지난 11월 28일, 현대자동차·기아가 ‘유니휠(UNI WHEEL) 테크데이’를 열고 ‘유니버설 휠 드라이브 시스템(Universal Wheel Drive System, 이하 유니휠)’을 세계 최초로 공개했다.
유니휠은 세상에 없던 새로운 구동 시스템이다. 전기차 하부에서 큰 비중을 차지하는 주요 구동 부품을 휠 내부로 옮긴 기능 통합형 휠 구동 시스템으로, 자동차 구동 시스템의 패러다임을 바꿀 기술로 주목받고 있다.
지금의 자동차 구조로는 실내 공간 확대에 한계가 있다. 실내 공간을 늘리기 위해서는 차체를 크게 만드는 것 외에 선택지가 없었다. 특히, 구동 시스템이 차지하는 공간은 어떤 제조사도 크게 손댈 수 없었다. 현재 판매되는 전기차의 구동 시스템은 구동모터의 동력이 감속기를 거쳐 드라이브 샤프트, CV(Constant Velocity, 등속) 조인트를 통해 바퀴로 전달되는 구조다.
하지만 유니휠을 적용하면 이런 구조를 바꿀 수 있다. 유니휠은 전기차의 감속기와 드라이브 샤프트, CV 조인트의 기능을 모두 휠 안에 넣은 새로운 기술로, 구동모터를 각 휠 가까이에 두어 구동계 공간을 획기적으로 줄일 수 있다. 그만큼 실내 공간을 확보하는 것은 물론, PBV와 같은 다양한 용도에 최적화된 미래 모빌리티를 실현할 수 있다.
유니휠의 장점은 이뿐만이 아니다. 모터 중심축과 휠 중심축이 일치하지 않아도 주행할 수 있는 특성을 활용하면 노면이나 주행 상황에 맞게 최저 지상고를 조절해 주행 안전성 및 효율 개선을 꾀할 수 있다. 또한, 유니휠은 모듈화 설계를 통해 4인치부터 25인치 이상의 휠까지 적용할 수 있다. 덕분에 전기차나 수소연료전지차와 같은 친환경 차량은 물론 배송 로봇이나 전동 휠체어 등의 소형 모빌리티에도 사용할 수 있다.
특히, 자유롭게 최저 지상고 조절이 가능한 특성을 활용하면 계단을 에스컬레이터처럼 부드럽게 오르는 모빌리티도 만들 수 있다. 유니휠은 소형 모빌리티의 이동성 증대는 물론 이동 약자를 돕는 획기적인 기술이 될 수 있다.
유니휠은 유성 기어의 치밀한 조합으로 완성되었다. 중심에는 구동모터에서 동력을 전달받는 선(Sun) 기어, 바깥에는 바퀴를 굴리는 링(Ring) 기어가 있다. 그 사이에는 4개의 피니언(Pinion) 기어 2세트를 하나로 엮은 링키지(Linkage)가 자리한다. 구동모터가 선 기어를 움직이면 회전력이 링키지를 거쳐 바깥쪽의 링 기어로 전달되고, 링 기어가 바퀴를 굴리는 구조다. 이와 같은 구성 덕분에 유니휠은 모터 중심축과 휠 중심축이 일치하지 않아도 주행이 가능하다. 휠의 상하 움직임과 관계없이 동력을 거의 동일한 효율로 끊김 없이 전달할 수 있다.
유니휠은 전례 없는 구조의 새로운 구동 시스템이다. 그만큼 개발 과정에서 가장 중요한 것 중 하나가 소통이었다. 협업을 위해서는 기술에 대한 정확한 이해가 필요하다. 그런데, 전례 없는 기술이라면 개념부터 완전히 공유해야 한다. 이를 위해서는 다양한 접근이 필요하다. 개발을 담당한 연구원은 “유니휠의 시제품을 만들고 나서야 소통이 편해졌다”라고 술회한 바 있다.
유니휠 테크데이의 구성에서도 이와 같은 고민을 읽을 수 있다. 세상에 없는 기술을 알리는 과정에서 이해를 돕고자 발표부터 전시까지 상당한 부분에 공을 들였기 때문이다. 현대차·기아는 이날 행사에서 유니휠의 개발 배경 및 원리, 기술적 특장점을 발표와 영상을 통해 소개하고 별도의 전시 공간을 마련해 기술을 직접 체험해볼 수 있도록 했다.
또한, 현장 발표에서는 유니휠을 개발한 현대차·기아 선행기술원의 연구원들이 직접 연단에 올라 유니휠의 개발 과정부터 향후 개발 계획에 이르기까지 광범위한 설명을 진행하고, 질의응답을 나눴다. 이후에도 연구원들은 전시 공간에 마련된 전시물을 이용해 유니휠의 구조와 작동 원리에 관해 설명하며 추가적인 질의응답을 이어나갔다.
전시 공간은 유니휠의 개발 과정부터 미래 계획까지 한 번에 확인할 수 있도록 구성됐다. 전시장 입구의 스토리월에는 유니휠의 개념을 설명하는 영상, 구조를 설명하는 액자, 유니휠의 시제품을 전시했다. 보통의 전시회와는 달리 참가자들은 유니휠을 잡고 직접 움직이며 원리를 확인할 수 있었다.
가장 눈길을 끈 전시물은 유니휠이 작동하는 턴테이블이었다. 지면의 고저차를 구현한 턴테이블 위에 휠과 타이어를 장착한 유니휠이 놓여있는 형태로, 턴테이블이 회전함에 따라 유니휠 또한 부드럽게 구르며 위아래로 움직였다. 전시장을 오가는 관람객들은 유니휠 내부의 수많은 기어들이 맞물려 돌아가는 모습을 확인할 수 있었다. 실제 작동하는 모습을 보니 모터의 구동력을 휠까지 전달하는 동시에 노면 상황에 따라 대응하는 유니휠의 작동원리를 쉽게 이해할 수 있었다. 한편, 실제 작동하는 제품을 전시한 것은 유니휠의 높은 기술적 완성도를 보여주는 부분이기도 하다.
유니휠이 장착된 자동차의 프레임 일부도 전시됐다. 유니휠은 기술 검증 단계에서 스타리아 카고 모델의 후륜에 장착된 채로 서스펜션 거동 성능 시험을 수행했다. 현행 모델의 프레임에도 쉽게 적용할 수 있는 유니휠의 확장성을 보여주는 동시에, QR코드를 통해 유니휠이 탑재된 차량의 시험 운행 영상 또한 확인할 수 있도록 했다.
현장에는 모델카도 준비됐다. 기존 시스템을 적용한 플랫폼, 유니휠을 적용한 플랫폼을 각각 1/10 크기로 정교하게 구현한 것이다. 각 모델카를 실제로 비교해 보니 얼마나 사용 가능한 공간이 늘어나는지 직관적으로 비교할 수 있었다.
현대차·기아가 이처럼 발표회와 다양한 전시품을 선보이며 소통한 것은 유니휠이 기존에 없던 완전히 새로운 구동 시스템이기 때문이다. 인간을 위한 기술은 복잡하되 쉬워야 한다. 아무리 복잡한 기술이라도 사용자는 쉽게 쓸 수 있어야 한다. 기술의 이해 또한 마찬가지로, 복잡한 기술을 쉽게 이해할 수 있도록 하는 것도 중요하다. 특히, 유니휠에 대해 적극적으로 알리고 이해를 조성하면 이를 바탕삼은 새로운 모빌리티 생태계를 조성할 수 있다.
유니휠 테크데이를 찾은 기자들은 다양한 질문을 던졌다. ‘유니휠 장착 차량의 운행 중 바퀴 파손 시 대응 가능 여부’를 묻는 질문에 김기석 책임연구원은 “유니휠은 기존과 마찬가지로 타이어와 휠을 탈착할 수 있다”라고 답했다. 유니휠은 바깥 부분에 휠을 연결하는 구조이기 때문에 휠과 타이어의 교환 방식이 기존과 동일하다.
‘유니휠에 극단적인 충격이 가해졌을 때 충격 흡수 여부’를 묻는 질문도 있었다. 박종술 수석연구위원은 “유니휠은 기본적으로 도로의 굴곡에 따라 서스펜션이 자연스럽게 움직이는 구조다. 링기어와 캐리어의 움직임은 별개로 볼 수 있으며, 내부의 링키지는 자연스럽게 각도를 형성하기에 극단적인 상황에서의 파손은 우려하지 않아도 된다”라고 답했다.
기자들의 반응은 뜨거웠다. “전용 플랫폼 E-GMP를 발표했을 때도 굉장히 획기적이었는데 새로운 휠 구동 시스템까지 개발해 미래를 대비하는 모습이 놀라웠다”, “향후 상용화 및 유의미한 기술적 진전이 나왔을 때 주행 시연을 기대한다”, “더는 패스트 팔로워가 아니라는 현대차그룹의 설명이 납득된다” 등의 의견이 쏟아졌다.
또한, <아우토 모토 운트 슈포트>, <아우토 빌트>, <톱기어>, <모터트렌드>, <로드&트랙>, <오토 위크> 등 전 세계의 자동차 전문지가 유니휠에 주목했다. <아우토 빌트>는 “현대자동차가 바퀴를 재발명하다”라는 기사를 통해 “현대차·기아는 실내 공간을 더욱 넓힐 수 있는 기술을 개발했다. 유니휠 시스템은 혁신이다”라고 평했다.
기존에 없던 새로운 것을 만들고 적용하는 것은 험난한 길과 같다. 완전히 새로운 개념을 제시하고, 수많은 실험을 통해 이를 증명하고, 활용할 방법을 찾는 과정은 깊은 고민과 수많은 노력을 요구한다. 유니휠 또한 마찬가지다. 현대차·기아 선행기술원은 유니휠의 적용에 앞서 개발 완성도를 높이기 위해 다양한 테스트를 통해 안정성과 효율성, 내구성 등을 지속 검증하고 있으며, 향후 기어비 조정 및 윤활 냉각 시스템 고도화 등 상품성을 높이기 위한 노력을 이어갈 예정이다.
유니휠은 현대자동차그룹의 비전인 인류를 위한 진보와도 일치한다. 현대자동차그룹의 비전은 우리의 일상 속 이동의 변화를 실현할 모빌리티 솔루션을 개발하여 인류 전체가 미래를 향해 앞으로 나아가게 하는 것이다. 세계에 유니휠을 최초 공개한 이번 유니휠 테크데이는 그 과정의 일환이다.
사진. 조혁수
HMG 저널 운영팀
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