[뉴스인] 조진성 기자 = 친환경 에너지 사용이 인류의 최우선 과제가 된 기후 위기 시대를 맞아, 친환경 전기차에 대한 소비자들의 관심은 날로 높아지고 있다.

하지만 비싼 가격이 보급의 가장 큰 걸림돌인데, 국내 전기차 변속기 전문 스타트업 바이젠(대표 김복성)은 배터리를 30% 정도 절감해 전기차의 가격을 대폭 낮출 수 있는 ‘전기차용 소형화 7단 자동변속기’를 세계최초로 독자 개발해, 국내는 물론 미국, 유럽 등의 국제특허까지 받았다.

전기차의 가격이 높은 이유는 전기차를 구동하는 모터는 엔진보다 힘(토크)과 속도, 즉 성능이 우수한데도 불구하고, 전기차가 엔진차와 같은 성능을 내려면 월등히(1.5배 이상) 높은 출력을 사용해야만 한다. 그만큼 낭비되는 전기가 많아 배터리 용량이 증가하는 것이 원인이다.

전기차의 이러한 문제는 현재 전기차는 한 단으로만 주행이 가능해 변속기를 사용해 여러 단으로 주행하는 엔진차에 비해 힘과 속도 범위가 매우 좁은게 가장 큰 원인이다.

또한 모터와 컨트롤러에 심한 열(Overheat)이 발생해 전기 손실과 성능저하를 가져오는 효율 저하가 상당하기 때문이다. 따라서 엔진차와 같은 강한 힘과 빠른 속도를 모두 만들어 내기 위해서는 월등히 높은 출력을 사용할 수 밖에 없다.

전기차에도 엔진차와 같이 단수가 많은 자동변속기를 적용하면 상대적으로 작은 출력의 모터에서 넓은 범위의 힘과 속도가 실현된다. 이렇게 작은 출력에서도 높은 성능이 나오므로 열이 발생할 정도로 모터를 구동할 일이 없게 된다.

이와 같이 다단 변속기를 적용하면 배터리가 대폭 절감되어 전기차의 생산비용도 대폭 낮출 수 있지만, 공간적 제약으로 크고 무거운 엔진차용 자동변속기는 설치할 수 없고, 전기승용차에 설치할 수 있는 크기로 개발된 자동변속기는 2단에 불과한 실정이다.

글로벌 자동차 기업들도 변속기를 적용하고 있다. 포르쉐는 2020년 상반기 2단 자동변속기를 적용한 ‘타이칸’ 전기차를 출시했고, 아우디도 2021년 12월에 출시한 전기차 ‘e트론’에 2단 자동변속기를 적용했다. 미국의 버스전문 생산기업 프로테라는 자사 시내버스 모델 ‘ZX5’에 4단 자동변속기를 장착해 전비가 20~30% 향상됐다고 발표했다. (Green Car Congress 2022. 5. 6)

이런 상황에서 바이젠은 2012년 부터 10년간의 연구개발 끝에 전기이륜차와 전기승용차에 장착할 수 있는 소형화·경량화 7단 자동변속기를 개발했다. 더불어 자동 변속을 실행하는 변속제어장치(TCU)까지도 국내에서는 처음으로 개발했다.

바이젠이 개발한 7단 자동변속기가 주목받는 이유는 자동변속기 부피의 대부분을 차지하는 유압장치 없이 자동 변속을 실현해 부피와 무게를 기존 대비 1/5이하로 대폭 줄여 소형화에 성공하고, 에너지의 약 10%를 소모하는 기존 자동변속기와 달리 수동변속기처럼 에너지 사용 없이 자동 변속이 되는 혁신적인 기술이라는 점이다.

이와 같은 개발 성과를 기반으로 변속기·컨트롤러·모터로 구성되는 전기이륜차용 파워트레인을 우선 완성해, 이륜차 등록대수가 1억 1천만대에 달하는 세계 3대 이륜차 시장인 인도네시아 현지 3개 업체와 2025년까지 5만 세트(2,500만 달러)를 1차적으로 공급하는 계약을 체결했다.

또한 인도네시아 국영기업 위마(WIMA)의 개발의뢰를 받은 반둥 공과대학 자동차 연구소와 위마가 개발한 전기이륜차에 바이젠 파워트레인을 적용해 2022년 11월 11일~16일 발리섬에서 열리는 G20 정상회의에서 발표하기 위해 (주)바이젠 김복성대표가 10일 출국할 예정이다.

이번에 개최되는 G20 정상회의에는 우리나라 윤석열 대통령 및 미국 바이든 대통령,
중국 시진핑주석, 인도네시아 대통령등 약 17개국 정상이 참석할 예정이다.

이번에 계약한 전기이륜차 파워트레인은 정격 출력 3kW(킬로와트) 모터에서 엔진 125cc 스쿠터 성능이 나와, 기존 전기이륜차 대비 성능이 약 2배 증가된다. 도심지 주행거리가 배터리 kWh(킬로와트시)당 30km 이상 나와, 동급 성능 대비 전비가 최소 30% 이상 향상된다. 모터에 열이 발생하지 않아 기존 전기이륜차에서 가장 심각한 문제인 과열로 인한 모터와 컨트롤러의 고장 문제가 해소된다. 이러한 결과물로 계약이 가능했다고 한다.

친환경 차량의 핵심인 전기차 보급의 발목을 잡는 것은 비싼 차량 가격이다. 

바이젠이 개발한 전기차용 7단 자동변속기는 차량 원가의 40% 이상을 차지하는 배터리를 30% 정도 절감한다. 또한, 열이 발생하지 않아 냉각장치가 필요 없고, 모터와 컨트롤러 비용도 줄어, 엔진차보다도 낮은 가격의 전기차 생산도 가능할 것으로 기대되는 게임체인저 기술이다.

김필수 교수(대림대 미래자동차학부)는 “엔진보다 우수한 모터의 성능을 전기차에서도 그대로 실현하면 전기차의 생산 원가를 대폭 절감할 수 있기 때문에 변속기는 절대적으로 필요하다. 변속기 전문업체와 완성차 업체들도 전기차용 다단 자동변속기 개발에 심혈을 기울이고 있지만, 전기이륜차와 전기승용차에 적용할 수 있는 소형화에 성공한 자동변속기는 2단에 그치고 있다. 바이젠이 개발한 전기차용 소형화 7단 자동변속기와 자동변속을 실행하는 변속제어장치(TCU)는 전기차량 뿐 아니라 선박, 항공기 등 모터로 구동되는 다양한 분야에 적용이 가능한 획기적인 기술이다. 국가적 지원이 더해지면 우리 경제의 새로운 활력소가 될 것으로 기대된다”고 말했다.