부품을 바퀴 안으로? 실내 넓힌 현대차의 '유니휠' 마법

전기차 구동부품을 휠 내부로 옮겨 실내공간 최대 확보

배터리 추가 탑재 가능···1인용 모빌리티에도 적용 기대

내년 기술개발 완료 목표···제네시스 GV90 첫 탑재 가능성

현대자동차·기아가 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 차세대 EV 구동 기술을 공개하는 '유니휠 테크 데이'를 진행한 가운데 취재진들이 기술 관련 전시장을 둘러보고 있다. 사진=이수길 기자 [e-mail]

현대자동차그룹이 미래 모빌리티에 최적화된 혁신적인 휠 구동 시스템을 개발하고 있다. 현대차그룹이 독자적으로 개발한 '유니휠'은 바퀴 사이까지 실내공간으로 활용하고 작은 모터로도 큰 힘을 낼 수 있어 전동화 전환 속도를 한층 높일 것으로 기대된다. 다만 기존 구동 시스템 대비 비싼 가격 등은 넘어야 할 산으로 꼽힌다.

현대차그룹은 28일 오전 커뮤니티하우스 마실(서울 명동 소재)에서 '유니버설 휠 드라이브 시스템(유니휠)'을 세계 최초로 공개했다. 유니휠은 전기차의 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮긴 통합형 휠 구동 시스템으로, 기존에 없던 완전히 기술이다. 감속기에 연결했던 등속 조인트와 드라이브 샤프트가 사라지면서 구동장치가 휠 쪽으로 밀려나는 게 핵심이다.

현대차그룹의 전기차들은 구동모터, 인버터, 감속기, 차동장치 등을 결합한 일체형 구동 모듈인 'e-액슬'을 사용하고 있다. 이와 같은 전기차의 일체형 구동 모듈은 내연기관보다 차지하는 공간이 적어 실내 공간 확장에 유리하다. 여기에다 유니휠까지 적용하면 감속기가 구동 휠 안으로 들어가고 구동모터도 휠 바로 옆으로 이동하게 돼 더 넒은 실내공간을 확보할 수 있다.

이날 첫 번째 발표를 맡은 박종술 현대차그룹 선행기술원 수석연구위원은 "전기차의 동력발생 장치는 내연기관에서 모터로 바뀌었지만 감속기부터 휠까지의 장치는 그대로 사용하고 있다"며 "이와 같이 큰 공간을 활용하지 못하는 것에 대해 문제의식 없이 당연히 받아들이고 있었고, 우리는 이러한 공간을 어떻게 하면 활용할 수 있을지 고민했다"고 설명했다.

이어 "우리가 생각해낸 유니휠 기술은 CV 조인트와 감속기 기능을 휠 안쪽에 통합해 모터를 소형화하고 공간을 최적화하는 것"이라며 "이 같은 유니휠 아이디어는 현대차·기아 2022년 발명의 날 최우수상을 수상했고, 현재 개발 중인 구조는 올해 2월 한국과 미국에서 특허 등록을 취득했다"고 강조했다.

현대자동차·기아가 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 차세대 EV 구동 기술을 공개하는 '유니휠 테크 데이'를 진행한 가운데 박종술 수석연구원이 기술 관련 브리핑을 하고있다. 사진=이수길 기자 [e-mail]

현대차그룹이 개발한 유니휠은 전기차의 실내공간을 최대한 활용할 수 있어 다양한 미래 모빌리티에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 승용차의 경우 넓은 트렁크와 프렁크 공간을 확보하거나 더 많은 배터리를 장착해 1회 충전 시 최대주행거리를 더 늘릴 수 있다.

특히 사용자의 목적에 맞춰 공간을 구성하는 PBV(목적 기반 모빌리티)를 비롯해 배송로봇, 전동 휠체어 등 소형 모빌리티에도 응용할 수 있다. 작은 모터로도 큰 힘을 발휘하는 데다 4인치부터 25인치 이상의 휠까지 다양한 크기로 만들어낼 수 있어서다.

이에 대해 김기석 책임연구원은 "유니휠은 좌우륜 사이의 공간이 새롭게 해석되는 차량에 적용될 수 있다"며 "좌우륜 사이의 공간이 확보되면 스케이트보드형 플랫폼을 구현할 수 있으며, 이를 통해 기존에 없었던 새로운 차들을 개발할 수 있게 된다"고 부연했다.

유니휠은 토크 벡터링이 가능한 좌우 독립구동 고성능 차량에도 탑재될 수 있다. 유니휠은 각 바퀴에 독립적으로 모터와 연결되기 때문에 좌우륜이 독립적으로 구동하는 특성을 갖고 있다. 좌우 바퀴가 감속기 또는 디퍼렌셜 같은 기구에 서로 묶이지 않기 때문에 높은 출력과 조정 안정성 확보를 동시에 구현할 수 있다는 게 김 연구원의 설명이다.

유니휠은 내구성 측면에서도 기존 구동 시스템보다 유리하다. 모터를 휠 내부가 아닌 차체에 장착하는 특성상 모터에 가해지는 충격이 적어서다. 또한 구조상 노면 충격을 흡수하는 서스펜션 역할도 일부 담당하기 때문에 승차감도 끌어올릴 것으로 기대된다.

최저지상고를 자유자재로 조절할 수 있는 점도 유니휠의 장점으로 꼽힌다. 유니휠은 모터 중심축과 휠 중심축이 일치하지 않아도 주행할 수 있는 특성이 있다. 이를 활용하면 험로에선 최저지상고를 높이고 고속 주행 때는 최저지상고를 낮춰 연비를 높일 수 있다.

유니흴 기술을 모빌리티에 적용하면 마치 에스컬레이터를 타듯 계단주행도 가능할 전망이다. 김 연구원은 "계단주행 관련 특허 출원을 마쳤고, 이를 차기 과제 1순위로 선정했다"며 "현재는 자동차를 기반으로 한 적용 가능성을 우선적으로 검증하고 있지만 자전거, 휠체어 등 1인 모빌리티 등에서도 활용 가능성이 높다"고 말했다.

현대자동차·기아가 28일 서울 중구 명동 커뮤니티하우스 마실에서 차세대 EV 구동 기술을 공개하는 '유니휠 테크 데이'를 진행한 가운데 취재진들이 기술 관련 전시장을 둘러보고 있다. 사진=이수길 기자 [e-mail]

현대차그룹은 유니휠의 구조와 강도, 전달효율 등과 관련된 시험을 성공적으로 마친 상태다. 현재는 서스펜션 거동 성능을 시험 중이며, 내년엔 차량 개발을 위한 상세 대상 시험을 진행할 예정이다.

다만 기존 e-액슬 시스템 대비 비싼 가격은 해결해야 할 과제로 꼽힌다. 이에 대해 박종술 수석연구위원은 "모터를 좌우륜을 분리하다 보니 하나의 모터를 쓰는 것보다는 가격이 비싼 편"이라며 "대신 토크 벡터링이라고 하는 조종 안정성이 매우 좋아지기 때문에 고급차부터 먼저 적용되지 않을까 생각하고 있다"고 언급했다.

또 구체적인 상용화 계획과 관련해서는 "유니휠 구동 시스템을 완성시키는 게 내년 목표"라며 "비조향 구동 시스템인 후륜이 1차 상용화 목표이지만 전륜 쪽도 검토하고 있고, 통합 모듈 관점에서 현대모비스와도 협업할 수 있다"고 답했다.