자동차 변속기 (스틱과 오토)

자동차 변속기 (스틱과 오토)

1. 자동차 변속기란

변속기는 클러치와 종감속/차동장치 사이에 설치되어, 기관의 회전 토크와 회전속도를 변환시켜 이를 종감속/차동장치에 전달한다.

따라서 자동차는 기관의 탄성 영역에서 생성되는 회전 토크와 회전속도를 자동차의 주행 상황에 적합한 수준의 회전 토크와 회전속도로 변환시키는 장치를 갖추고 있어야 한다. 이 장치가 변속기이고 기관의 회전속도와 회전 토크는 1차적으로 변속기에서, 그리고 최종적으로 종감속장치에서 다시 변환되어 구동 차륜에 전달된다.

변속기는 트랜스미션(Transmission)이라고 한다. 앞서 설명했듯 엔진에서 만들어 낸 동력을 속도에 따른 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치로, 차가 정지된 상태에서 움직이려면 처음에는 강한 토크가 필요하고, 토크가 높으면 회전을 시키는 힘이 센 것이고, 힘이 세면 빠르게 회전 시킬 수 있으니 토크가 높을수록 빠르게 가속할 수 있다.

하지만 점차 속도가 붙어 빨라지면 그때부터는 토크보다는 회전 속도가 중요하게 작용하게 된다. 높은 토크는 연료를 많이 소비하고, 토크가 높아질 경우 오히려 빠른 속도를 내는데 방해가 되기 때문에 회전을 높이는데 유리한 메커니즘으로 전환할 필요가 있다. 바로 이 역할을 트랜스미션이 해주는 것이다.

2. 변속기의 주요 기능

① 기관의 회전 토크를 변환시켜 전달한다.

② 정차 시 기관의 공전 운전을 가능하게 한다.

③ 구동륜의 회전 방향을 변환시킨다.(후진을 가능하게 한다.)

기어를 변속할 때 토크 손실을 최소화하기 위해서는, 각 기어단의 토크 곡선이 가능한 한 서로 근접해야 한다. 이는 변속기의 기어 단을 효과적으로 분할할 경우에만 가능하다.

정차 중에도 기관 운전을 계속해야 할 경우가 있다. 예를 들면, 기동할 때 또는 신호 대기 중 기관은 회전 상태이나 자동차는 정지 상태에 있다. 이때 운전자는 변속레버를 중립(neutral)에 위치시켜, 이 목적을 달성한다.

일반적으로 기관은 한 방향으로만 회전한다. 그러나 자동차는 필요에 따라 전진 또는 후진해야 한다. 나라마다 차이는 있으나 대부분 자동차 총중량이 4,000N(≈400 kgf) 이상이면 반드시 역전 장치를 갖추도록 의무화하고 있다.

3. 변속기의 종류

변속기는 일반적으로 조작 방식 및 구조에 따라 수동(manual), 반자동(semi-automatic), 자동(automatic), 무단 자동(stepless automatic) 변속기 등으로 구분한다.

그럼 4가지의 세분화에서 우리들이 통상적으로 말하는 크게 두 가지 방식인 수동변속기라 불리는 매뉴얼 방식과, 자동변속기라 불리는 오토매틱 방식을 공부해보자.

기술의 발전으로 매뉴얼 방식은 그저 옛날 것으로 치부되며 점차 사용하는 비율이 낮아지고 있다. 이런 추세라면 머지않아 수동변속기가 사라질지도 모르겠다. 하지만 수동변속기와 자동변속기는 단순한 기술 발전의 단계가 아닌 확실히 서로 다른 매력과 장점을 가지고 있는 자동차의 변속기 스틱과 오토로 불리는 수동변속기와 자동변속기에 대해 알아본다.

4. 수동변속기(Manual Transmission)

승용차만 접한 분이라면 잊혀가는 변속기의 용어이지만 직접적으로 혹은 간접적으로라도 한 번쯤 접해 보셨으리라 생각한다.

동력 전달을 제어하는 장치를 클러치라고 하는데 이 클러치를 발로 제어하면서 운전자가 직접 변속을 시도하는 방식이다.

수동변속기는 운전자가 단순히 조향과 속도 조절뿐 아니라 동력 전달까지도 제어하는 방식이라, 익숙해지면 엔진 관성을 이용한 동력 전달 방법을 익힐 수 있고, 기어를 자신의 주행 목적에 맞게 오르내리며 자동차와 적극적으로 교감할 수 있는 방법이다.

자동차를 좋아하시는 분들에게는 그만큼 운전의 재미를 줄 수 있다는 것이다.

자동변속기에 비해 구조가 간단하여 고장이 적고 유지와 보수도 쉬우며 비용도 적게 든다. 변속에 능숙하다면 연비까지 높일 수 있는 등 장점이 많아 유럽에서는 지금도 수동변속기의 비율이 많이 차지한다.

하지만 변속이 서툴 경우 엔진이 정지할 가능성도 있으며, 변속 충격이 있어 동승자의 승차감을 방해한다는 단점도 있다.

출처: doopedia

5. 자동변속기(Automatic Transmission)

동력 전달을 제어하는 클러치 페달을 없애 자동차의 주행 속도와 부하에 맞추어 자동으로 최적의 토크를 얻도록 변속해 주는 방식이다.

클러치와 기어 변속 조작을 변속기가 알아서 직접 해 주는 것으로, 수시로 변속을 해야 하는 번거로움이 없기 때문에 운전 조작이 쉬우며, 가속 및 감속 시의 충격이 매우 적다.

거듭되는 기술의 발달로 고단 기어가 지속적으로 개발되면서 수동변속기에 비해 연료 효율이 낮다는 단점을 점차 극복해 나가고 있다.

하지만 복잡한 구조와 수동변속기에 비해 가격이 비싸며, 고장 시 높은 보수 비용이 발생한다.

출처: 네이버

6. 나라별 변속기 사용 선호도

수동변속기와 자동변속기는 둘 중 무엇이 더 좋다고 말할 수 없다. 사람마다 더 좋아하는 것이 있고, 추구하는 것이 다르기 때문에 변속기의 선택은 자동차 이용의 용도와 운전자의 운전 방식에 맞는 것을 선택하는 것이 가장 합리적일 것이다.

요즘에는 수동변속기보다 자동변속기가 더 많이 사용되고 있지만 과거에는 자동변속기를 사용하는 차량을 찾아보기가 힘들었던 때도 있었다. 최근에는 수동 or 자동이라고 딱 맞춰서 만드는 것보다 무단변속기나 듀얼 클러치 변속기같이 수동과 자동의 장점을 합친 변속기들이 생겨나고 있는다.

오늘은 변속기의 종류와 특징 그리고 각 대륙, 국가 별 변속기 사용량에 대해서 살펴보면 앞 서두에서 말했듯 변속기는 크게 4가지로 나눈다.

수동, 자동, 무단, 듀얼 클러치로 나눌 수 있는데, 무단변속기와 듀얼 클러치 변속기는 큰 의미로 본다면 자동 변속기로 볼 수 있지만, 엄연히 다른 변속기로 보아야 한다.

듀얼 클러치 변속기를 뜻하는 용어는 폭스바겐 DSG, 포르쉐 PDK, 닛산 DCT, 미쓰비시 SST 등 많지만 우리나라에선 닛산 DCT 가 가장 많이 쓰이고 있다.

북미, 한국, 일본, 호주의 경우 자동변속기가 많다. 무단변속기와 듀얼 클러치 변속기도 자동변속기로 들어간다고 생각하면 더욱 압도적이다.

남미, 유럽, 중국 및 아시아(한국, 일본 제외)는 수동변속기가 압도적이다. 이렇게 나라나 대륙마다 차이가 상당히 큰 걸 보면 그 국가나 대륙의 문화에 따라 선호하는 변속기 유형도 다르다는 걸 알 수 있는데 승차감을 선택하느냐 아니면 다이내믹한 주행을 선택하느냐의 차이인 것 같다.

 

지금까지 변속기에 종류부터 특징까지 살펴봤는데 사실, 어떤 변속기가 더 좋다 혹은 더 나쁘다고 말할 수는 없다. 사람마다 더 좋아하는 게 있고, 각각의 변속기마다 장점과 단점이 있기 때문이다. 실제로 대륙 및 국가별 분포도를 보더라도 어느 나라는 자동이 어느 나라는 수동변속기가 더 많이 쓰이는 것처럼 자신에게 맞는 변속기 차량을 사는 게 가장 합리적일 것이다.

이상으로 자동차의 변속기에 대하여 기초적인 내용으로 우리들이 꼭 필요한 부분을 알아봤고 다음 시간엔 변속기의 수동과 자동의 장단점에 대하여 좀 더 상세히 알아보겠습니다. 자동차의 변속기를 이해하여 자동차 관리와 트랜스미션 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.