[카&테크]전기차의 핵심, '구동시스템' 진화

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친환경 모빌리티 시대가 본격화하면서 차세대 전동화 파워트레인에 대한 관심과 기술 경쟁이 치열해지고 있다. 에너지 효율을 높이기 위해 크기와 무게는 줄이는 것은 물론 활용 확장성은 커야 하고, 당연히 비용 절감도 해야 한다.


비테스코 테크놀로지스의 구동시스템 EMR4.
<비테스코 테크놀로지스의 구동시스템 EMR4.>

이런 상황에 파워트레인 기술 기업 비테스코 테크놀로지스(Vitesco Technologies)가 지난 7월 중국 자동차 기술 협회에서 주최하는 '제13회 중국 변속기 심포지엄'을 통해 차세대 전동화 구동시스템인 'EMR4'를 세계 최초로 공개했다.

'EMR4' 전 단계의 구동시스템 'EMR3' 역시 무게, 크기, 출력 밀도 면에서 시장의 기준을 한 단계 높이며, 20개 이상의 전기차 모델에 탑재하는 기록을 세웠다. EMR4는 기존 EMR3 이외 회사의 파워트레인 관련 기술력과 전문성을 집약한 통합형 전동화 플랫폼이다. 구동시스템 분야에서 다시 한번 기술의 표준을 제시했다는 평가를 받았다고 회사측은 설명했다.

전동화 파워트레인은 전기차에서 배터리만큼이나 빼놓을 수 없는 첨단 기술이다. 전기모터와 인버터·감속기 등의 구동계 부품을 아우르는 시스템이다. 차량 바퀴에 동력을 전달하는 역할을 한다.

전기차에는 내연기관의 엔진과 변속기 등을 대체하는 전기차 전용 구동계가 필요하다. 고효율 배터리와 결합하는 파워트레인 구동 효율은 전기차 주행거리 향상을 위해 필수다.


비테스코 테크놀로지스의 구동시스템인 EMR3와 EMR4 출력 범위 비교.
<비테스코 테크놀로지스의 구동시스템인 EMR3와 EMR4 출력 범위 비교.>

시스템에 포함된 모터는 인버터로부터 전력을 받아 회전하고, 이 회전력이 바퀴를 굴려 자동차를 움직인다. 제동 시 차량의 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 발전기 기능도 한다. 인버터는 배터리에 직류 형태로 저장된 전기를 교류 전압으로 변환해 모터 구동에 필요한 3상 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 감속기는 내연기관의 변속기와 유사한 기능을 하며 모터의 높은 회전수를 차량 운행에 필요한 적절한 회전수로 감속해 바퀴에 큰 토크의 동력을 전달한다.


모듈화·확장성·표준화를 모두 달성한 EMR4는 기존 제품에 비해 동일 출력 기준 25%의 경량화를 이뤘음에도 전동모터는 80㎾부터 230㎾까지의 폭넓은 출력 범위를 지원한다. 또한 출력 밀도의 향상으로 완성차 제조사는 복잡한 마운팅과 인터페이스 변경 없이도 특정 자동차 모델에 다양한 출력을 구현할 수 있다. 또한 작은 크기의 이점을 살려 공간활용도를 높인 것이 특징이다.

특히 EMR4의 핵심 기술인 인버터의 경우, 통상 사용하는 방사형(Radial)이 아닌 축형(Axial) 인버터를 채택해 다양한 출력의 제품을 단일 생산라인에서 고르게 생산할 수 있다. 또 EMR4의 작동 범위 내에서 최적의 소음·진동·음향 관련(NVA) 성능을 구현하기 위해 기존에 검증된 전동화 구동시스템의 기술을 접목시켰다.

독일에 본사를 둔 비테스코 테크놀로지스는 파워트레인 분야에서 글로벌 경쟁력을 보유한 회사다. 2020년 기준 약 80억 유로의 매출을 달성했으며, 전세계 50여 개 사업장에서 약 4만 명의 직원이 일하고 있다.

박태준기자 gaius@etnews.com