(자동차소식) 자동 변속기와 무단변속기의 역사

[제나]

자동차 역사

자동차의 주행은 자동변속기의 발달로 기어 변속이 미숙한 초보운전자라 할지라도 브레이크와 엑셀을 이용해 쉽게 변속이 가능합니다.

자동차 운전에 있어 주행 속도에 따른 적절한 기어의 변속은 그리 쉬운 것이 아니며 운전의 테크닉 중에서 가장 어려운 것이 자동차의 속도에 따라 적당한 기어로 바꾸어 자동차 엔진에 무리를 덜어 RPM을 낮춰 주는 것이 바로 기어변속입니다. 이것은 운전을 처음하는 초보자나 비교적 감각이 무뎌진 노인운전자들에게는 어렵고 힘든 일이 아닐 수 없습니다. 일반적인 수동변속기(Manual Transmission)를 사용하는 자동차 대신 자동변속기(Automatic Transmission)를 사용하는 자동차가 발명되면서부터는 이러한 문제점들을 해결할 수 있었습니다.

완전히 자동으로 변속되는 변속기가 등장하기 전까지는 클러치 페달이 달려있는 반자동식 변속기를 개발하여 차량에 적용하기도 하였습니다.

이러한 자동변속기는 승용차에 국한되어있는 것이 아니라 선박, 공업기계, 토목건설기계, 그리고 디젤기관차 등 다양한 부분에 적용되어 사용되고 있습니다.

▲ 다임러(Gottlieb Wilhelm Daimler)1834. 3.17 ~ 1900. 3. 6

1886년 다임러(Gottlieb Wilhelm Daimler)는 고무V벨트와 가변풀리를 이용한 무단변속기를 개발했으나 실용화 되지 못했으며, 1925년 독일 베를린의 엔지니어였던 휀팅거가 이것을 발판으로 자동으로 변속이 가능한 변속기를 개발하여 1936년부터 2년간 벤츠 모델에 시험적으로 장착하였습니다. 그러나 이것은 양산 과정에서 많은 문제점을 드러내며 실패하였습니다.

1930년 미국의 자동차 기업인 GM(제너럴 모터스)은 뷰익 디비전에서 자동변속기를 실용화 하기 위해 개발했으나 실패하고 말았습니다.

이러한 노력끝에 1937년 클러치 페달이 없는 자동변속기가 등장하였는데 미국의 자동차 회사인 GM은 금속롤러와 레이스의 구름접촉에 의해 동력을 전달하는 토로이들(toroidal) 드라이브에 대한 특허를 얻어 뷰익 모델에 최초로 적용하였으나 기능상 많은 문제점을 보였고, 자동차 산업에 있어 대단한 발전이었으나 클러치의 컨트롤에 아주 복잡한 문제점이 있었습니다. 그 후 1940년 GM의 올즈모빌 모델에 이러한 자동 변속기 차량을 계량한 모델을 선보였으며, 이것은 대중들에게 큰 호응을 받아 보급에 성공하였습니다.

하이드라매틱인 이것은 옵션으로 장착되었는데 기계식 클러치를 사용하지 않을 수 없었습니다. 그것과 전자 작동방식을 조합해야만 효율적인 구동이 가능했기 때문입니다.

1949년 GM의 시보레가 본격적인 실용화 모델을 선보였으며, 1958년 네덜란드에서 '다프(DAF)'라는 회사를 세운 허버트에 의해 무단변속기(CVT : continuously variable transmission)가 발명되었습니다.

이것은 '바이오메틱'이라는 금속 V벨트 구동식 자동변속기로써 최초에 트럭에 장착하였는데, 일반적인 변속기는 5단의 수동변속기나 4단의 자동변속기와 같이 일정한 변속비를 가지고 필요에 따라 조정할 수 있었습니다. 그러나 이 무단 변속기는 일정한 범위 안에서 연속적으로 변속비를 변화시킬 수 있는 변속장치였습니다.

▲ 1959년 다프 750(DAF 750)

허버트는 무단변속기를 컨셉트카에 적용해 1958년 암스테르담 모터쇼에 출품했는데, 대중들의 큰 호응을 받게 되었고 이것을 발판으로 1959년 2기통 750cc, 30마력의 엔진의 '다프750' 에 적용하여 판매하였습니다.

이러한 무단 변속기는 변속을 위해 기존의 1단부터 5단까지의 각 단계를 사용하는 것이 아니고 일정 범위 내에서 연속적으로 무한한 변속을 할 수 있습니다. 또한, 액셀러레이터를 조작하는 것만으로 변속이 되므로 승차감이 뛰어나고 연료소비율이나 가속 성능이 향상되었으며, 자동변속기보다 부품수가 적어 생산원가도 줄일 수 있다는 큰 장점을 지니고 있었습니다.

엔진을 항상 최적의 회전상태로 유지함으로써 최적의 성능과 수동보다 뛰어난 연비를 얻을 수 있었고, 이 때문에 배출 가스량이 적어 환경적인 측면에서도 큰 도움을 줄 수 있었습니다. 그러나 내구성이 약하기 때문에 출력이 강한 차량에는 적용되지 못하고 비교적 작은 소형차나 경차에만 장착할 수 있다는 단점을 지니고 있었습니다.

▲ 페라리 355 F1

1970년대 영국 포드와 페라리의 합작으로 전자제어의 세미 오토매틱 기어박스를 개발하였습니다. 이것은 훗날 페라리 355 F1과 알파로메오 알파 156셀레스피드에 채용되기도 하였습니다.

▲ 스바루 비비오(Subaru Vivio)

석유파동이후 무단변속기에 대한 연구가 활발해지기 시작했으며, 1995년 후지중공업(스바루, Subaru)은 전에 사용되던 무단변속의 단점들을 보완한 전자클러치식 무단변속기를 개발하여 660cc, 64마력 엔진의 "비비오(Vivio)"에 적용하여 판매를 시작하였습니다.

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[강태공]

감사합니다.