현대자동차 변속기 개발 변천사

현대는 완성차 메이커로서는 최초, 변속기 전문업체를 포함해 세계에서 세 번째로 뒷바퀴굴림용 8단 자동변속기를 개발했다. 1980년대까지만 일본에서 변속기를 전량 수입해 사용했지만 2000년 후반부터는 다른 메이커에게 변속기를 공급하는 수준까지 도달했다. 자동변속기를 전문으로 생산하는 현대파워텍은 지난 2009년부터 중국의 장성기차, 화신기차, 지난해에는 크라이슬러에게도 6단 자동변속기를 공급하고 있다.

■ 기술 자립 단계( ~ 1990년대)

현대가 자동차 산업에 뛰어 들었을 당시 국내에는 엔진, 변속기 등 파워트레인에 대한 기술력이 전혀 없었기 때문에 전량 일본 변속기를 수입하는 데 의존할 수밖에 없었다. 1970년대 들어와 현대차가 포니를 생산하면서 탑재한 3단 자동변속기는 일본 토요타 계열사인 아이신 제품, 엑셀에 장착된 3단 자동변속기는 일본의 미쓰비시에서 수입한 제품이었다. 현대차는 이때부터 일본 자동차 업체들의 변속기 기술을 본격적으로 접하며 기술도입을 시작했다.

현대는 1980년대 말부터 독자 변속기 개발을 시작한다. 1988년에 미쓰비시의 4단 자동변속기 라이센스를 받아 독자적인 생산을 시작했지만 조립만 하는 수준이었다. 이후 90년대에 들어서 미쓰비시의 전륜 4단 변속기를 바탕으로 국내실정과 현대차 엔진 등에 맞게 기존 3축 구조의 변속기를 2축으로 변경하고 기어비, 허용 토크용량 확장 등을 통해서 내구성과 변속감을 향상시키는 등 자체기술 발전에 돌입했다.

구형 엑센트 및 아반떼에 장착된 전륜 4단 자동변속기는 일본 미쓰비시의 변속기를 토대로 개량해 왔으며, 알파엔진 독자개발과 함께 소형차에 적용되는 알파 전륜 4단 자동변속기, 베타 전륜 4단 변속기 등을 생산하며 자체 기술 확보를 위한 노력을 기울였다. 그러나 2000년대 접어들기 전까지는 변속기 개발에 가장 중요한 부분인 설계도면 자체를 실질적으로 미쓰비시에 의존한 상황이었기에 우리 실정에 맞게 개량을 하는 데에 있어서도 많은 문제점이 발생했고, 이를 자체적으로 해결할 수 있는 기술력도 부족한 상태였다.

■ 기술 경쟁 단계 (2000~2007년)

현대차는 자동변속기 독자개발을 위해 1990년 초반부터 꾸준히 노력한 끝에 1998년 말 드디어 최초로 전륜 5단 자동변속기를 도면설계에서부터 생산, 조립까지 독자 기술로 완성해 2000년대부터 전륜 5단 자동변속기를 본격적으로 생산하였다. 그러나 이것 역시 미쓰비시의 전륜 5단 변속기의 설계도면을 바탕으로 변속효율과 내구성을 향상시킨 것이어서 기술력이나 완성도가 일본 메이커나 독일 메이커에는 못 미친다는 평가가 많았다. 하지만 98년에는 독자적인 설계를 통해 생산해 낸 전륜 5단 자동변속기를 바탕으로 6단 개발의 기초를 마련하게 된다.

현대는 당초 ZF와 공동으로 6단 변속기를 개발할 계획이었다. 그러나 ZF의 과도한 라이센스 비용 요구 등 각종 장벽으로 공동개발 계획을 수정, 2004년부터는 그 동안 쌓아온 변속기 제작 노하우를 활용, 연구와 투자를 강화해 2000년대 중반부터 독자적으로 6단 자동변속기 개발에 착수했다.

현대의 첫 독자 개발 6단 변속기는 2009년의 그랜저 뉴 럭셔리에 선보였다. 전륜 6단 자동변속기는 완성차 업체로는 2006년에 개발에 성공한 도요타와 GM/포드 공동 개발이후 세계 3번째로 이뤄낸 성과였다(* 2001년 7월, 독일의 ZF가 6단 자동변속기 최초개발). 한편 내구성 향상은 변속기 내부의 각 부품 공급사들의 품질이 뒷받침 되지 않고서는 이뤄질 수 없기 때문에 부품업체들의 노력이 빛을 봤다는 평가도 함께 받게 됐다.

전륜 6단 자동변속기 개발 초기 단계에서는 기존 양산중인 5단 전륜 자동변속기를 기본으로 6속화하는 방식을 추진했으나 사이즈 및 중량이 커지고 원가가 상승함에 따라 신개념의 6단 자동변속기 개발로 방향을 선회했다. 현대차가 독자 개발한 6단 자동변속기는 기존의 5단 자동변속기 대비 부품 수를 62개나 줄여 무게를 12kg 감소시켰고 연비도 12.2%나 개선했으며, 300여 개의 특허를 취득했다.

특히 그랜저 3.3 모델 기준, 기존 장착된 전륜 5단 자동변속기 대비 독자 개발한 6단 자동변속기는 12.2%의 연비를 향상시켰고 정지 상태에서 시속 100km까지 도달하는 발진가속은 2.5% 향상, 시속 60km에서 시속 100km까지 도달하는 추월가속은 약 11% 향상시켰다.

첫 8단 변속기는 2010년 10월 현대차 남양기술연구소 인근 롤링힐스에서 열린 ‘현대•기아 국제 파워트레인 컨퍼런스’에서 선보였다. 부품 전문 업체를 포함해서는 독일의 ZF, 일본의 아이신에 이은 세계 세 번째, 완성차 업체로는 세계 최초로 독자개발에 성공한 것. BMW, 렉서스 등 프리미엄 브랜드도 후륜 8단 자동변속기를 사용하고 있지만 변속기 업체 ZF, 아이신 등의 제품을 사용하는 등 자체 개발에 앞장선 현대차와는 차이가 있다.

이를 위해 현대차는 약 4년의 개발기간과 635억원의 개발비용을 투입하였으며, 55kg•m의 허용 토크용량을 확보해 고성능•고출력 엔진에 적합한 성능을 갖춘 세계 최고 단수의 변속기를 개발해냈다. 2011년 3월에는 현대차가 국내 자동차 업체 최초로 후륜 8단 자동변속기가 장착된 차량인 ‘2012년형 제네시스’를 출시, 기존 제네시스와 에쿠스에 적용되던 독일 ZF와 일본 아이신에서 수입한 6단 후륜 자동변속기를 대체하게 되었다.

현대차의 후륜 8단 자동변속기는 저점도 ATF(AUTO TRANSMISSION FLUID) 및 토크컨버터의 미끄러짐을 줄이는 적극적인 락업 제어를 적용해 연비, 가속 성능 및 직결감을 크게 향상시켰다. 또 운전자의 편의성을 더욱 향상시킨 전자식 레버인 ‘시프트 바이 와이어(Shift-By-Wire)’ 시스템, 센서 및 배선 일체화(E-Module)을 통해 전장품의 신뢰성을 높인‘이-모듈(E-Module)’, 고강도 알루미늄 캐리어와 플라스틱 오일팬을 적용을 통한 경량화, 변속기내의 솔레노이드 밸브에서 직접 밸브바디 압력을 제어하는 기술 등 첨단 최신기술을 대거 적용해 운전 편의성, 응답성 및 변속감도 향상시켰다.