힘을 바퀴로 전달해 주는 변속기
엔진이 적정한 회전수에서 작동하도록 제어해 준다.
엔진은 효율적으로 작동할 수 있는 회전수 범위가 제한돼 있다. 일반적으로 3000 rpm 이상이 되면 마찰이 커져서 효율이 떨어진다. 출발하고 가속해서 100 kph를 넘나 드는 자동차의 다양한 속도를 감당하기에는 범위가 한정되어 있다. 저속에서는 움직이려면 큰 힘이 필요하고 고속을 달리려면 빠르게 회전해야 한다. 차와 엔진의 이 차이를 조정하기 위해 엔진 회전수와 차량 속도 사이의 비율을 바꿔줄 장치가 필요하다. 또 차가 멈춰 있어도 엔진은 계속 회전해야 하므로, 상황에 따라 동력을 연결했다 끊어주는 기능도 중요하다. 이런 역할을 담당하는 핵심 장치가 바로 변속기다.
수동변속기의 내부 - 기어비를 조정해서 엔진과 차량의 속도비를 맞힌다.가장 기본적인 형태인 수동변속기를 보면 변속기의 원리를 쉽게 이해할 수 있다. 운전자는 클러치를 밟아 엔진과 바퀴의 연결을 끊고, 직접 기어를 선택해 변속한다. 구조가 단순하고 효율이 좋지만, 잦은 조작으로 운전 피로가 크다. 자동변속기는 변속 때마다 클러치를 작동시켜야 하는 불편함을 변속기가 알아서 유압 장치와 기어 세트를 이용해 자동으로 수행한다. 교통 체증이 많은 우리나라에서는 차량의 98% 이상이 자동변속기지만, 유럽에서는 여전히 약 30%가 수동변속기를 사용한다.
기계적으로 연결된 수동 변속기에 비해 유압으로 작동하는 자동 변속기는 전달 효율이 떨어져서 연비가 상대적으로 좋지 않다. 이런 단점을 극복하기 위해 탄생한 변속기가 무단 변속기인 CVT(Continuously Variable Transmission)와 듀얼 클러치 변속기인 DCT (Dual Clutch Transmission)다. CVT는 기어 단수를 고정하지 않고 풀리의 지름을 연속적으로 바꿔 항상 효율 좋은 회전수를 유지하고 DCT는 두 개의 클러치를 사용해 다음 기어를 미리 준비함으로써 변속 속도를 크게 줄인다. 덕분에 동력 손실이 적고, 가속 성능과 연비를 동시에 개선할 수 있어 소형차부터 고성능차까지 폭넓게 사용되고 있다.
도요타 하이브리드의 Power Split Device - 엔진과 모터 사이를 조율한다.하이브리드 차량에서는 동력원이 엔진뿐 아니라 모터도 추가되면서 변속기의 역할이 더 복잡해졌다. 두 동력원 사이에서 어떤 동력을 얼마나 사용할지를 배분하고, 감속 시에는 회생 제동의 양도 변속기에서 제어한다. 단순히 힘을 전달하는 장치를 넘어, 차량 전체의 에너지 흐름을 관리하는 조정자로 진화하고 있다.
