무단변속기(CVT)의 이해

[ 모터 매거진 2012년 5월호에 실린 글의 원본에서 일부 발췌한 내용입니다. ]

아우디 멀티트로닉(Multitronic) CVT의 개념도. 금속 재질 부품을 연결한 벨트를 쓴다

일반적으로 무단변속기라는 이름으로 널리 알려진 CVT는 원래 영어 이름을 풀어보면 ‘연속 가변 변속기(Continuously Variable Transmission)’라고 할 수 있다. 이 말만 가지고 그 특징이 쉽게 이해가 가지 않는 이유는 ‘가변’과 ‘변속기’ 사이에 ‘기어비’가 빠져 있기 때문이다. 말하자면 기어비가 연속적으로 달라지는 변속기라는 뜻이다. 이와 같은 CVT의 특성은 CVT의 구조를 들여다보면 조금 더 쉽게 이해할 수 있다.

닛산이 1999년 선보인 하이퍼트로닉(Hypertronic) CVT

CVT는 기능 면에서는 일반적인 자동변속기와 비슷하지만, 주어진 기어를 조합해 속도에 따라 구동력을 최적화하는 자동변속기와 달리 CVT에는 변속을 위한 기어 구조가 없다. 대신 엔진으로부터 나온 구동력을 받아들이는 구동 풀리(pully, 도르래)와 바퀴 쪽으로 구동력을 전달하는 피동 풀리가 있고, 두 개의 풀리는 벨트로 연결되어 있다. 구동 풀리가 회전하면 연결된 벨트가 함께 회전하면서 피동 풀리에 동력을 전달하는데, 이때 풀리에 걸리는 부하에 따라 양쪽 풀리에 걸리는 힘이 균형을 이루도록 풀리에 벨트가 닿는 면과 풀리의 회전중심 사이의 거리가 달라지면서 구동력의 입출력 비율이 연속적으로 조절되는 것이다. 일부 수동 모드가 있는 CVT도 있지만, 이런 CVT는 인위적으로 풀리의 지름을 고정시키는 기능이 있는 것이지 실제로 기어가 존재하는 것은 아니다.

예를 들어 엔진이 같은 속도로 회전하더라도 언덕을 오르거나 차에 짐이 많이 실려 피동풀리에 부하가 크게 걸리면 자동으로 피동 풀리의 지름이 커진다. 그러면 피동 풀리의 회전속도는 느려지는 대신 토크가 커지게 된다. 그러나 두 풀리의 지름변화는 양쪽 풀리에 걸리는 부하에 따라 기계적 특성에 의해 자동으로 조절되기 때문에, 엔진 회전이 빨라져도 쉽게 속도가 붙지 않거나 엔진 속도가 고르게 유지되더라도 차의 속도가 빨라지는 현상이 생긴다. 이러한 현상은 일반적인 수동이나 자동변속기 차에 익숙한 운전자에게는 매우 낯설게 느껴진다. 이런 이질감 때문에 과거에 국산차에 쓰였던 CVT는 소비자들에게 외면당하거나 좋지 않은 기억을 남기기도 했다.

세로 배치 엔진 앞바퀴굴림 구동계용 아우디 멀티트로닉 CVT의 투시도

그러나 이런 이질감은 CVT의 올바른 사용방법에 익숙해지면 큰 문제가 되지 않는다. CVT는 구조적으로 동력손실이 적기 때문에 연비가 우수한 편인데, 실제 주행에서 연비를 높이기 위해서는 CVT의 특성에 맞는 운전을 해야 한다. 즉, 일반 변속기 차와는 운전습관을 다르게 들여야 한다는 뜻이다. 

CVT가 쓰인 차는 가급적 액셀러레이터 조작을 부드럽게 해야 한다. 처음 정지 상태에서 출발할 때에는 차의 무게와 타이어의 정지 마찰력 때문에 차가 더디게 나가는 느낌이 든다. 이 상태에서 답답하다고 액셀러레이터를 무조건 깊게 밟으면 역효과가 난다. 엔진 회전이 빨라지면서 구동 풀리에 부하가 많이 걸리면 피동 풀리 쪽에서는 전체적인 힘의 균형을 맞추기 위해 바퀴 쪽으로 전달되는 토크를 줄이게 된다. 이런 상태에서도 계속해서 액셀러레이터를 깊게 밟으면 엔진과 변속기 모두에 무리가 간다. 수동 변속 모드가 따로 있지 않은 CVT라면 가능한 한 부드럽게 액셀러레이터를 밟으면 자연스럽게 속도가 빨라진다.

닛산 엑스트로닉(Xtronic) CVT의 벨트와 풀리 부분

과거에는 CVT의 신뢰성과 내구성이 그리 높지 않았지만, 요즘 나오고 있는 CVT는 기술의 혜택을 입어 많은 발전을 이루었다. 국내에 현재 판매되고 있는 차종 가운데에도 CVT가 쓰인 차들이 적지 않고, 그 중 상당수는 연비 향상을 위해 CVT를 도입한 차들이다. 따라서 운전자가 기능을 잘 이해하고 적절하게 활용한다면 연비와 성능이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있다.

답글 남기기

아래 항목을 채우거나 오른쪽 아이콘 중 하나를 클릭하여 로그 인 하세요:

WordPress.com 로고

WordPress.com의 계정을 사용하여 댓글을 남깁니다. 로그아웃 /  변경 )

Google photo

Google의 계정을 사용하여 댓글을 남깁니다. 로그아웃 /  변경 )

Twitter 사진

Twitter의 계정을 사용하여 댓글을 남깁니다. 로그아웃 /  변경 )

Facebook 사진

Facebook의 계정을 사용하여 댓글을 남깁니다. 로그아웃 /  변경 )

%s에 연결하는 중

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d 블로거가 이것을 좋아합니다: