2023. 11. 30. 20:51ㆍMobility +/Technology
자동차 공간의 새로운 패러다임을 제시할 인휠 모터 시스템
요즘 많은 선택을 받지 못하는 모델이지만, 전기차가 자동차 산업에 가져온 가장 큰 변화는 바로 차량 내부 공간의 활용입니다. 엔진룸이 없어지고 일명 스케이트보드 플랫폼이라 불리는 배터리를 하단에 배치한 플랫폼이 가져온 혁신의 바람은 생각보다 영향이 거대했습니다. 전기차의 도입에 따라 운전석 1열의 공간이 넓어지게 되었고 차량을 이용하는 고객은 내부 공간을 보다 넓게 활용할 수 있게 되었습니다. 그리고 이와 함께 따라온 차량의 엔터테인먼트 요소 증가는 이제 자동차의 내부 공간에서 무엇을 하게 만들것이냐는 모빌리티의 개념까지 이어지게 되었습니다.
전기차의 이런 공간 혁신이 멈춘 것은 아니에요. 각종 X-by-Wire이라는 시스템이 등장함에 따라 공간을 지속적으로 넓히려는 사례가 증가하고 있기 때문이죠. 예를 들어 Steer-by-Wire, Brake-by-Wire와 같은 시스템은 기존 기계적 요소로 구성되어 있던 조향/브레이크 시스템을 전자화하며 경량화를 구현하고 공간 활용성을 높일 수 있게 되었죠. 이런 시도에서 한 발 더 나아간 것이 바로 오늘 소개할 인휠모터 시스템입니다. 단어에서 알 수 있듯이 바퀴 안에 구동을 하는 모터가 들어간다는 것인데요. 아마 단어는 생소하겠지만, 현대모비스에서 공개한 아이오닉5의 크랩주행 혹은 PBV 구현 모습을 통해 동작을 익히 접하셨으리라 생각됩니다. 이번 포스팅에서는 인휠모터의 등장 과정, 해당 부품이 가져올 가치와 현재 동향에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 전기자동차의 미래 방향성으로 언급되는 인휠모터
전기차에서 인휠모터를 사용하려는 이유는 무엇일까요? 그 이유는 크게 3가지 정도로 요약할 수 있습니다. 첫째, 아까 말했든 내부 공간의 활용성을 극대화 할 수 있습니다. 이를 통해 차량의 내부 공간 활동에 고객이 더 몰입하게 할 수 있다는 것이죠. 둘째, 협소한 공간에서의 주행이 원활해집니다. 제자리에서 360도 회전을 할 수 있는만큼 선회 능력이 좋기 때문에 좁은 골목길에서의 이동 혹은 유턴 등에서 차량의 민첩한 움직임을 구현할 수 있다는 것이죠. 그리고 셋째, 전기차 시스템이 도입되었기 때문인데요. 이전 가솔린 엔진 대비 배터리로 고출력을 지원하고 이에 맞는 x-by-wire 시스템도 도입된만큼 기술을 활용할 수 있는 기반이 마련되었기 때문이라 요약할 수 있습니다. 물론 주행 중의 진동 및 하중 부담에 취약하고 정비 효율성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있지만, 그럼에도 불구하고 많은 사람들의 관심을 끄는 기술이 바로 인휠모터 시스템입니다.
국내에서만 해당 기술을 주목하는 것은 아닙니다. 22년 10월 인휠모터 시스템에 대해 다룬 CNN 기사를 찾아볼 수 있었는데요. CNN에서는 "인휠 모터가 게임 체인저"라는 개발사의 말을 빌리며 이를 통해 궁극적인 "설계의 자유"를 얻을 수 있을 것이라 요약하고 있었습니다. 보도에 따르면 인휠모터가 도입됨에 따라 기어박스/구동축이 제거되고 이를 통해 얻은 경량화로 전기차 주행거리를 늘릴 수 있다 언급했습니다. 이후 인휠모터를 도입하려는 다양한 기업의 사례를 함께 언급하는 것을 찾아볼 수 있었는데요
태양 전지를 활용한 차량을 기획한 LightYear사에 장착된 Elaphe의 인휠모터 시스템을 언급하고 있었죠. Elaphe는 라이트이어뿐만 아니라 Apeta Motors의 삼륜차, Lordstown의 전기 픽업트럭에 해당 부품을 공급하며 사업을 확장해나간 사례를 통해 이를 알 수 있었고요. 그리고 Markets and Markets의 21년 보고서에 따르면 인휠모터에 대한 수요가 점차 증가해 21년 기준 800만 달러에서 26년 4억 달러의 시장이 될 것이라는 내용을 함께 다루고 있었습니다. 결론적으로는 인휠모터가 서스펜션, 진동 등에 대한 리스크가 있지만 그럼에도 불구하고 성장성이 큰 전기차의 미래다라고 기사에서는 다루는 것을 확인할 수 있었습니다.
2. 인휠모터에 대해 주목한 기업, Nissan의 BladeGlider
인휠모터에 주목한 자동차 기업이 있는데요. 바로 닛산입니다. 닛산은 자사 공식 홈페이지의 기술 부문에 인휠모터 기술이 가져올 미래에 대해 언급하며, 주목하는 모습을 보였습니다. 그 예시로 닛산의 차량인 Leaf와 인휠모터 시스템을 탑재한 BladeGlider라는 차량을 비교하면서 기술의 우위를 언급했죠. 공식 홈페이지 상 2016년에 차량에 대한 소개가 나왔으니, 오래 전부터 해당 개념을 꿈꺼왔다고 볼 수도 있겠네요. 보도 자료에서는 전기차가 도입되며 기존의 엔진룸 자리에 모터를 배치하는방식을 활용했지만 인휠 모터를 사용하게 되면서 보다 작은 회전축으로 민첩한 선회 능력을 보일 수 있게 되었고, 모터의 토크 벡터링이 우수해질 수 있다는 언급을 했습니다.
기존 앞단과 뒷단의 구동시스템이 연계되었던 것에서 이를 세분화해 각 바퀴마다 동력시스템을 구분한 것의 장점에 대해서도 함께 말한 것을 찾아볼 수 있었습니다. 이를 통해 좌회전과 우회전 시 개별적인 조향 및 토크값을 설정해 회전 반경을 좁히는 것을 언급했습니다. 그리고 제동 역시 각 바퀴에 따라 다른 값을 줄 수 있기 때문에 이를 통해 얻을 수 있는 제어 이점에 대해서도 함께 명시하고 있었죠. 물론 닛산의 BladeGlider가 인휠모터를 탑재한 차량임에도 불구하고 시장에서 확산되지 못한 이유는 차체의 공간이 좁았기 때문이라 생각됩니다. 차량을 마치 3륜차와 같이 전면부를 좁게 만들었기 때문에 1열에 한 명만 앉을 수 있는 차량이 되어버렸기 때문에 넓은 공간을 제공할 수 없다는 문제가 생긴 것이죠. 하지만 이런 어려움에도 불구하고 인휠모터를 도입하려는 시도는 계속 이어지고 있습니다.
3. 현대자동차그룹의 e-코너 시스템과 이를 뒷받침할 유니버셜 휠 드라이브 시스템
최근 인휠시스템에 대해 많은 발전 그리고 시도를 하는 기업이 바로 현대자동차그룹입니다. 다른 기업이 단순 홍보영상으로 이를 치환할 때 실제 아이오닉5 차량을 대상으로 테스트를 진행한 점에서 그 의지가 특별하다고 생각되는데요. 현대자동차그룹의 인휠모터 시스템 개발은 현대모비스가 담당하며, e-코너 시스템이라 명명된다고 합니다. 현대모비스는 올해 3월 19일 인휠 시스템 개발에 성공한 사실을 밝히며, 전 세계를 놀라게한 바 있는데요. 이는 2010년부터 해왔던 연구의 결과물로, 5년 내 실제 차량에 적용하겠다는 대담한목표를 밝혔다고 합니다. 아마 제자리에서 360도 회전하는 제로턴이나 옆으로 수평이동하는 크랩 주행 등의 모습을 많은 분들이 보고 놀라셨을거라 생각되는데요. 이런 기술이 실제 차량에 적용된다면 우리의 운전 생활 그리고 어쩌면 면허에 이르기까지 많은 부분이 바뀔 수 있을 것 같습니다.
그리고 최근 이런 인휠시스템을 뒷받침할 기술인 "유니버설 휠 드라이브 시스템"이 공개되었습니다. 해당 시스템에 대한 장점으로 내부 공간의 활용성을 더욱 높일 수 있다는 점이 언급되었는데요. 유니휠을 소개하는 공식 영상에서 4개의 바퀴에 모터를 다는 모습, 그리고 유성기어 시스템을 활용한 링크 구성으로 휠의 자유로움을 높인 것이 장점이라 말하는 것을 볼 수 있었습니다. 그리고 HMG저널 자료에서는 해당 시스템이 모터의 감속기와 CV조인트를 대체할 수 있기 때문에 바퀴가 달린 모든 것, 즉 PBV, 로봇, 휠체어 등에도 적용될 수 있을 것이라 언급했습니다.
이를 올해 초? 혹은 작년 즈음에 현대자동차가 공개한 MoBED와도 연관지을 수 있을 것 같네요. 해당 발표에서 공개한 영상은 동일 플랫폼을 로봇과 차량에 모두 적용하며 내부 공간의 활용성을 높여 다목적으로 활용하며(PBV, 배송로봇) 자유로운 움직임을 갖출 수 있는(인휠모터) 것을 지향했는데요. 어쩌면 종합 모빌리티 기업으로 나아가는 현대자동차에게 인휠모터 기술은 단순 자동차뿐이 아닌 다른 운송수단에도 적용되어야 하는 필수 기술인만큼 이에 대한 연구를 꾸준히 해나가는게 아닌가 싶습니다. 만약 기술 구현이 가능하고, 양산까지 이뤄낸다면 자동차 내부 공간을 혁신하는 게임체인저로서 시장의 변화를 불러올 수 있을 것 같네요
사실 오늘 포스팅에서 소개는 못했지만 만도와 같은 다른 기업들 역시
인휠모터 시스템 개발과 실증에 박차를 다하고 있습니다.
어쩌면 우리의 미래 운전 생활은 지금과 차원이 다른 모습일 수도 있지 않을까라는 기대와 함께 글을 마칩니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다!
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