전기차 인휠 모터 (In Wheel Motor)[장단점 분석 전망]

 

우선은 영상을 하나 보고 이야기를 진행하자 

 

인휠 모터(In-Wheel Motor)는 기존의 전기차 모터 시스템을 대체하거나 보완할 수 있는 새로운 기술로 주목받고 있다라고 말은 하지만 사실 이론이 나온 지는 몇십 년이 된 이야기고 생각보다 오래된 연구과제다.

 

아이디어 자체는 특이할게 없는 게 그냥 휠 안에 모터를 넣으면 바로 동력전달이 되니 축에 전달할 손실을 아낄 수 있어 효율성이 올라가고 성능이 더증가되고 공간이 절약되지 않느냐는 아이디에서 출발한 기술로 이론만 들어보면 생각보다 완벽해 보이는 기술이고 이런 신기술을 차에 왜 적용 안 할까?라는 생각이 들 정도로 가슴 뛰는 기술이다.

 

실제로 현대모비스는 아래와 같이 E코너모듈이라는 시스템을 만들어   크랩드라이빙이라는 신기술을 구현하고 만들어 내는것에는 성공했다.

 

 

하지만 양산을 하지 않는것을 보아 뭔가 이유가 있을 거라 예상되지 않는가? 필자가 학부생이었던 14~17년도 당시에도 인휠모터에대한 연구는 계속되면서  학계에서는 나름대로 연구하시는 논문을 보면 대다수 하는 이야기가 같다. 트레이드오프 즉 인휠 모터로 얻는 이점보다 단점이 압도적으로 높다는 것이다. 그렇다면 어떤 단점이 있을까?

 

1. 관리의 복잡성

뭐 어려운 이야기는 아니다 모터가 고성능으로 회전하게 된다면 당연히 전자기장의 제어난이도나 냉각시스템의 중요성의 상상을 초월할 정도로 올라간다. 하지만 실제 인휠모터를 적용하게 된다면 충격이 직접적으로 오는 부분에 모터를 장착하게 되니 받는 진동의 양이나 온도에 대한 노출이 압도적으로 올라가게 되고 이는 결국 모터의 수명과 직결된다

 

쉽게 접근해보자면 타이어 휠이 안 그래도 온도가 높은데 과연 모터의 수명을 고려해서 일정온도를 유지해야 한다면 전기가 얼마나 들까? 그렇게 직접적으로 전기를 냉각에 쓴다면 주행거리는 또? 단순하게 온도적으로 접근해도 발생하는 문제가 이 정도다.

 

또한  모터에 직접적인 충격이 가해져 제대로 된 제어의 실패가능성이나 열적측면이 아닌 직접충격에 의한 수명관리 난이도에 대해 고려해보아야 하는데 이는 다음에 이야기해 보자

 

2. 모터의 수명 감소

축비 틀림이라는 개념에 대해서 접근해 보자 모터는 현대 EV는 일반적으로 회전을 축을 통해 힘을 전달하고 서스펜션이나 여러 안정장치를 통해 가해지는 충격을 최소화한다 하지만 동력을 직접적으로 뽑아낸다는 가정하에 받는 충격이 압도적으로 증가할 텐데 서스펜션 없이 모터에 바로 그 충격이 가해진다면 압도적으로 회전하고 있는 모터가 위아래로 흔들리는 것이다.

 

사실 고회전모터는 그렇게 되면 바로 전자기장이 흩트려져 제어가 제대로 안되거나 그대로 고장이 나는 등 수많은 부차적인 문제들이 따라온다. 

 

그냥 쉽게 말하면 흔들리면 다치는 장기를 몸밖에 내놓는 수준이란 거다

 

3. 유지보수비용 및 가격 증가

오케 공학적으로 개쩐 소제가 나오고 연구를 통해 이런 문제를 다해 결했다고 치자 그렇다면 이러한 차량을 관리하는 난이도의 문제가 따라붙고 그로 인해 따라오는 가격증가문제가 발목을 잡는다.

 

만드는 건 현대기술로도 가능하지만 주행거리가 좀 극화해서 말하면 100KM 따리에 한번 탈 때마다 점검받아야 하는데 언제 고장 날지도 모르지만 가격은 일반차량 3배 이상인 차량을 여러분이라면 탈 수 있겠냐는 거다.

 

그래서 연구가치가 없는 학문이냐?

 공학도들이 늘 하는 말이 있다. 가능성은 있다 사실 항상 말하지만 신소재와 신기술은 우리의 상상을 항상 뛰어넘는다 1900년대 당시의 사람들이 지금의 자동차를 이야기해 주고 날아다니는 드론들을 이야기한다면 미친 소리 하지 말라는 이야기가 나올 것이다. 특히 이러한 인휠모터 또한도 크랩드라이빙부터 자유로운 소재까지 얼마나 무한한 가능성이 있는지는 굳이 여러분에게 설명하지 않아도 수많은 연구들이 이를 뒷받침 한다.

 

심지어 지금도 쓰려고 연구하고 있는 분야가 있는데 일반 승용차량이 아닌 목적형 기반차량 PBV에서는 꽤나 적용가능성을 높게 보고 있다.

 

일반적으로 문제가 되는 큰 충격은 일반 노면상에서 문제가 되는 것이지 공장 안에서 물건을 나르는 용도로 사용하겠다면 오히려 노면상보다 압도적으로 안정적인 환경에서 주행을 하게 되고 오히려 높은 가격이라도 자유로운 주행자체가 더 큰돈을 벌어다 주는 경우가 존재할 것임은 어렵지 않게 떠올릴 수 있을 것이다.

 

사실 모든 기술자체도 전쟁이나 공장을 지으면서 발전한 B to B 상품들이 B to C로 넘어오는 경우를 수도 없이 봐왔기에 우리는 계속해서 연구해나가 결국 언젠가 기술이 발전된 모터쟁이들의 꿈인 인휠모터에 도달하는 날이 오지 않을까 하고 이번글을 마친다.