[기획] 르노삼성 뉴 SM5의 '무단변속기' 집중 탐구

중형차 최초 엑스트로닉 무단변속기 장착...변속 충격 없고 높은 연비 실현

지난달 18일 출시한 르노삼성자동차의 '뉴 SM5'가 국내 중형차 최초로 닛산의 최신 엑스트로닉(Xtronic) 무단변속기를 채택했다는 사실이 알려지면서 무단변속기(CVT)에 대한 관심이 높아지고 있다.

닛산의 엑스트로닉 무단변속기는 17년의 개발역사와 노하우를 가지고 있으며, 지난 1992년 처음으로 상용화 됐다.

국내에서 무단변속기는 한 때 현대차의 EF쏘나타와 기아차의 옵티마, GM대우의 마티즈 등 일부 차종에 장착된 적이 있었다.

하지만 최근 르노삼성이 뉴 SM시리즈와 QM5에 무단변속기를 장착하며 다시금 부각되고 있는 것.무단변속기는 운전자가 변속할 필요가 없어 변속 충격이 없으면서도 수동변속기 못지않은 연비를 낸다. 거기다 구입가격도 수동변속기와 비슷해 높은 연비수준을 요구하는 차량에 인기가 높다.

특히 무단변속기는 일반 자동변속기에 비해 연비가 5%에서 최고11~12%나 높고 이산화탄소 배출량도 매우 적은 친환경 변속기로 알려져, 닛산이나 폭스바겐 등 해외 유명 자동차 업체들뿐만 아니라 현대기아차의 아반떼 LPi하이브리드나 포르테 LPi하이브리드에도 무단 변속기를 장착하고 있다.

◆무단변속기란?

무단변속기는 기어의 변속이 자동으로 이루어진다는 점에서 일종의 자동 변속기(A/T)라 할 수 있다.

예를 들어, 5단 자동 변속기의 경우 각 기어의 단수에 따라서 일정한 기어비가 설정돼 있는데 반해 무단변속기는 말 그대로 기어의 단수가 정해져 있지 않기 때문에 일정한 범위 안에서 연속적으로 무한한 변속을 할 수 있다.

운전자의 의도와 차량의 주행 상태에 따라 최적의 기어비를 구현할 수 있고, 이로 인해 차량의 연비와 가속 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

또한 무단 변속기는 이론적으로 변속 충격이 없다. 따라서 갑작스러운 차량 속도의 변화로 느껴지는 변속 충격을 느낄 수 없으므로 한층 부드럽고 편안한 승차감을 제공하게 된다.

◆ 자동변속기와 다른 점은?

무단변속기는 자동변속기에 비해 동력손실률이 낮아 차량의 연비를 높이는데 가장 적합한 변속기로 잘 알려져 있다.

일반 자동변속기의 경우, 차량 속도에 따라 기어가 맞물리면서 단수를 바꾸며 변속을 하지만, 무단변속기는 2개의 모래시계 모양의 풀리(pulley, 도르래)를 벨트로 연결, 유효지름의 크기를 실시간으로 변화시키며 변속을 하는 시스템이다.

때문에 자동변속기의 경우, 변속시 RPM(자동차 엔진 분당 회전수)이 크게 오르락내리락 하며 변속충격이 생기는 데 비해 무단변속기는 폭넓은 기어비로 RPM이 부드럽게 올라가면서 가속이 되기 때문에 변속충격이 없고 동력 손실률도 낮다.

예를 들어 5단자동변속기의 경우, 각 기어의 단수에 따라 일정한 기어비가 설정돼 있는데 반해, 무단변속기는 기어의 단수가 정해져 있지 않기 때문에 일정한 범위 내에서 연속적으로 무한대로 변속을 할 수가 있다.

즉, 운전자의 의도와 차량의 주행상태에 따라 최적의 기어비를 실현, 연비와 가속성능을 높여준다.

이와 함께 무단변속기는 적어도 이론적으로는 변속 충격이 전혀 없는 것으로 알려져 있다. 따라서 갑작스런 속도변화로 경험할 수 있는 차량의 변속충격이 전혀 발생하지 않아 부드럽고 편안한 주행이 가능하다.

특히 '뉴 SM5'에 장착된 엑스트로닉 무단변속기는 출발할 때나 저속시, 그리고 정지 직전의 낮은 속도에서는 토크 컨버터에 의해 엔진토크가 전달되고, 대부분의 운전영역에서는 록업 클러치 작동(Lock-up on)으로 수동 변속기와 같이 엔진동력이 직접 전달되는 방식이기 때문에 연료 효율성이 자동변속기에 비해 훨씬 뛰어난 것이 정점이다.

◆무단변속기 작동원리

무단변속기에는 두 개의 풀리(인풋 풀리 & 아웃풋 풀리)가 스틸 벨트에 연결 돼 있는데, 그 풀리의 유효지름을 크게 하기도 하고 작게 하기도해서 변속을 하는 시스템이다.

즉, 풀리에 벨트가 걸린 부분이 V자형으로 돼 있어 풀리의 폭을 넓게 해주면 벨트가 V자형의 홈 부분인 풀리 축의 중심 쪽으로 이동하기 때문에 벨트가 이루는 유효지름이 작아지게 된다. 이와 같이 풀리의 유효지름의 변화를 통해서 무한하게 변속을 하는 것이 무단변속기의 작동원리이다.

◆무단변속기 잘 다루려면?

일반 자동변속기는 오르막길 주행시 2단에서는 엔진이 고회전으로 너무 빠르게 회전하고 3단에서는 회전수가 너무 낮아 충분한 파워를 얻을 수 없는 어려움이 발생된다.

때문에 2단과 3단의 중간 기어가 있었으면 하는 아쉬움이 종종 생긴다. 이는 고속에서 5단과 6단 사이에서도 마찬가지다.

반면 무단변속기는 기어가 없이 변속되기 때문에 2단과 3단 사이에 또 다른 기어가 있는 것처럼 충분한 파워를 발휘할 수가 있기 때문에 쓸데없는 연료소비를 억제시켜 준다. 이 때문에 무단변속기는 수동변속기와 비슷한 연비를 낼 수가 있는 것이다.

무단변속기를 더욱 효율적으로 사용하려면 부드럽게 엑셀 페달 조작을 해야 한다. 엑셀 페달을 급하게 밟게 되면 아무리 무단변속기라고 하더라도 속도가 나지 않고 RPM만 올라가게 된다.

때문에 발끝에 힘을 빼고 부드럽게 지긋이 눌러주면 무단변속기는 빠르고 파워풀하게 반응을 하게 된다.