바퀴가 구동장치를 품다. 모빌리티의 진화와 유니휠 드라이브 시스템

지금까지 모빌리티는 정말 눈부신 속도로 발전해 왔습니다. 이제 모빌리티는 단순한 이동수단을 넘어 사용 목적과 유연한 구조에 초점을 둔 PBV로 진화하고 있죠. 이러한 흐름은 모빌리티의 미래를 상징적으로 보여줍니다. 다양한 목적에 따라 실내 공간을 유연하게 활용해 이동 수단에 새로운 가치를 부여하는 것이죠.

구동 시스템

그렇다면 모빌리티의 다음 진화를 위해선 무엇이 필요할까요? 질문에 답을 하기 위해선 우선 오랜 시간 변하지 않은 차량의 구동 시스템을 들여다볼 필요가 있습니다. 전기차를 예로 들어 봅시다. 전기차는 모터가 빠른 속도로 회전하며 동력을 만들어내면 감속기가 모터의 회전수를 줄여 토크를 높여주고 드라이브샤프트가 각 휠에 동력을 전달하는 구조입니다. 동력원과 휠 사이 드라이브 샤프트 양쪽에 달린 것은 바로 CV 조인트입니다. 울퉁불퉁한 노면을 만나 휠이 상하좌우로 움직이는 매 순간에도 모터의 동력을 휠까지 끊김 없이 일정한 속도로 전달하는 아주 기특한 부품이죠. 지금까지는 누구나 이 구조를 아주 당연하게 여겨왔습니다. 내연기관에서 전기차로 바뀔 때까지도 구동 시스템은 크게 변하지 않았죠.

구동 시스템의 변화

그런데 실내 공간을 다양하게 활용하는 모빌리티의 등장으로 이런 물음이 나오기 시작했습니다. 이 많은 공간을 부품이 다 차지한다고? 그럼 이 공간을 줄이면 실내가 더 넓어질 수 있는 거 아니야. 글쎄요 그게 가능할까요? 좌우륜 사이의 공간을 확보하기 위해 모터를 휠에 가깝게 붙이려면 드라이브샤프트의 길이를 줄여야 하는데요. 이러면 CV 조인트의 절각이 커지면서 효율성과 내구성은 물론 승차감까지 떨어질 수 있거든요. 만약 CV 조인트와 드라이브샤프트, 감속기까지 이 모든 것을 휠에 넣어버리면 어떨까요? 늘 중앙에 위치하던 큰 모터까지 작게 나눠서 각각의 바퀴에 붙여버리고 말이죠. 바로 유니휠처럼요.

유니휠 UNI Wheel의 탄생

Universal Wheel Drive 시스템 일명 유니휠, UNI Wheel을 소개합니다. 기존의 패러다임을 완전히 새롭게 바꾼 기능 통합형 휠 구동 시스템이죠. 유니휠은 썬 기어의 좌우에 각각 네 개의 피니언 기어를 배치해 서로 맞물리며 링기어를 회전시키는 구조입니다. 어떤 원리로 움직이냐고요. 먼저 모터가 만들어낸 동력이 썬기어로 전달되면 썬기어 좌우의 피니언 기어들이 맞물려 링기어를 회전시킵니다. 이 링기어가 휠과 연결되어 휠을 움직이게 하는 동력을 제공하는 거죠.

여기에 좌우 피니언 기어들이 하나로 연결된 링키즈 어셈블리가 움직이면서 휠의 상하좌우 운동이 완성됩니다. 유니휠의 가장 멋진 점은 바로 동력을 전달하면서도 움직임이 자유롭다는 점인데요. 휠의 상하좌우의 움직임과 상관없이 토크 제어가 가능해 연속적으로 부드럽게 휠의 출력 토크를 낼 수 있죠. 즉 동력을 끊김 없이 전달하면서도 움직임이 자유로운 아예 새로운 형태의 휠이 탄생한 겁니다. 게다가 별도의 감속기를 거치지 않고도 감속비를 구현할 수 있죠. 링기어와 썬기어 사이에 기어비를 통해서 말이죠. 이 최적의 구조를 찾기까지 정말 험난한 여정이었습니다. 수많은 가능성을 검토하고 일일이 테스트를 진행했죠.

끊김 없이 동력 전달, 움직임 자유로운 휠 탄생

유니휠을 적용한 결과는 과연 어떨까요? 이제 각 부품이 차지하던 공간은 실내 공간으로 활용될 수 있겠군요. 그렇다면 유니휠의 성능은 어떨까요? 사실 휠의 상하좌우 운동에 따라 모터에서 전달된 동력의 효율은 달라질 수 있는데요. 기존 CV 조인트가 적용된 드라이브샤프트의 경우에도 각도가 많이 꺾이면 동력의 전달 효율이 떨어지는 문제가 있었죠. 하지만 유니휠은 다릅니다. 150밀리미터의 스트로크를 구현해 유니휠을 테스트한 결과 휠의 상하좌우 운동에 상관없이 어떤 위치에서도 전달 효율이 일정하게 우수한 것을 확인할 수 있었죠. 출력 토크 진동은 어떨까요? 일반적으로 휠이 상하좌우로 움직이면 입력축의 기어가 회전하게 되어 휠의 출력 토크가 진동하게 되는데요. 유니휠은 휠의 움직임에 따라 링키즈가 움직이더라도 입력 축의 기어가 영향을 받지 않기 때문에, 출력 토크 진동이 발생하지 않습니다.

고속 주행 시 안정성 높이고 주행거리 향상

아무리 가혹하고 다양한 환경에서도 안정적이고 쾌적한 주행이 가능하다는 의미죠. 모터 배치와 착오조절 또한 자유로워 고속 주행 시 안정성과 전비를 높이는 데에도 매우 유용하겠네요. 게다가 유니휠로 확보된 여유 공간에 추가 배터리까지 장착한다면, 주행거리까지 향상될 수 있겠군요. 부품이 콤팩트 해졌는데도 성능은 역시 변함없이 좋네요. 충분히 견고하냐고요. 유니휠은 첫 적용 차량의 성능 요구 조건 테스트를 마쳤습니다. 기어비를 조정해 양산 차량의 조건도 만족하도록 계속 연구 개발하고 있죠. 유니휠이 가지는 가장 큰 의미는 바퀴 사이의 공간을 최대로 활용해 실내 공간을 극대화하는 것에 있다고 말씀드렸죠. 이는 차체 중앙에 있던 모터를 소형화하여 각 휠에 부착할 수 있기 때문인데요. 네 개의 휠의 구동력을 완전히 독립적으로 컨트롤할 수 있어 고성능 차량의 요구되는 우수한 주행 성능을 확보할 수 있죠. 진짜 토크 벡터링이 가능해지는 겁니다.

유니휠의 새로운 패러다임

이제 마지막 질문만이 남았군요. 과연 유니휠이 다양한 모빌리티에 적용될 수 있을까요? 유니휠은 모듈화 설계가 가능해 다양한 크기의 휠에 적용할 수 있습니다. 필요한 스트로크를 고려해 설계를 바꾸기만 하면 되는 것이죠. 이러한 모듈화를 통해 차체의 구조와 상관없이 차량은 물론 배송 로봇과 같은 다른 모빌리티에도 얼마든지 활용될 수 있습니다. 지금 어떤 이동 수단이든 자유롭게 떠올려 보세요. 그것이 유니휠의 다음 목표가 될 테니까요. 자동차를 좋아하는 분들이라면 아실 겁니다. 기존의 차량 구동 시스템이 얼마나 오랫동안 스탠더드로 여겨졌는지 말이죠. 유니휠이 모빌리티의 새로운 패러다임을 제시합니다. 유니휠이 만들어낸 공간에 무엇이 들어갈지 마음껏 상상해 보세요. 그것이 모빌리티의 미래를 또 한 번 바꿀지도 모르니까요.

 

 

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