전륜 vs 후륜, 전기차 모터의 숨겨진 전략
왜 EV3는 전륜일까?
효율 장점 뭐 이런 이야기를 주로 다뤘으니, 오늘은 발전사 이야기를 좀 해볼까 합니다.
이전글에서 전기차의 큰 장점 중 하나는 모터 배치의 자유로움이라 이야기했었죠. 내연기관 자동차와 달리 전기차는 모터를 다양한 위치에 배치할 수 있어 무게중심이 중앙에 가까우며 차량 설계의 유연성이 높다는 장점이 있어라 정리했습니다.
그에 따라 전기차는 1개부터 4개의 모터까지 자유롭게 구성할 수 있으며, 차량의 용도에 맞게 모터의 위치와 개수를 차량회사마다 다르게 만들었죠
그런데 공통된 점은 스펙상에서 전륜 모터의 출력이 후륜 모터보다 낮은 경향을 보인다는 점입니다. 사실 양산 라인업을 고려했을 때 두 개의 동일한 모터를 사용하는 것이 비용 절감 측면에서 유리하지 않을까요?
아마 이 글을 보시는 분들도 대부분 알겠지만, 라인을 하나 더 증설하는데 들어가는 비용을 생각해 봐도 애들 장난이 아니죠, 사실 그래서 저는 왜 전륜과 후륜에 다른 모터를 사용할까 가 의문을 해결하는 것이 이글의 목적입니다. 그럼 좀 더 가볼까요?
여기서 좀 더 이야기를 자세하게 가져가 위해서는 차량의 GC나 수직항력에 대한 이해가 필요합니다. 근데 그건 너무 전문적으로 가니 자세한 논리나 수식이 궁금하신 분들은 아래 블로그를 참조해 주시길 바라며 마저 이야기해 봅시다.
결론적으로 놓고 말하면 각 모터의 역할이 다르기 때문이다 정도로 정리할 수 있겠네요, 전륜 모터는 효율과 회생제동에 중점을 두고, 후륜 모터는 가속 성능을 높이는 데 집중하는 게 효율적이기 때문이죠. 실제로 아우디나 테슬라의 차량은 전륜에는 단일모터 후륜에는 2개의 모터를 넣고 제가 좋아하는 아이오닉 5N의 경우도 후륜이 압도적으로 출력이 높습니다.
이유를 최대한 간단히 설명해 보면 자동차가 가속 시에는 후륜에 무게중심이 치우칩니다.
그렇다면 감속 시에는요?
전륜으로 무게중심이 치우치는 것을 어렵지 않게 떠 올릴 수 있죠 자 그럼 이야기는 단순해집니다. 우리가 빠른 속도의 전기차를 만들고 싶다면 후륜에 모터를 넣는 것이고 회생제동을 잘하는 전기차를 만들고 싶다면? 전륜에 모터를 넣으면 되는 거죠
2008년 출시된 테슬라 로드스터는 어떨까?
테슬라 초기 전기차 모터는 발전기에 더 가까웠습니다, 사실 본격적인 전기차용 모터 연구는 테슬라 쇼크 이후 인 2010년 이후에 활발해졌기에 당시에만 해도 대단한 모터임을 부정할 순 없죠, 지금은 사용하지 않는 4극 모터를 사용했는데, 이 테슬라 쇼크 이후에 연구 자체가 주로 6극이나 8극 모터로 이루어졌으니 오답 지라 말해도 할 말은 없죠.
하지만 이는 전 세계의 연구진들이 쇼크 이후 연구해서 발견해 낸 사실이고 단일회사가 185 kW (약 248 마력)이 괴물 같은 모터를 만들었다니 당시기준으로도 전 세계에 충격을 준건 부정할 수 없죠, 그대 가로 만들 때마다 돈이 빠지는 차량을 만들긴 했지만요
아마 그때 전문가들도 전륜에 장점이 있다는 건 알았겠지만, 로드스터를 후륜으로 택한 이유는 현재 기준으로는 모터의 출력이 부족하고 크기가 컸기에 어쩔 수 없는 선택이었다고 저는 생각합니다. 지금 기준으로는 손색이 있는 건 어쩔 수 없는 거니까요
자 그럼 최신형 전기차 이야기를 해보죠
기아 EV3는 외신이든 국내든 꽤나 평가가 좋은 전기차입니다 가격이 깡패에 주행거리도 길죠, 여기서 흥미로운 점은 현대가 EV3를 전륜 구동으로 출시했다는 겁니다.
이전에 말씀드렸죠? 후륜이 아니면 가속성능이 떨어진다고요, 위에서 설명한 논리를 가지고 오면 회생제동 효율을 극대화하려 했구나, 이걸 추론할 수 있죠 그렇다면 이유가 뭘까요?
이는 사실 전기차와 하이브리드 차량의 역사에 대해 잠시 이야기해야 하는데 하이브리드 차량의 개발이유 자체가 도시 내에서 출퇴근은 전기로 하고 장거리주행은 엔진으로 하는 차량을 표방했었죠, 그렇다면 EV3는?
제동 시 회생제동 효율을 높이기 위해 전륜에 모터를 배치하여 극한의 주행거리를 확보하겠다. 도심에서 정도로 정리하면 되겠네요, 사실 회생제동은 고속 주행이나 장거리 주행에서는 비효율 적이니까요
사실 도심 환경에서는 잦은 정차와 출발이 반복되기 때문에 회생제동을 통한 에너지 회수가 매우 높습니다. 여기에 전륜 구동 차량은 제동 시 전륜에 더 큰 무게가 실리기 때문에 회생제동 효율이 극대화되며, 이는 결론적으로 주행거리의 증대로 설명할 수 있겠죠 이는 전기차 중 거리를 가장 박하게 계산한다는 한국 환경부 인증에서 볼 수 있는데
도심지주행이 진짜 미친 듯이 높다는 사실이 흥미롭습니다. 아참고로 이게 얼마나 미친 수준이냐면
4천만 원짜리 차량이 아무리 성능중심이라도 8천만 원인 아이오닉 5N과 거리를 비교를 해보면 알 수 있죠
뭐 연도차이도 있고 배터리 차이도 있으니 정확한 비교는 아닙니다만 가격과 거리에서 오는 전비와 연비차이는 두려울 수준입니다.
뭐 사실 당연 거리로만 비교를 해서 그렇지만 최고속도나 가속성으로 비교하면 EV3는 굉장히 떨어지는 전기차입니다. 그래도 굉장한 전기차 인건 분명하죠 회생제동의 극한과 장거리 도심주행을 목적으로 전용차량을 만들다니 너무 멋지지 않나요?
전륜 구동과 후륜 구동의 선택 기준
자 정리해 봅시다. 전륜 기반 전기차는 도심 주행에 적합한 효율성을 극대화하기 위함입니다. 전기차의 최대 효율을 위해 전륜 구동을 선택하고, 성능을 중시할 때는 후륜 구동을 선택하는 것이 현재 전기차 시장의 일반적인 트렌드 정도로 받아들이면 되겠죠
사실 단일 모터를 2개 넣을 거라면 전륜구동을 선택할 이유는 없지만요, 결론적으로 우리는 각 차량이 효율을 중시했는지, 성능을 중시했는지를 쉽게 파악할 수 있다 정도로 이해하시면 되겠네요.
- 01 전기차는 모터가 핵심? 모터가 뭔데
- 최신글02 전륜 vs 후륜, 전기차 모터의 숨겨진 전략
- 03 3화가 곧 발행될 예정입니다. 2024년 11월 28일 목요일 발행 예정
