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변속기가 없는 전기차, 감속기는 어떤 역할을 할까?
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변속기가 없는 전기차, 감속기는 어떤 역할을 할까?
  • 기노현 기자
  • 승인 2019.06.06 14:35
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[오토트리뷴=기노현 기자] 내연기관 자동차는 신형 모델 출시마다 8단 자동변속기 장착, 7단 DCT 장착 등 높아진 변속기 효율을 뽐내지만 전기차는 변속기 효율에 관한 이야기가 없다. 이미 전기차에 관심이 많은 소비자들은 알고 있겠지만, 일반적인 전기차에는 변속기가 없다. 정확히 말하면 다단 변속기가 아닌 1단 감속기를 사용하고, 변속충격이 없어 부드러운 운행이 가능하다.
 
(▲사진출처 : 현대 위아 공식 홈페이지)

자동차에 변속기가 적용 된 이유는 내연기관이 엔진 회전수에 따라 토크가 다르기 때문이었다. 일정한 회전수가 되어야 힘을 발휘하는 특성 때문에 속도 별로 알맞은 기어를 사용해야 가속이 가능하다. 이런 특성 때문에 자동변속기가 없을 때에는 수동변속기를 사용해 변속해야 하는 번거로움이 있었고, 출발을 위해 공회전 상태로 준비가 필요하다.

전기차에서 사용하는 전기모터는 회전을 시작하는 동시에 최대 토크가 출력할 수 있고, 고회전 영역에 일정한 토크를 발휘한다. 덕분에 가속페달을 밟으면 인버터를 통해 전압과 주파수를 조절할 수 있고, 번거로운 변속 작업이 필요 없이 부드러운 가속이 가능하다. 이런 과정에서 모터의 토크를 더 끌어올려 효율적인 운행이 가능하도록 도와주는 것이 감속기다.
 

감속기의 가장 큰 역할은 모터의 회전수를 줄여서 토크를 높여주는 것이다. 전기모터는 빠른 속도로 돌아가는데 힘이 없을 때, 회전 속도를 줄이고 힘을 세게 하는 것이다. 쉽게 예를 들면 자전거를 탈 때 기어를 낮은 기어비를 선택하면 페달을 열심히 굴렸을 때 속도는 느리지만, 언덕길을 쉽게 올라갈 수 있는 것과 비슷한 원리다.

물론 변속기가 전혀 필요 없는 것은 아니다. 전기모터도 회전수가 고회전 영역으로 올라가면 필요 전류량이 높아지면서 효율이 급격하게 떨어진다. 그리고 전기 모터의 회전수도 한없이 올릴 수 없고, 결국 토크도 감소한다. 이런 이유로 인해 일반적인 전기차는 최고속도가 높지 않다.
 

현대자동차 코나 일렉트릭에 적용된 감속기 기어비는 7.981이다. 만약 시속 100km에서 모터 회전수가 5,000rpm 이라고 가정하고, 2단 기어비를 4정도로 2배 높이면 회전수를 2,500rpm으로 낮추는 동시에 최고속도도 올릴 수 있다. 이런 이유로 포뮬러 E와 일부 전기 슈퍼카에는 2단 변속기를 사용하는 경우도 있다. 하지만 일반적인 전기차는 변속기를 제거하고 얻는 이점이 많고, 실용 영역에서는 충분하기 때문에1단 감속기어를 사용하고 있다.
 

변속기가 아닌 2개의 모터를 사용하는 방법도 있다. 테슬라 모델S는 감속비가 다른 모터 두 개를 사용해서 가속, 항속 주행 상황에 맞춰 효율적으로 운행하는 방식을 사용한다. 이 방식도 2단 기어를 적용한 효과를 볼 수 있지만, 엄밀히 얘기해서 하나의 동력장치의 출력을 변속하는 과정이 없기 때문에 변속기라고 할 수 없다.

내연기관 자동차도 한때는 4단 이상 자동변속기는 무게 증가 등 효율 측면에서 쓸모 없다는 이야기가 있었지만, 현재는 10단에 이르기까지 다단변속기가 주를 이루고 있다. 전기차도 마찬가지로 현재는 1단 기어로 충분한 효율을 내고 있다고 판단하고 있지만, 기술 발전을 통해 전기차용 변속기의 효율이 입증이 되면 변속기가 적용 된 전기차가 보급될 날이 올 것으로 기대된다.

kino@autotribune.co.kr