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CVT

last modified: 2015-04-03 10:43:40 by Contributors

CVT, Continuously Variable Transmission, 무단변속기

Contents

1. 개요
2. 문제점
3. 편견과 해명
4. 적용 현황
5. 참고 주소


1. 개요

교통수단에 사용되는, 기어비를 자동으로 바꾸어주는 변속기이며 단수가 없다는 특징이 있는 자동변속기의 일종이다. 혹은 1단, 2단, 3단 같은 단계식이 아니라, 단이 무한히 있어서 흔히 "무단변속기"라고 부른다. 대한민국에서는 GM대우 마티즈, 현대 쏘나타, 기아 옵티마에 탑재되었고 현재는 르노삼성자동차의 SM3, SM5, QM5 2.0 가솔린, 현대 액센트 카파 1.4, 기아 모닝, 기아 레이(터보)에 탑재되며, 스쿠터에도 탑재된다. 외국에서는 아우디, 미쓰비시, 닛산자동차, 토요타, 렉서스 등에서 탑재하고 있으며 특히 하이브리드 카를 많이 개발 및 생산하는 일본 메이커의 탑재 비율이 점점 증가하는 추세이다.

닛산자동차의 엑스트로닉 CVT와 그 원리를 보여주는 광고 영상

스바루 임프레자 WRX 모델에 들어간 리니어트로닉 CVT. 영어를 몰라도 자전거에 비유하여 쉽게 설명이 되어 있다.

장점은 위 영상에서 보여지듯 단수가 없으므로 변속시 일어나는 변속 충격[1]이 없고, 따라서 매끄러운 변속감을 보인다. 또한 구조가 일반 미션에 비해 단순하여 고장이 많지 않으며 연비도 좋다.

기아 레이,기아 모닝이나 산 쥬크[2] 쉐보레 스파크 S, 르노삼성 SM3 등의 CVT는 부변속이라고 불리는 2단 유성기어를 탑재하여 중간에 한 번 변속 충격이 온다.

자동으로 변속되면서 연비는 수동변속기급이니 양자의 장점을 모두 가졌다고도 할 수 있다.

아우디콰트로가 아닌 일반 FF 모델에 엔진을 세로 배치하면서 변속기는 아예 CVT로 메워 버린다. 자세히 설명하면 이렇다. FF인데 FR식으로 엔진 배치를 해 놓은 형식이다. 정비성은 나빠지지만 좌우 무게 밸런스에 이득이 있다. 이렇게 되면 동력이 바로 바퀴에 실리지 못하므로 대우 아카디아처럼 샤프트나 변속기 내부에서 동력 전달을 꺾어 줘야 한다. 그러나 CVT는 특성상 그럴 필요가 없다. 그래서 아우디에서 세로배치 중 콰트로 외 모델에는 CVT를 채택하는 것. 물론 폭스바겐 골프를 기반으로 처음부터 엔진을 가로로 얹는 A3같은 차량은 그런 거 없다.

2. 문제점

개발 시점이 1950년대임에 비해 상용화가 느린 편이다. 이론적으로 충분한 가능성을 가지지만 높은 유압을 필요로 하여 실제로는 효율이 떨어지기 때문이다. 그리고 내구성에 대한 의문이 아직까지 많다. 특히 대한민국에서는 마티즈 CVT의 리콜 사태가 발생하여 더욱 이 의문이 많이 제기되고 있다. 2013년 현재에도 차량 교환 프로그램을 운영할 정도로 한국GM 희대의 사건이다.

이 사건의 원인은 재원상 중량에 미달된 CVT를 장착한 탓이 크다. 사용된 아이치카이 CVT는 당시 가장 진보한 제품이었다. 그러나 이는 660cc의 일본 경차용으로 개발되었고, 800cc의 마티즈에 탑재하면서 문제가 발생한 것. CVT는 대형 차량에 들어가기 어려운 변속기이다. 엔진의 힘이 변속기가 견딜 수 있는 한도보다 더 세면 벨트가 미끄러워지고 심지어는 파손될 수 있기 때문이다. 결론적으로 몇몇 원인으로 인해 고무벨트 뿐만 아니라 파우더 클러치에서도 문제가 발생하였다. 이는 이후 GM에서 CVT 미션을 탑재한 차량을 개발하는데 큰 걸림돌이 되었다.

CVT 결함으로 인해 인천국제공항으로 가는 인천대교(고속도로)에서 마티즈가 길 한가운데 갑자기 멈추면서 교통사고가 발생하여 일가족이 사망한 사건이 있었다. 이 사건으로 CVT의 내구성 문제가 다시 한번 도마에 오르기도 하였다. 결국 마티즈는 3세대를 내놓으면서 4단 자동변속기로 전면 교체하여 스파크S가 나오기 전까지 CVT를 적용하지 않았다. 자세한 내용은 마티즈 참고.

현재 CVT의 선두 주자인 일본조차도 풀지못한 난제는 전륜구동 3.0L까지는 대응이 된다고 한다. 그러나 전달효율이 낮아, 상용차 영역에서는 자동에게 밀릴 수밖에 없다. 변속을 자주하면 엔진을 자주 가속시켜서, 연료 효율이 자동에 비해서 한참 쳐지는 문제가 있다. 그리고 기술적으로는 문제가 없지만, 최신의 CVT라도 고무줄 당기는 듯한 느낌이나 한 박자 느린 변속감으로 위화감을 느끼게 되는 감성적 요인도 단점일 수 있다.

참고로 외국에서도 CVT에 대해서 똑같은 의문과 불평을 하는 사람들이 많다.

3. 편견과 해명

마티즈가 CVT에 대한 이미지를 바닥으로 떨어뜨렸다. 이로 인해 CVT의 특성에 대한 오해와 몰이해가 커졌고, 고장이 많다거나, 주행력이 나쁘다는 이미지가 박혔다. 심지어 리그베다 위키 본 항목에도 잘못된 정보가 적혔었다. 잦은 고장은 마티즈에 한하는 문제고, CVT를 적극 채용하는 르노삼성에서는 미션 문제가 없다고 주장한다.

일반적으로 알려진 CVT의 문제점은 보편적이라 보기 어렵다. 대한민국르노삼성자동차에서 가장 많이 쓰이는 닛산 자트코 엑스트로닉 CVT의 특징이 보편적인 문제점이라 인식되기 때문이다.

CVT가 힘이 딸린다는 말이 나오는 이유는 이렇다. 오토미션은 보통 효율성을 증대시키려 엔진과 미션을 물리적으로 접촉시키는 락업클러치를 이용한다. 회사마다 다르지만 대체적으로 락업클러치는 고속기어에서만 동작하고, 적극적으로 개입하지 않는다. 하지만 이 자트코 CVT는 일반적인 락업클러치와 완전히 다른 움직임을 보인다. 일반적인 락업클러치와 달리 20km/h~90km/h의, 상대적으로 저속인 상황에서 동작을 하는데다가 매우 적극적으로 개입한다. 즉 어지간히 악셀을 밟지 않는 이상 락업클러치가 풀리지 않는 것. 심지어 언덕을 올라갈 때도 동작한다(...). 이렇게 타사와는 달리 고속에서 동작하지 않고 저속에서 동작하는 락업클러치는 닛산-자트코사가 생산하는 CVT의 자신감을 보여준다는 사람도 있다.

CVT가 2,000rpm로 고정된다는 이야기는 락업클러치가 동작하고 있음을 뜻한다. 반대로 SM5 LPG차량처럼 락업클러치가 없는 엑스트로닉 CVT 차량을 타보면 rpm이 지속적으로 변화함을 알 수 있다. 물론 CVT의 기어비가 괜찮다고 생각되는 지점까지는 RPM이 유지될 때도 있다. 즉 그때그때 다르다.

이렇게 저속에서 동작하는 락업클러치는 일반적인 현대나 기아차의 특성과 정반대의 움직임을 보인다. 저속 동작 락업클러치는 대체적으로 자트코 CVT를 제외하고는 살짝 밟아도 빨리 반응하도록 세팅된다. 킥다운을 하면 락업이 풀리지만 3,000rpm 이상 밟으면 차가 폭발하는 줄 아는 예? 소비자도 많으므로 한국에서 CVT에 대한 편견은 쉽게 사라지지 않을 것이다.

마지막으로 휠 마력을 측정하는 다이나모측정을 하면 CVT 미션을 단 자동차들은 무려 35%에 달하는 손실률을 보인다. 이는 르노삼성뿐만이 아닌, 닛산 자동차에도 나타나는 일이다. 이것과 위의 락업클러치의 조화로 심장병이 걸렸다는 말이 많다. 이에 대한 반박으로 닛산 알티마의 제로백을 근거로 내세운다. 논란은 많지만, 일반적인 다이나모에서 CVT의 휠마력을 제대로 측정하지 못한다는 의견이 많다. 닛산 알티마 3.5버전 역시 휠 마력이 엔진 출력의 35%에 다다르는 손실률을 보이는데 정작 2012년 모터트랜드에서 행한 제로백 테스트에서는 동급차들 중 1위인 5.7초를 기록하였다는 것. 엔진출력이 비슷한 차종들을 대상으로 비교했는데, 35%에 달하는 이해가 불가능할 정도의 미션 손실률을 가지고 저 정도 기록을 낼 수가 있냐는 것이다. 다만 CVT의 다이나모 관련 글은 어디까지나 제조사의 공식 언급이 없으므로 믿거나 말거나는 소비자의 판단에 달린 셈.

4. 적용 현황

현재 CVT를 주로 사용하는 대한민국 내 메이커로는 르노-닛산 얼라이언스 산하의 르노삼성자동차가 있으며 내수 라인업의 대부분에 CVT가 포함되어 있다.(게트락제 DCT가 달린 QM3, SM5 1.7리터 가솔린 터보/1.5리터 디젤 제외) 르노-닛산 얼라이언스의 장점이랄까, 같은 얼라이언스 내 닛산자동차 계열의 변속기 회사인 자트코(JATCO)에서 나온 CVT를 사용하고 있어서인지 SM3와 SM5는 CVT 탑재로 인해 동급 최강의 연비를 보여 준다. 대신 힘이 딸린다는 것

해외에서는 닛산자동차가 대부분의 라인업에 CVT를 활용하고 있다. 닛산자동차의 자회사격인 자트코가 세계에서 가장 많이 CVT를 생산하고 있다.[3] 닛산은 보다 큰 배기량의 엔진을 가진 차에서도 CVT를 쓸 수 있도록 고무 벨트를 금속 벨트로 교체하였다. 이러한 모습은 현대자동차 등 다른 자동차 제작사에서도 보여주었다. 이를 통해 내구성 문제는 예전의 마티즈의 CVT에 비해 많이 개선되었다. 닛산자동차대한민국에서 내놓은 모델들 중 스포츠카인 7단 자동변속기/6단 DCT가 달리는 370Z와 GT-R을 제외한 전 라인업에는 자트코에서 만든 CVT가 달렸다.

하이브리드용 CVT 등 자동변속기의 다단화와 더불어 연비 규제도 나날이 까다로워지는지라 CVT 라인업의 비중도 조금씩 늘어나는 추세다. 하지만 DCT의 증가로 인해 어떻게 변할지는 미지수.

이렇게 전 세계에서 CVT를 가장 많이 사용하고, 기술력도 뛰어나다고 알려진 닛산자동차에서는 정작 스포츠카 모델에 CVT를 장착하지 않았다. 인피니티에는 QX60 모델에만 자트코의 CVT가 달리고 나머지는 자트코제 7단 자동변속기가 달린다. 그래서 CVT는 스포츠카에는 어울리지 않고 스포츠카의 해답은 DCT라는 인식이 있었다. 남들이 7단 8단 미션을 다는 2013년까지도 4단 오토미션(...)을 달아서 미션이 부실하다고 까이던 스바루는 일본 내수용 레거시 GT에 CVT를 적용한다. 결과적으로 300마력의 엔진 스펙을 CVT로 감당해야 한다는 것. 하지만 스바루는 체인식 CVT인지라 높아진 마력 및 토크에도 거뜬히 대응할 수 있었고 자사의 자랑인 임프레자 WRX 모델[4]에 2015년식부터 CVT를 채용함으로서 충꽁깽을 날려줬다하였다. 리뷰어들이나 소비자들이나 발표 때까지만해도 스바루가 미쳤다며 욕했지만 시승을 후에는 여지없이 극찬(!)했다. DCT와 비교해도 전혀 흠잡을 곳이 없다는 평가.

아우디에서는 콰트로가 아닌 일반 FF 모델 중 TDI 디젤 엔진 모델에도 CVT를 적용한다. 그리고 닛산자동차도 디젤 엔진에 CVT를 적용하였다.(토크를 버틸 수 있을 지?)

한때 윌리엄스 마르티니 레이싱 포뮬러 1팀에서 F1용 차량에 CVT를 적용하려고 시도한 적이 있다.영상 하지만 F1의 규정 문제상 실제로 투입되진 못했다. 이게 허용되면 다른 팀들은 다 매뉴얼 또는 시퀀셜 기어를 사용하는데 이 팀만 오토매틱으로 달린다는 소리가 된다. 그래서 실제로 기어박스에 대한 규정이 있으며 2014년 기준 8단 시퀀셜 기어만 허용된다.

5. 참고 주소

기름 덜 먹는다고? 무단변속기 논쟁,《아시아경제》, 2013년 1월 15일 작성. 2013년 11월 19일 확인.
무단변속기 이해와 모델 가이드, 《모터매거진》
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  • [1] 일반 자동변속기 차량 중 이런 충격이 심한 현상을 두고 말타기라고 부르기도 한다.
  • [2] 대한민국 사양은 QM5, SM5와 동일
  • [3] 토요타의 변속기 자회사명은 아이신.
  • [4] 최고마력이 270마력이다. STi는 여기에 튜닝을 한층 더 가해서 더 높아진다.
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