파워트레인
강한 심장이 만들어내는
다이나믹 퍼포먼스
자동차를 사람에 비유할 때 흔히 심장이라 부르는 엔진은 에너지를 기계적 움직임으로 전환하는 가장 핵심적인 부품입니다. 엔진에 연결되는 변속기는 기계적 움직임을 바퀴로 전달하는 역할을 합니다.
이 두 가지를 합쳐 파워트레인이라고 부르는데요, 파워트레인은 빠르되 정숙해야 하고, 폭발적이되 친환경적이어야 합니다. 현대자동차의 파워트레인 개발 방향은 연비개선과 성능향상, 최고출력 그리고 배출가스 저감. 연비와 환경, 성능의 세 마리 토끼를 모두 잡겠다는 의지입니다.
양산차 업계 유일, 독자 파워트레인 시스템 보유
1991년 1세대 알파엔진과 수동변속기 개발을 통해 독자개발시대의 서막을 연 현대자동차는 2008년 전륜 6단 자동변속기, 2014년 7단 더블 클러치 변속기(DCT, Double-Clutch Transmission) 및 제어 유닛(TCU, Transmission Control Unit) 제작에까지 이르렀습니다. 전 세계 양산차 업체로는 유일하게 독자적인 파워트레인 시스템을 보유하게 된 것입니다. 그리고 이제 2018년 이후 선보일 3세대 엔진은 관련 산업을 주도할 수 있을 만큼 큰 기술력 향상이 기대되고 있습니다.
글로벌 자동차 업계의 후발주자인 현대자동차는 개발 과정에서 혹독한 테스트를 통해 성능을 검증해 왔습니다. 그중에서도 ‘와우(Worst Of Worst)’로 불리는 내구성 테스트는 ‘지옥의 관문’이라는 별명을 얻었습니다. 중국의 험로, 고지대, 다습지와 중동의 혹서지, 러시아의 혹한지, 독일의 아우토반과 산악지형, 장등판로 등 극한 지역을 돌며 수행되기 때문입니다. 현대자동차가 만드는 파워트레인이 높은 성능과 더불어 강한 내구성을 자신하는 이유도 바로 여기에 있습니다.
고효율과 고성능에 경제성까지 더한 디젤엔진
가솔린엔진보다 파워와 성능이 높은 대신 진동과 소음, 배기가스가 고민이었던 디젤엔진이 변화를 거듭하고 있습니다. 현대자동차는 디젤엔진과 맞춤을 이루는 터보차저 기술을 지속적으로 연구해 연료의 연소 효율을 높였습니다. 고성능 터보차저는 엔진으로부터 배출되는 고온고압의 배기가스 에너지를 이용해 터빈을 돌려 흡입 공기를 압축시키고 연소실로 유입시키는 장치입니다. 엔진의 성능을 지원하는 동시에 경제적 효율성과 친환경성까지 갖출 수 있게 된 것입니다. 특히 현대자동차는 지난 2014년 9월부터 강화된 배기가스 기준인 유로 6를 충족하기 위해 공해 저감 장치와 재료비 절감을 위한 자체기술 개발에 힘써왔습니다. 그 결과가 바로 SCR(Selective Catalyst Reduction) 기술과 DPF(Diesel Particulate Filter)를 통합한 SDPF(SCR on DPF) 독자개발로 완성되었습니다. 엄격한 배기가스 기준을 뛰어넘은 것입니다.
운전자와의 교감을 높인 엔진과 바퀴 사이의 커뮤니케이터, 변속기
자동차의 동력성능은 우수한 엔진에서 시작되지만, 그 힘이 바퀴까지 전달되려면 변속기가 필수적입니다. 변속기는 크게 수동변속기와 자동변속기로 구분됩니다. 수동변속기는 운전자가 직접 동력을 끊고 원하는 기어를 선택한 뒤 다시 동력을 이어주는 과정을 거칩니다. 높은 효율성과 내구성, 그리고 비교적 단순한 구조가 장점인 반면, 운전자가 직접 조작하기 때문에 다소 불편하고 운전자마다 편차가 생길 수 있다는 것이 단점입니다. 반면 자동변속기는 엔진 회전, 차량 속도 등을 감지해 자동으로 변속하기 때문에 편리하고 승차감이 부드러운 것이 장점이지만, 상대적으로 부품 수가 많고 구조가 복잡하다는 단점이 있습니다.
DCT, 수동과 자동의 장점만을 결합한 이상적 변속기
변속기가 수행해야 할 가장 중요한 역할은 엔진의 움직임에 맞춰 빠르고 정확하게 변속하는 것입니다. 조작은 간편하게 하면서도 변속에 걸리는 시간은 가급적 짧고, 엔진 출력을 손실 없이 바퀴에 전달해야 합니다. 태생적으로 수동변속기에 비해 효율이 떨어질 수밖에 없는 자동변속기의 대안으로 탄생한 것이 바로 DCT입니다.
현대자동차의 DCT는 두 개 회전축이 두 개의 클러치를 번갈아 연결하는 구조를 가지고 있습니다. 홀수 단이 동력을 바퀴에 전달하는 동안 짝수 단이 클러치에 연결된 상태로 유지되기 때문에 동력을 끊고 다시 잇는데 걸리는 시간이 사실상 ‘0’에 가깝게 됩니다. 부드러운 변속감과 효율적인 동력 전달, 그리고 특유의 운전 재미까지 더할 수 있는 것입니다. 현대자동차의 DCT가 수동변속기의 경제성과 자동변속기의 편의성을 모두 갖췄다고 자부하는 이유입니다.
태생적 한계마저 뛰어넘은 DCT, 전 차종으로 확대
DCT는 현재 가장 우월한 기술이 적용된 변속기이지만, 단점도 있습니다. 구조적으로 소음, 내구성 등이 악화될 수 있고, 출발 시나 저단 기어에서 부자연스럽게 느껴질 수 있다는 것입니다. 하지만 현대자동차는 DCT의 이러한 태생적인 단점들을 극복했습니다. 소비자들이 느끼는 소음과 주행 감성을 최우선으로 고려해 섬세하게 조율하고 가혹한 품질테스트를 거쳤습니다. ‘부드러움’과 ‘내구성’을 특히 중시하는 국내 소비자들의 높은 눈높이에 맞춘 것입니다. 외국에서 수입해 온 부품이 아니라 자체 기술로 완성한 제품이었기 때문에 거듭되는 연구개발을 통해 가능했던 일이기도 합니다.
현대자동차의 DCT는 또한, 독자적인 기술로 무게와 부피를 줄여 최근 트렌드인 다운사이징에 가장 적합한 구조를 갖추고 있습니다. DCT는 자동변속기보다 에너지 손실이 적어 연료 소비량과 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 하지만 부피와 무게가 문제였는데요, 현대자동차가 이 문제를 해결해 가고 있는 것입니다. 경제성과 친환경성에 대한 소비자들의 관심이 높아지면서 현대자동차는 DCT를 전 차종으로 점차 확대 적용하고 있습니다.
드라이빙의 즐거움을 온전히 누리는 감성적 파워트레인
과거 선진 자동차 메이커에게서 기술을 배워 ‘가격 대비 고품질’(Value for money)로 평가됐던 현대자동차는 이제 ‘팔로워(Follower)’에서 당당한 ‘리더(Leader)’로 성장하고 있습니다. 특히, 엔진 라인업과 변속기 분야에서는 독보적인 영역을 구축해 가는 수준에 이르렀습니다. 이뿐만이 아닙니다. 하이브리드엔진 등 친환경차 전용 파워트레인의 개발은 물론, 최신 파워트레인 기술인 터보, 가변밸브 기구, 디젤 후처리 장치, 변속기 다단화 및 신개념 변속기의 개발 능력도 세계 수준에 근접해가고 있습니다. 하지만 현대자동차는 현재에 만족하지 않고 끊임없는 도전을 이어 갑니다.
현대자동차는 이미 성능향상, 연비향상, 환경개선의 다음 단계를 고민하고 있습니다. 고성능, 고연비, 고효율의 파워트레인 개발을 넘어서 이제는 운전자들이 이 모든 것을 잊고 드라이빙 자체의 즐거움을 온전히 누릴 수 있도록 감성적 파워트레인을 연구하고 있습니다. 멀지 않은 미래에 현대자동차는 이전 세대와 획기적으로 다른 자동차를 선보일 것입니다. 지금까지 당연하게 여겼던 사실들을 완전히 뒤엎는 파워트레인을 내놓기 위해, 현대자동차 연구실의 불은 여전히 켜져 있습니다.
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