회전하는 동안에 완결된다"고 한다. 시간으로 따지면 19m초 정도다.

Inmotive는 “포르셰의 Taycan처럼 유성기어 기구나 습식 다판클러치, 고압 유압 펌프 등을 사용하지 않기 때문에 저비용으로 가능하다”라고 말한다. 저렴한 볼 베어링을 사용할 수 있는 것도 장점 중 하나다.

평행축 기어를 사용하는 감속기에서는 기어 부분에 큰 축하중(Axial Load, 축 방향으로 작용하는 하중)이 걸린다. 이에 대응하기 위해 양산 EV의 감속기에는 원추롤러 베어링(Tapered roller bearing)과 같은 고가의 베어링을 채택하는 경우가 많다. Ingear는 체인을 사용하는 구조이기 때문에 축하중이 걸리지 않는다.

Inmotive는 스즈키 외에 여러 자동차 업체와 공동 개발을 진행하고 있다. 팹리스 업체이기 때문에 생산은 부품업체 등에 위탁하게 될 것으로 보인다. 일본 업체에서는 닛신제작소(교토부)와 제휴했다고 22년 9월에 발표했다. 우선은 영업 면에서 제휴한다. 닛신제작소는 일본 국내 고객에게 Ingear를 판매한다. 수주가 가능하면 닛신제작소 공장에서 생산하는 것도 고려한다.

고급차나 대형차를 중심으로 채택이 진행될 것으로 보였던 EV용 변속기. ‘1엔이라도 싸게’를 신조로 하는 스즈키의 개발 선언이 그 흐름을 바꿀지도 모른다.

-- 끝 --

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