KB차차차

변속기가 엔진 뒤에 위치한 포르쉐 박스터 [출처: 포르쉐]

변속기 개발의 기본 고려 사항 중 하나는 패키징입니다. 즉 변속기의 무게, 크기, 위치가 중요하다
는 뜻이죠. 2010년대 들어서는 유럽의 보행자 안전법규가 강화되면서 엔진 장착 높이가 낮아졌으
며, 이로 인해 엔진과 결합하는 변속기도 더 낮게 자리하게 되었습니다. 한편 현재 변속기가 직면
한 주요 과제 가운데 하나가 중량 감축입니다. 부품 숫자, 부피, 변속기 오일 용량, 소재 등 다양한
방법을 통해 변속기의 무게를 줄여 연료 효율과 운동성능을 끌어올리고 있습니다.


호불호 나뉘는 수동변속기


프랑스와 이탈리아는 수동변속기 선호가 높다

미국은 전통적으로 자동변속기를 선호한다

수동 변속기는 모든 변속기 중에서 동력 전달 효율이 가장 높고, 중량도 가볍습니다. 또한 제조 비
용도 적게 들죠.이러한 장점에도 불구하고 소음, 진동, 사용 편의성이 부족한 까닭에 그 인기는 점
차 줄어드는 추세입니다. 현재 수동변속기가 가장 많이 팔리는 나라는 인도입니다.2016년에 판매
된 95% 자동차는 수동변속기를 장착했습니다.미국의 경우 수동변속기 장착 비중은 3~4%,국내는
1.2% 수준에 불과합니다.

이처럼 인기가 시들한 이유는 도심 집중화 현상을 꼽을 수 있습니다. 더 많은 사람이 도시에 살면
서 교통체증이 심해졌고, 이러한 환경에서 잦은 변속을 해야 하는 수동변속기의 단점이 도드라지
는 것이죠.

한 때 3단과 4단이 대세였던 자동변속기는 90년대 말부터 5단으로 대체된 뒤, 최근에는 8~10단
까지 다단화됐습니다. 이를 통해 수동변속기 효율에 근접하는 동력전달 능력을 나타내고 있습니
다. 자동변속기의 연비 개선 비결은 톱기어의 기어비를 낮추는 데 있습니다. 엔진 회전수를 낮게
사용하는 것이지요. ZF에 따르면 4단에서 5단으로 바뀌면 동일 조건일 때 연료 효율은 5% 개선
되고, 6단 변속기는 5단 대비 6% 향상된다고 합니다. 동력전달 효율은 90%를 살짝 넘는 수준으
로 96%인 수동변속기와 비교해도 큰 차이가 없습니다. 특히 고속도로 주행 비율이 높을수록 다
단화 자동변속기의 이점이 뚜렷합니다.



현재 10단까지 진화한 자동변속기는 더이상 다단화되지 않을 전망입니다. 지금보다 기어비를 더
잘게 쪼개더라도 연비 성능을 개선하는 데 큰 효과가 없기 때문이죠. 더 효율적으로 동력을 전달
하는 무단변속기 CVT도 있으니까요.



자동과 수동의 장점 결합한 ‘자동화 변속기’


AMT 장착한 이스즈 엘프 [출처: 큐로모터스]

'자동화 변속기(AMT, Automated-Manual Transmission)'는 수동변속기의 동력 전달 효율과 자동변
속기의 편의성을 갖춘 형태입니다. 메커니즘은 수동변속기에 기반한 까닭에 일반적인 자동변속기의
토크컨버터가 따로 없으며, 운전은 자동변속기처럼 할 수 있는 변속기죠. 푸조-시트로엥 MCP 변속
기, 구형 M3(E46)가 사용한 스퀸셜 M 기어박스가 대표적입니다.


이스즈 엘프의 AMT [출처: 큐로모터스]

작년에 국내시장에 진출한 중형 트럭 이스즈 엘프도 자동화 변속기를 탑재했습니다. 1단과 2단은
토크컨버터로 작동하며 3단 이후부터는 자동화 변속기가 맡습니다. 중량 화물을 싣고 다니는 트럭
입장에서는 수동 변속기의 신뢰성과 토크컨버터 변속기의 출력 증대 효과 두 마리 토끼를 거머쥘
수 있는 셈이죠.



스포츠 드라이빙의 상징 듀얼클러치변속기


DCT 장착한 BMW M4 [출처: BMW]

'DCT(Dual Clutch Transmission)’는 AMT의 단점을 개선한 제품입니다. 홀수 기어와 짝수 기어가
각각 하나의 클러치를 갖고 있어서 다음 변속에 미리 대비할 수 있는데요. 덕분에 자동변속기처
럼 부드러운 변속이 가능합니다. 또한 동력 전달 효율이 우수하기 때문에 주로 고성능 스포츠카
에서 즐겨 사용합니다.



M3/M4에 탑재된 DCT [출처: BMW]

듀얼클러치 변속기는 기어 내부에 변속기 오일을 가득 채운 습식클러치 방식과 변속기 오일을 최
소화한 건식 클러치 방식 두 가지 설계로 나뉩니다. 건식 클러치 방식은 동력전달 효율이 더 우세
하지만, 최대 허용 토크가 낮은 단점이 있습니다. 대표적으로 듀얼클러치 변속기를 즐겨 사용하는
회사는 아우디-폭스바겐 그룹입니다. 한편 현대자동차도 몇 년 전부터 듀얼클러치 변속기를 개발
하여 소형 스포츠모델에 적용하고 있습니다.



내구성 강화된 무단변속기 CVT


CVT 결함으로 리콜에 들어갔던 마티즈 CVT [출처: 한국GM]

닛산과 아우디는 CVT를 꾸준히 개선하여 고출력 차량에도 적용하고 있다 [출처: 아우디]

CVT는 동력전달 효율을 극한으로 개선한 변속기입니다. 엔진 회전수에 따라 기어비를 가변적으
로 조절하는 원리입니다. 그동안 내구성이 약한 까닭에 출력이 적은 소형차 위주로 탑재했는데
요. 닛산과 아우디가 꾸준히 개량하면서 최근에는 200마력이 넘는 승용차에도 적용하고 있습니
다. 또한 스포츠 드라이빙에서는 엔진 회전수를 높게 쓰는 이질감을 없애기 위해 가상의 단수를
만들어 운전자에게 자연스러운 느낌을 전달합니다. 효율은 4단 자동변속기보다 10%, 5단 자동
변속기 대비로는 5~9%가량 높은 것으로 알려져 있습니다.

금방이라도 전기차가 모든 자동차 시장을 점유할 것 같지만, 모든 내연기관 자동차를 대체할 순 없
습니다. 변속기도 내연기관과 함께 운명을 같이할 예정인데요. 내연기관이 사라지지 않는 한 앞으로
도 지속적으로 발전할 것입니다.