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미국 마르퀴스 후즈후(Marquis Who’s Who)가 발행하는 세계인명사전(Who’s Who in the World)을 비롯해 세계 주요 인명사전에 수십차례 등재된 대림대학 자동차공학과 김필수 교수가 애정어린 눈으로 본 자동차산업에 대한 글입니다. 김 교수는 낙후된 중고자동차, 정비, 튜닝 및 이륜차 분야를 활성화하기 위해 각종 단체를 조직하거나 세미나, 포럼 등을 개최하는 등 왕성하게 활동하고 있습니다.

향후 전기차용 변속기가 더욱 중요한 이유는?

페이지 정보

글 : 김필수(autoculture@hanmail.net)
승인 2020-11-09 08:23:20

본문

전기차는 이제 거스룰 수 없는 시대의 대세가 되었다. 그 만큼 흐름이 가속화되고 있고 전기차의 단점이 급격히 줄어들면서 보급대수도 기하급수적으로 늘기 시작했다는 뜻이다. 1가구 2차량의 세컨드 카가 아니라 퍼스트카, 엔트리카로서의 면모를 갖추기 시작했다는 것이다. 

김 필 수 (김필수 자동차연구소 소장, 대림대 교수)​

내연기관차의 수명도 생각 이상으로 줄 것으로 예상되고 있다. 모든 차량이 중첩되는 약 30여년의 기간이 거의 절반으로 줄면서 내연기관차의 수명도 크게 줄어서 준비가 안된 경우 경착륙의 가능성도 커지고 있다. 

미래 기술 인력의 한계와 생산 패러다임의 전환으로 인한 생산현장의 간략화와 이에 따른 생산직 감소는 물론이고 수직·하청 구조의 붕괴로 인한 고민 등 한두 가지가 아니라고 할 수 있다, 미리부터 업종 전환 교육과 업종 전환에 대한 발 빠른 대처가 주문받는 이유라 할 수 있다.      

최근 세계 전기차 시대를 주름잡고 있는 테슬라의 배터리 데이가 주목받았다. 물론 생각 이상으로 속 빈 강정 이었다는 이야기가 나올 정도로 큰 이슈가 없다고 했지만 도리어 현장의 상황을 반영한 반걸음 앞선 전략이라는 이야기가 나오고 있다. 미래 핑크빛으로 인한 과도한 홍보가 아니라 실질적이고 실현 가능한 전략을 언급했다는 것이다. 

이 중에서 가장 핵심은 역시 배터리 자체 생산이고 새로운 배터리 규격으로 가격 하락과 성능을 개선하겠다는 이야기로 요약된다. 전기차 중 배터리 가격이 40~50% 차지하는 만큼 배터리에 대한 각종 한계를 넘지 않고서는 전기차의 발전하기 어렵고 타사 대비 차별화를 이루기 어렵다는 언급이기도 하다. 배터리가 차지하는 전기차의 위상을 알 수 있는 대목이다. 

모두가 배터리에 매달리고 있고 모든 글로벌 제작사가 머지않아 배터리 회사를 자체적으로 소유하여 능동적으로 대처하길 원한다. 향후 수년 이내에 급증하는 전기차에 공급할 수 있는 배터리는 수요가 급증하면서 공급이 부족할 것이고 글로벌 제작사는 더더욱 고민은 늘 것이다. 

그러나 배터리 기술은 단기간에 구축할 수 있는 분야는 아니어서 소유까지는 시간이 많이 소요될 것으로 판단된다. 글로벌 배터리 회사는 이러한 움직임을 알고 있는 만큼 더욱 차별화하고 특화시켜서 영역을 넓히고 제작사에 대한 수평관계를 요구할 것이다. 서로간의 더욱 거센 영역을 차지하기 위한 싸움도 치열해질 것이다. 

이렇게 배터리의 역량을 어떻게 갖는 가가 전기차 시대에 대비하기 위한 중요한 전략으로 떠오르고 있다. 그러나 미래 전기차를 주도하기 위한 개임체인저급 기술은 아직은 많다고 할 수 있다. 

이 중에서 배터리와 더불어 가장 주목해야 할 기술은 바로 전기차용 변속기라 할 수 있다. 전기차용 변속기란 용어를 재작년부터 필자가 사용하면서 곳곳에서 사용이 늘어나고 있는 부분은 그 만큼 중요성이 크게 늘고 있다는 뜻이다. 현재 양산형 전기차 변속기가 사용되는 경우는 포르쉐 최초 전기차인 타이칸 후륜에 들어간 2단 변속기라 할 수 있다. 이 장치를 비롯한 각종 혁신 장치로 인하여 올해의 혁신상을 받을 정도로 주목받고 있는 모델이다.

전기차는 적절한 배터리 양으로 한번 충전으로 멀리 갈 수 있고 가벼워야 하며, 과열 방지 등 안전이 유지되어야 하며, 등판능력 등에서도 효율적으로 전기에너지를 사용해야 하는 등 필수적인 요소가 많다고 할 수 있다. 

그러나 현재 전기차용 배터리인 리튬이온배터리가 현실적으로 가장 최적으로 사용되지만 열이 많아서 냉각이 필요하고 비용의 과반이나 차지하는 배터리량을 고민해야 하는 특성이 있다. 언덕 등을 올라가기 위하여 모터의 용량도 키워야 하고 이를 위한 배터리량은 늘기 마련이다. 그 만큼 비용도 증가하게 된다고 할 수 있다.          

이때 전기차용 변속기가 제대로 탑재된다면 이러한 난제를 모두 해결할 수 있다. 같은 배터리량으로 150% 이상의 주행거리가 늘어나고 과도한 모터가 아니어도 등판능력이 가능하여 이에 맞는 배터리량을 늘릴 필요가 없다. 정격 용량으로 모터를 사용해도 언덕 등을 편하게 올라가는 만큼 냉각 기능을 줄여도 된다. 

그 밖에 인버터 등 각종 장치를 줄일 수 있고 전체 중량도 줄어들어 1석 10조의 효과가 발생한다고 할 수 있다. 물론 전기차용 변속기의 단수를 5~6단 이상으로 만든다면 더욱 가성비는 최고조로 올라갈 것이다. 

현재 내연기관차에 올라가는 유압용 변속기를 사용할 수 없는 만큼 새롭게 개발하는 것이 관건이라 할 수 있다. 그러나 아직 포르쉐 타이칸 2단 변속기 이외에는 아직 현실화된 변속기는 없는 현실이다. 최근에 국내외에서 전기차용 게임 체임저급 기술로 연구를 지속하고 있는 실정이다. 

이러한 전기차용 변속기가 국내에서 개발되어 내년 상반기쯤에는 우선적으로 전기 이륜차용으로 등장한다. 세계 최초이며, 최고의 가성비를 자랑한다. 주행거리가 같은 배터리 용량으로 150~200% 증가하여 충전을 획기적으로 줄일 수 있고 등판능력도 획기적으로 증가하며, 열발생도 크게 줄일 수 있다. 

일반적으로 전기 이륜차는 주행거리가 60~70Km 정도이어서 배달용으로 사용하기에는 문제점이 너무 많다고 할 수 있다. 이번에 개발되어 적용되는 6단 전기차용 변속기를 사용하면 같은 배터리에서 주행거리가 100Km 이상으로 늘고 약간의 배터리를 추가하면 꿈의 목표라고 하는 약 200Km 주행도 가능하게 된다. 200Km이면 배달용 오토바이로 충전도 없이 하루를 운행할 수 있는 꿈의 오토바이라 할 수 있다. 배터리 성능 개선 이상의 효과를 전기차에서 느낄 수 있는 게임 체임저급 기술이라 할 수 있다. 

특히 머지 않아 자동차용 변속기로 개선하면 충분히 확장이 가능하다는 것이다. 벌써부터 해당 회사는 주변에서 큰 주목을 받고 있고 다양한 러브콜을 받는 만큼 국내를 대표하는 글로벌 히든 챔피언이 될 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 어렵고 어려운 국내 생태계에서 글로벌 강소기업이 출현하여 세계 최초의 기술이 적용되어 시장을 주도할 수 있는 기술이 탄생하는 것이다. 의미가 큰 만큼 정부도 인지하고 꽃을 피울 수 있는 지원이 요구된다고 할 수 있다. 크게 주목하길 바란다.
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