인휠 시스템은 자동차의 각 바퀴(휠) 내부에 전기 구동모터를 직접 장착하여 바퀴를 개별적으로 구동·제어하는 전동화 구동 시스템을 의미한다. "인휠(In-Wheel)"이라는 명칭은 "바퀴 안에(in the wheel)"라는 뜻에서 유래한 것으로, 기존 차량처럼 하나 또는 두 개의 중앙 모터가 동력을 변속기·드라이브 샤프트 등을 통해 바퀴로 전달하는 방식과 달리, 모터가 바퀴 안에 내장되어 동력 전달 부품을 거치지 않고 직접 바퀴를 회전시키는 구조를 특징으로 한다.
개요
인휠 시스템의 핵심 구성 요소는 구동모터와 이를 제어하는 제어기(인버터·컨트롤러)이다. 각 바퀴에 모터가 독립적으로 장착되므로, 차량은 네 바퀴를 각각 독립 제어할 수 있다. 이로 인해 드라이브 샤프트, 디퍼렌셜 등 기존의 동력 전달 기계 부품이 필요 없어지며, 구동 효율이 향상된다는 장점이 있다.
주요 특징 및 효과
인휠 시스템의 주요 기술적 특징은 다음과 같다.
- 구동 효율 향상 및 전비 개선: 동력 전달 과정에서 발생하는 손실이 줄어들어 구동 효율이 극대화된다. 현대모비스의 발표에 따르면, 4륜 인휠 시스템은 전후좌우로 효율적인 토크 분배를 통해 약 20% 이상의 전비 개선 효과를 기대할 수 있는 것으로 알려져 있다.
- 실내 공간 확보 및 주행 거리 증대: 기존 구동 시스템이 바퀴 안으로 들어가면서 엔진룸이나 차체 내부의 공간이 확보된다. 이 여유 공간을 활용하여 배터리 용량을 늘릴 수 있어 전동화 차량의 주행 거리 향상에 도움이 된다.
- 주행 성능 개선: 각 바퀴를 독립적으로 제어할 수 있어 최적의 선회 성능과 차체 자세 제어 성능을 제공할 수 있다.
- 특수 모션 구현: 좌우 바퀴를 반대 방향으로 회전시키는 제로턴(제자리 회전)이나 차량이 옆으로 이동하는 크랩 주행과 같은 특수한 움직임을 구현할 수 있다.
개발 현황
인휠 시스템의 개념과 기술은 오래전부터 연구되어 온 분야이나, 실제 양산 사례는 현재까지 전 세계적으로 없는 신기술로 평가받고 있다. 한국의 현대모비스는 2010년부터 인휠 기술 개발에 착수하여, 2023년 3월 "4륜 독립 구동 인휠 시스템" 개발 성공을 발표하였다. 현대모비스는 관련 구동모터와 제어기 기술을 자체 개발하였으며, 아이오닉 5 기반 개발 차량을 통해 현대자동차와 함께 양산을 위한 신뢰성 검증 작업을 진행하고 있다.
또한 현대모비스는 2023년 CES에서 아이오닉 5 기반의 e-코너 시스템을 선보였는데, 이는 구동부에 해당하는 인휠을 중심으로 전자식 조향, 제동, 현가(현가장치) 기술이 융합된 통합 솔루션으로, 인휠 시스템이 차세대 전동화 기술의 핵심 요소로 주목받고 있음을 보여준다.
기술적 과제
인휠 시스템은 여러 장점에도 불구하고 다음과 같은 기술적 난제를 안고 있다.
- 바퀴 내부 공간이 제한적이므로 모터의 설계가 까다롭고, 높은 동력 성능을 확보하기 어렵다.
- 노면의 충격과 진동, 열, 먼지 등 가혹한 환경에 모터와 제어 장치가 노출되므로 내구성 확보가 어렵다.
- 다수의 모터를 정밀하게 제어해야 하므로 고성능 프로세서와 정밀 센서가 요구된다.
같이 보기
- 인휠 모터 (In-Wheel Motor)
- 전기자동차
- 현대모비스
- e-코너 시스템
참고 문헌
- 현대자동차그룹 뉴스룸, "현대모비스, '車바퀴로 들어간 전기모터' 인휠시스템 기술 개발!" (2023. 3. 19)
- 위키백과 "인휠 시스템" 항목
- 연합뉴스, "차 바퀴로 들어간 전기모터…현대모비스 '인휠 시스템' 개발" (2023. 3. 19)
