자동차의 구동 시스템 - 전기 자동차

저번 포스팅에 이어 전기 자동차의 구동 시스템에 대하여 알아보도록 하겠다.

전기 자동차가 기존의 내연기관 자동차와 가장 큰 차이가 나는 점은 엔진이 없다는 것이다.

엔진이 존재하지 않기 때문에 연료탱크도 없다.

따라서 구동 시스템을 구성하는 데에 있어서 공간 효율을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다.

전기 자동차 구동 시스템의 주요 구성 요소는 모터, 배터리, 인버터라고 볼 수 있다.

여기서 인버터란 모터를 제어하기 위해 전압이나 전류를 제어해주는 일종의 회로라고 생각하면 된다.

이번 포스팅에서는 모터의 위치에 따른 구동 시스템 종류에 대하여 알아보도록 하겠다.

 

1. FF

전륜에 모터를 위치하고 전륜 2바퀴가 주구동륜인 구성이다.

전륜 2륜 구동 구성도

주로 기존 내연기관의 차량의 파생 모델로 전기 자동차를 개발한 경우에 사용하는 구성이다.

기존 엔진이 장착되었던 위치에 그대로 모터만 장착하면 되기 때문이다.

다만 기존 내연기관 차체를 그대로 사용하기 때문에, 배터리의 위치는 연료탱크가 장착되었던 위치로 갈 수밖에 없다.

이는 주행거리에 불리한 영향을 줄 수 있다.

 

2. RR

후륜에 모터를 위치하고 후륜 2바퀴가 주구동륜이 구성이다.

후륜 2륜 구동 구성도

전용 전기 자동차 차체를 사용한 모델에서 가장 많이 사용되는 방법이다.

후륜 구동의 특징을 가지고 있으며, 배터리를 차체 한가운데에 배치할 수 있다.

배터리의 무게가 무겁기 때문에, 차체의 가운데에 배치하게 된다면 무게 중심이 아래로 내려가게 되어 실제 주행 성능 향상에 도움을 줄 수 있다.

또한 차량의 앞쪽 부분에는 별다른 장치가 들어가지 않기 때문에 트렁크로 활용할 수 있다.

이는 'Front + Trunk' 의 단어를 조합하여 'Frunk(프렁크)' 라고 불리기도 한다.

주로 테슬라 모델에서 많이 사용하는 구동 시스템이다.

 

3. 4WD (AWD)

전,후륜 모두 모터를 위치하여 4륜 구동을 구현할 수 있는 구성이다.

4륜 구동 구성도

전용 전기 자동차 차체를 사용한 모델에서만 구현이 가능한 구성이다.

주 구동륜은 후륜이며, 전륜의 모터는 보조 구동의 역할을 하는 경우가 많다.

 

4. Tri-Motor

전륜에는 하나의 모터로 구동하고, 후륜의 각 바퀴에 모터를 장착하여 총 3개의 모터로 구동하는 구성이다.

Tri-Motor 구동 구성도

조금 생소해 보일 수 있는 구성이지만, 후륜의 각 바퀴에 모터를 장착하여 개별 구동하는 구성이다.

모터 1개로 후륜의 두 바퀴를 모두 구동시키는 것에 비해 보다 큰 출력을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

현재 테슬라 모델 S Plaid 트림이 위의 시스템으로 양산되는 모델이며, 향후 테슬라의 '사이버트럭' 에서도 위의 시스템을 탑재한다고 한다.

 

※ 위 Tri-Motor 구성을 보게 되면, 전륜에도 후륜처럼 각 바퀴에 모터를 하나씩 장착하여 시스템을 구성하면 더 높은 출력을 얻을 수 있을 것 같은 생각이 든다. 그런데 그러한 시스템은 현재 양산되고 있지 않다. 이는 필자의 개인적인 의견이지만, 아무래도 전륜에는 차량의 조향에 필요한 장치들이 들어가야 하기 때문에 각 바퀴에 개별 모터를 장착하기에는 공간적인 여유가 나오지 않기 때문일 것 같다. 다만 이와 같은 개념을 그나마 유사하게 구현할 수 있는 시스템은 '인휠 모터'를 사용한 시스템일 것이다. '인휠 모터'는 바퀴 자체가 모터로, 바퀴 자체가 동력을 가질 수 있는 장치이다. 아직까지 인휠 모터를 장착하여 대량 양산된 차량은 존재하지 않는다.