100년의 역사, 트럭-버스 용 'ZF 자동변속기'

[정영대]

100년의 역사, 트럭-버스 용 'ZF 자동변속기'

'경제성-안전성-친환경성'에 기술력 집중

출처:상용차신문

현대-타타대우-대우버스 등 자사 차량에 장착 공급
수동 비해 연비 5% 향상, 유지비 절감에 세계가 인정

현재 국내 대형 상용차시장의 큰 경향은 보다 더 편리한 운전과 경제성이 주요 이슈로 나타나고 있다. 이에 국내 대형 상용차 제작사인 현대자동차와 타타대우상용차를 비롯하여 대우버스의 경우 고객의 요구에 부흥하기위하여 스스로 제품기술력을 높이고 있다. 이 중 하나가 생산차량에 적용하는 구동계통의 개선을 위한 시간과 금전적인 투자다. 이들 업체들은 개방된 시장의 변화에 능동적으로 대응하기 위해 세계적인 업체들로부터 최첨단 부품 및 선진 기술을 과감히 도입, 차량의 경쟁력을 높이고 있다.

대표적인 예가, 승.상용 차량 변속기(트랜스미션)로 100년 전통을 자랑하는 세계적인 부품업체인 독일 ZF사의 변속기를 자사 차량에 장착, 고객들의 입맛을 돋구고 있는 것이다. ZF 변속기는 경제성은 물론, 우수한 동력성능 및 내구성으로 인해 국내는 물론 세계의 상용차 운전자들로부터 큰 호응을 얻고 있다.

국내 현지 법인인 ZF코리아(대표 정연호)를 통해 지난 90년부터 20년 동안 국내에 공급돼 온 세계적인 상용차용 ZF 변속기는 크게 트럭용과 버스 용으로 나뉘어진다. 여기에서 △ 대형 트럭용 자동변속기 (Astronic, AMT: Automated Manual Transmission) △ 중형 트럭용 자동변속기(Aslite, Astronic-Lite) △ 중.대형 버스용 자동변속기(EcoLife) 등으로 더 세분화된다.

■ 대형 트럭용 자동변속기(Astronic, AMT)

ZF에서 최초로 개발.적용한 상용차용 아스트로닉 AMT는 ZF의 대표적인 변속기라고 할 수 있다. 일반적으로 대형 차량용으로 적용되는 3페달(클러치, 브레이크, 가속페달) 수동변속기와 다르게 승용차에서 광범위 하게 적용되고 있는 2페달(브레이크, 가속페달)만 적용되어 있다. 또한 승용차처럼 엔진의 동력을 단속하는 토크 컨버터와 같은 역할을 하는 클러치 시스템을 전자동으로 컨트롤하는 전용 전자제어(TCU control) 장치가 있어 안락하고 경제적인 변속을 실시토록 하고 있다.

동력전달에서는 특이하게 전세계적으로 유일한 시스템인 일반 드라이클러치 시스템을 적용한 클러치모듈이 장착되어 있으며 변속기 내부의 부드러운 변속 연결을 위한 동기화장치(Synchronizer)모듈과 나선형(Helical type)의 메인 기어 장치, 그리고 변속 단수를 광범위하게 구성할 수 있는 유성기어 모듈이 장착돼 있다. 이러한 전반적인 기술은 전세계적으로 ZF의 유일한 기술이며, 타의 추종을 불허할 정도다. 모든 대형 상용트럭이 적용이 가능한 대상 차량이다.

특히 AMT는 3,100Nm급 대형변속기로 1997년 이후부터 국내에 소개되어 현재 현대자동차의 트라고 및 타타대우상용차의 프리마와 노부스 등 대형 트럭에 적용시키고 있다. (현대의 경우는 2002년 이후, 타타대우는 2005년 이후 장착) 국내의 대표적인 상용차메이커들이 차량용 변속기로 채택하고 있는 ZF 아스트로닉 AMT는 다양한 장점을 지니고 있다.

대표적인 것은 경제성이다. 일반적으로 수동 변속기 장착 차량에서와 같이 기어변속 시 반복되는 운전자의 조작이 필요 없어 운전자의 편의성을 향상시키는 동시에 구조가 간단해 일반적인 유압 토크 타입의 자동변속기(Auto T/M)보다 가격이 저렴하다. 여기에 동력 손실이 적고 경제적인 엔진 rpm에서 자동 변속됨으로써 높은 연비를 구현하고 감속 및 가속 시 충격이 적다는 것도 큰 이점이다.
 
경제성을 더 살펴보면 △ 최적화(12단과 16단 기어로 구성)된 변속으로 수동변속기 대비 5~3% 연비 절감 △ 엔진, 클러치, 변속기 간의 유기적인 작동에 따른 클러치 수명 최대 60만km 연장과 수동변속기 대비 최장 3~4배 클러치 수명 연장 △ 동력계통 보호기능으로 각 섀시 부품의 내구성 향상 등 경제적인 측면이 돋보인다. 둘째는 안전성이다. 2페달과 자동 변속이 가능해 운전 편의성 등 최적의 운전 환경을 제공하고, 보다 손쉬운 운전과 편안함을 제공한다.

실제 ZF AMT는 최적운전을 유도함으로써 운전자의 클러치 및 변속레버의 조작이 없어 급변하는 교통상황에 빠른 대응으로 운행에 집중할 수 있는 장점이 있고, 대형 상용차 운전경험이 적은 운전자도 손쉬운 운전으로 안전성을 확보할 수 있다는 강점을 지니고 있다.

다음으로는 친환경성과 안락감도 빼놓을 수 없다. ZF AMT는 엔진 특성을 반영한 최적의 변속기능을 제공함으로써 배기가스 오염물질 배출을 감소시키고, 운전자가 선택하는 변속시점, 변속단수보다 더 효과적인 변속이 전자동 시스템에 의해 이루어짐으로써 운전자에게 손쉬운 운전을 제공하고 있다.

■ 중형 트럭용 자동변속기(Aslite)

ZF Aslite(아스트로닉 라이트)는 중장거리 도심 운송용 중형트럭에 최적인 최신형 자동변속기라고 할 수 있다. 이 제품은 △ 전자동 변속기 시스템 △ 지능형 전자제어장치 △ 수동 변속 선택 가능 △ 일체형 구조 △ 보조장치(ZF-PTO 지원) 등의 기능을 갖춤으로서 국내외 고객들로부터 큰 인기를 얻고 있다. 특히 자동변속기가 수동변속기에 비해‘연비가 나쁘다’는 일반적인 인식을 불식시키고 있다.

실제 ZF Aslite는 수동변속기와 같은 기계적 구조를 가지고 있으나 기술적인 수준향상으로 수동변속기에 비해 약 3~5%의 연비향상 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로 중형트럭 기준으로 5%의 연비가 향상될 경우 연간 230만원 유류비가 절감되고, 5년 운행시에는 1,100만원 절감 효과를 얻을 수 있다는 ZF코리아의 설명이다.(주행거리 15만km/년, 연비 5km/ℓ, 경유가 1,515원/ℓ기준)

또한 자동변속기가 수동변속기보다 유지비가 많이 든다는 지적에 대해서도 반영구적인 사용이 가능해 유지비 역시 절감효과를 기대할 수 있다는 것이다.

다시 말해 운전자가 직접 클러치를 조작하는 것과 달리 전자제어 장치가 아주 정교하게 클러치를 단속하여 반클러치 상태로 사용하는 빈도수를 최적화 함으로써 클러치 마모가 거의 없다는 점, 일반 유압 토크 컨버터식 자동변속기와 같이 차량주행 중 정지시에도 항상 유압 클러치가 연결되어 연비에 악영향을 미치는 요소가 없다는 점, 일반 클러치와 같은 기능으로 전자제어장치에 의한 정교한 조작이 클러치를 단속하므로 반영구적 사용이 가능하다는 점 등이 유지비 절감에 크게 기여하고 있다.

교환주기 20만km, 교환비용 55만원, 연간 15만km, 5년 운행시 3회 교환을 가정할 때 약 5년간 운행 시 클러치 교환비용으로 165만원 가량 절감할 수 있다는 것이다. 이 밖에도 ZF Aslite는 기존 AT(유압 토크 컨버터 타입)와 달리 수동변속기를 기본으로 전자동화 한 AMT‘( 자동화 수동변속기’를 말하며, 반자동 변속기가아님)로 독일 ZF사의 차세대 주력모델의 기본 플랫폼이기도 하다.

■ 중·대형 버스용 자동변속기(EcoLife)

ZF EcoLife(에코라이프)는 최첨단 지능형 자동변속기로 △ 신규 일체형 변속기 전용 열교환기(듀얼 냉각 방식으로 향상된 냉각 성능) △ 일체형 토션 댐퍼 적용으로 진동 감소 및 연료 절감 △ 향상된 성능의 프라이머리 리타더를 통해 개선된 안전성 △ 변속기 상단에 장착된 일체형 ECU △ 헬리컬 기어로 소음 감소 효과 극대화 △ 진단 장비의 연결이 가능한 운전석 푸시 버튼 스위치 등을 적용함으로써 최대의 연비 절감 효과와 탁월한 성능을 제공하고 있다.

ZF EcoLife 역시 경제성, 성능, 친환경성에 기술 노하우가 접목돼 있다. 경제성에 있어 △ 지형인식 주행 프로그램으로‘토포딘’에 따른 지능적 기어변속(10% 연비 절감) △ 6단 기어 기본 적용과 토션댐퍼의 적용으로 낮은 엔진 회전수에서도 부드러운 변속가능(최소 연료소모) △ 향상된 변속기 내구수명 및 시내버스 전용 리타더(Ecomat 대비 40% 향상) △ EcoLife 전용오일 기본 적용 및 초기 오일교환 비용 감소(2년 18만Km) 등을 들 수 있다.

성능면에서는 △ 근거리 대중교통에 필요한 높은 토크 엔진에 최적 (최대 2,000Nm) △ 향상된 프라이머리 리타더 브레이크 성능 (최대 1,900Nm) △ 출발 시 낮은 아이들 엔진 회전수에서 발생할 수 있는 진동을 최소화하기 위한 토션 댐퍼 적용 △ 듀얼 냉각기 설치로 엔진 냉각기 과열 방지(리타더 전용 쿨러 설치) 등이 강조된다.

이밖에 △ 낮아진 기어 치합 소음(헬리컬 기어 적용) 및 차량 정차 중 중립기어로 변속되는 AIS 기능의 개선 향상으로 소음 감소 △ 브레이크 라이닝 마모 및 미세먼지 감소(40% 이상 향상된 시내버스 전용 리타더) △ 길어진 오일교환 주기로 오일 및 오일필터 사용량 감소(2년 또는 18만Km) 등 친환경성에도 기술이 녹아 있다.
 

ZF의 신기술, 토포딘 라이프(TopoDyn Life)

토포딘 라이프는 최신식 시내버스를 위한 지능적인 기어변속 기술로 운행 중에 입수된 차량 정보를 컴퓨터가 자동적으로 기억 및 계산하여 최적 운행에 적합한 토크-밸런스를 산출하고 스스로 지형 조건에 맞는 주행프로그램을 선택하여 최적의 연비를 구현한다.

이 기술은 고장을 유발하는 예민한 센서가 없이 급변하는 운행 조건에서도 최고의 신뢰성을 갖추고 있으며, 토크 밸런스 계산으로 구배 변경을 실시간으로 인식한다. 이미 세계 각 지역에서 연료 소비 절약이 입증된 ZF의 신기술로인정받고 있다.

또한 이 기술은 변속기의 경제성과 성능 향상에초점을 맞추어 개발된 기술력으로 ZF의 역량이 모아지고 있는 기술이다. 기존 5단 에코마트(Ecomat)를 기준으로 토포딘을 적용, 실제 운행한 결과 차량운행 조건에 따라서 다소 차이는 있지만 5단 자동변속기에 비해 10%의 연비 절감 효과가 나타났으며, 6단 변속기인 EcoLife에 적용했을 때는 추가적으로 5% 연비가 절감되는 결과를 가져왔다.

[파란하마]

10만킬로도안되서오일이새는데100년좋아하시네,,,,프리마2010년5월식인데요,인타더에서오일이질질새요낼모래인천대우에들어갈겁니다.재네들다개소리에요믿지마세요