“필요 없다던 변속기, 왜 돌아왔나?” 변속기를 탑재한 전기차의 진짜 의도 전기차 시대에 ‘변속기’의 자리 남아있나
많은 소비자들이 전기차를 선택하는 이유로 낮은 유지비를 꼽는다. 전기 요금이 내연기관의 연료에 비해 상대적으로 저렴한 데다 엔진처럼 복잡하고 마모가 잦은 부품이 없으니 정비 부담도 줄어든다. 그런데 만약 전기차에 변속기가 들어가면 어떨까? 변속기란 구조가 복잡하고 복잡한 부품이고 고장 시 수리비가 많이 든다. 필요 없는 부품이라면 굳이 넣을 이유가 없는 것이다.
사진 출처 = 포르쉐
사진 출처 = 포르쉐 전기차의 전기 모터는 엔진과 달리 액셀을 밟자마자 모터가 낼 수 있는 최대한의 토크를 발휘한다. 내연기관 엔진과 다르게 저속에서 고속까지 넓은 영역에서 최대 토크를 발휘해 주는 모터의 특성상 변속기가 필요 없다는 것이 상식이다. 하지만, 이 상식을 정면으로 뒤집은 회사가 있다. 바로 ‘포르쉐’와 ‘아우디’다. 두 회사는 전기차에 2단 변속기를 적용하는 파격적인 선택을 했다. 왜 이런 결정을 내린 걸까?
“무겁고 복잡한데 왜 넣어?” 전기차 변속기, 상식에 반하는 선택
자동차의 무게란 정말 중요한 요소이다. 같은 출력이라도 무게가 늘어나면 연비는 떨어지고 운동 성능도 나빠진다. 그렇기에 자동차 회사들은 자동차의 무게를 줄이기 위해 뼈를 깎는 노력을 한다. 그런데 변속기는 무거운 부품이다.
사진 출처 = Depositphotos
사진 출처 = Depositphotos 변속기의 무게는 차량에 따라 다르지만, 차량에 따라 다르지만 보통 45~180kg에 이른다. 포르쉐와 아우디가 채택한 2단 기어는 내연기관 차량의 8단·10단 자동변속기보다는 가볍겠지만, 추가 무게가 발생하는 건 사실이다. 그렇기에 변속기를 담으로써 자동차가 무거워진다는 사실에는 변함이 없고, 이는 결코 좋지 않은 변화이다.
또 변속기는 복잡한 부품이다. 변속기를 채택함으로써 자동차의 잠재적인 고장 가능성이 늘어나고, 유지비 부담도 늘어난다. 이처럼 단점만 보면 전기차에 변속기를 적용하는 것은 결코 좋은 선택으로 보이지 않는다.
“넣을 만하니까 넣었다” 결국 포르쉐가 증명한 2단 변속기
그렇다면 이 모든 단점에도 불구하고 포르쉐가 ‘타이칸’에 변속기를 적용한 이유는 무엇일까? 가장 큰 이유는 더욱 강력한 가속력과 고속에서 항속 주행 시의 전비 효율 개선이다. 이 차들에 적용된 기어는 2단 기어이다. 1단 기어는 강력한 초반 가속을 담당한다. 전기 모터의 즉각적인 토크와 맞물리며 스포츠카다운 아찔한 제로백 성능을 만들어낸다. 하지만 고속 영역에 도달하면 1단 기어만으로 운행하기는 부적합하다. 속도가 높다는 것은 모터의 회전수가 높아진다는 뜻이고, 높아진 모터의 회전수는 모터에 부하를 건다. 이 부하는 모터의 발열과 효율 저하를 불러일으킨다. 항속 운행에 어려움이 생기는 것이다. 여기서 2단 기어가 등장한다.
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사진 출처 = 포르쉐 이 2단 기어는 모터의 회전수를 낮춰 고속에서도 여유 있는 항속 주행을 할 수 있도록 만들어 준다. 모터의 회전수가 줄어들면 모터의 발열은 줄어들고 효율은 올라가며, 이는 모터의 성능과 수명 관리 측면에서도 도움이 된다. 고속 주행이 이어지는 고속도로 환경을 감안하고, 스포츠 주행을 중시하는 브랜드 성향을 고려하면, 변속기 적용은 단점보다 장점을 노린 전략적 판단에 더 가깝다. 같은 그룹의 아우디가 e-tron GT에도 동일한 방식을 적용한 이유 역시 여기에 있다. 즉, 변속기는 ‘그냥 넣어본 실험’이 아니라 전기차 시대의 성능·효율 밸런스를 잡기 위한 새로운 도구로 받아들여지고 있다.
변속기는 정말 사라질까? 전기차 시대의 새로운 전쟁터
흥미로운 점은 포르쉐와 아우디만이 변속기 도입을 고민하는 것이 아니라는 사실이다. 대만의 이륜차 브랜드 ‘킴코(KYMCO)’는 2021년, 세계 최초로 전기 이륜차용 2단 변속기를 갖춘 전기 이륜차 F9을 내놓았다. 미국의 대형 변속기 제조사 이튼(Eaton) 역시 상용 전기차용 자동변속기 개발에 집중해 2024년 4단 전기 변속기로 ‘2024 오토모티브 뉴스 페이스파일럿’상을 받았다.
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사진 출처 = 포르쉐 이처럼 전기차용 변속기는 몇몇 자동차 기업의 실험에서 그친게 아닌, 전 세계적으로 활발히 연구가 진행 중인 분야이다. 앞으로 출시될 전기차들이 지금처럼 “기어 없음”을 기본 전제로 삼을지, 아니면 목적과 성능에 따라 내연기관 변속기처럼 ‘다단화’ 수순을 다시 밟게 될지는 아직 확신할 수 없다. 다만 하나 분명한 사실은, 지금 이 기술이 아직 완성되지 않은 초창기 단계이며, 누가 이 기술을 가장 먼저 완성도 있게 다듬느냐가 향후 전기차 시장의 새로운 경쟁 포인트가 될 가능성이 높다는 점이다.
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