[칼럼] 전기차 게임체인저, 배터리가 아닌 '다단 변속기'에 있다.

[김필수 칼럼] 전기차 화두는 비싼 가격과 오르고 있는 충전 비용, 보조금 삭감, 불편한 인프라 등 하이브리드차 대비 낮은 가성비 등에 따른 시장 부진을 한꺼번에 날릴 수 있는 '반값 전기차'다.  

중국산 그리고 테슬라 주도로 전기차 가격이 점차 낮아지고 있기는 하다. 중국 시장에서는 치열한 가격 경쟁으로 수많은 전기차 제조사가 도산했고 이제 100여 개만 남았다. 머지않아 10~20개 정도만 남을 것이라는 전망도 있다.

그러나 삼원계 배터리를 인산철 배터리로 대체하고 기가 프레스 공법으로 전환하거나 자동차 전압 승압, 페라이트 모터 사용 등 여러 방법에도 가격을 무한정 내릴 수는 없다. 가격을 내리는 데는 분명한 한계가 존재한다.

'반값 전기차'를 구현할 수 있는 게임체인저는 '고단 자동변속기'다. 전기차는 모터의 고속 회전수를 감속기가 낮은 속도로 제어해 바퀴로 전달한다. 그러나 이 방법은 에너지 낭비가 커 상대적으로 높은 용량의 모터와 더 큰 배터리를 사용해야 하는 단점이 있다. 

기존 내연기관차와 같이 변속기를 사용하면 좋겠지만 전기차에 적용하기는 불가능하다. 완전하게 새로운 방식으로 개발해야 한다. 전기차 변속기는 기본적으로 '경박단소'가 요구된다. 유압을 사용하지 않으면서 가볍고 얇으며, 단순한 구조에 크기도 작아야 한다.

모터와 결합해 전체적으로 크기가 작은 일체형 모듈로 개발해야 한다. 포르쉐 타이칸은 후륜에 2단 변속기를 세계 최초로 탑재해 높은 효율성을 달성했다. 지금은 아우디 e-트론에 같은 시스템을 탑재하고 있다.

대만의 이륜차 제작사인 캠코도 2단 변속기를 양산 모델에 탑재하고 있다. 글로벌 대용량 변속기 회사인 미국 이튼은 전기버스에 4단 변속기를 탑재할 예정이다. 이러한 시도로 전기차에 5단 이상 고단 변속기가 탑재된다면 전고체 배터리 이상의 혁명적 변화가 일 것이다.

고단 변속기를 탑재한 전기차는 같은 배터리 용량으로 최소 30%에서 최대 50%까지 주행거리가 늘어난다. 이것만으로도 획기적인 일이다. 등판능력도 획기적으로 증가한다. 변속기가 없는 경우 모터와 배터리 온도가 급격히 상승해 대용량 냉각 장치가 필요하다.

하지만 고단 변속기를 탑재하면 모터 온도가 약 60~70도를 유지해 냉각장치 없이 등판이 가능해진다. 구조와 부품 간소화, 무게 감소, 모터 수명 연장으로 전기차 제조 비용이 획기적으로 줄면서 낮은 배터리 용량으로도 충분한 주행 거리를 확보할 수 있어 반값 전기차 실현이 가능해진다.

이 때문에 글로벌 기업들은 전력을 기울여 전기차용 고단 변속기 개발에 전력을 다하고 있다. 국내 스타트업도 전기 이륜차용 7단 자동변속기를 개발해 양산을 준비하고 있다. 중국, 인도네시아에 진출을 위한 협력도 상당한 진척이 이뤄지고 있다. 

'반값 전기차'는 머지않아 구현될 것이 확실하다. 이를 위한 국내 벤처기업을 지원할 수 있는 정부의 지원과 역할이 중요하다. 이들 기업이 머지않아 세계 시장을 선도하는 역할을 할 것으로도 기대한다.

김필수 교수/webmaster@autoherald.co.kr