일본을 대표하는 자동차기업, 토요타자동차(이하, 토요타)가 TNGA(Toyota New Global Architecture) 기반의 신차종을 위한 신규 파워트레인을 추가 공개했다. 새로운 파워트레인은 토요타의 글로벌 판매에 있어서 주력의 역할을 수행하게 되며, 뛰어난 동력성능과 친환경성, 그리고 다양한 차종에 대응할 수 있는유연함을 갖는 것을 특징으로 한다.
새로 공개한 파워트레인은 2.0리터급 가솔린 엔진과 이 엔진을 이용한하이브리드 시스템, 독자적인 메커니즘을 채용한 무단변속기(ContinuousVariable Transmission, 이하 CVT)와 신형 수동 6단 변속기, 그리고 전용 사륜구동 시스템 등이다. 토요타는 향후 2021년까지 TNGA기반의 총 9기종에 17개 바리에이션의 신규엔진과 총 4기종에 10개 바리에이션의 변속기, 그리고 총 6기종 10 바리에이션의하이브리드 시스템을 내놓을 예정이라고 밝혔다. 아울러 토요타는 새로운 파워트레인 발표와 함께 “TNGA 기반 파워트레인을 통해 18%이상의 이산화탄소 배출량 저감을기대하고 있다”고 덧붙였다.
토요타가 공개한 신형 CVT의 이름은 ‘다이렉트 시프트-CVT’. 같은 이름을 공유하는 토요타의 변속기들이그러하듯, 즉각적인 응답성을 골자로 개발된 변속기다. 높은응답성과 빠른 기어변환은 변속 도중 동력이 끊어지는 데에서 발생하는 동력의 손실을 줄여 줌으로써 변속기의 효율 향상에 큰 영향을 끼치는 부분이다.
이 새로운 CVT의 가장 큰 특징은 일반적인 CVT와 달리, 발진가속 전용의 기어를 별도로 마련했다는 점이다. 통상 CVT는 기어를 사용하지 않는다. 그 대신 두 개의 풀리(Pulley, 도르래)와 그 풀리들을 잇는 하나의 벨트가 기어의 역할을 한다.
CVT는 이론 상 주어진 범위 내에서 기어비를 무한대에 가까운 단계로연속제어할 수 있다. 이 때문에 CVT는 이론 상 차단(次段) 변속에 따른 구동손실이 존재하지 않으며, 제어의정밀도에 따라 주행의 시작부터 끝까지 최적의 기어비로 주행할 수 있다. 이 덕분에 통상의 자동변속기대비 동력 전달의 효율이 높다.
하지만 CVT는 제어부의 정밀도에 따라 상황에 맞지 않는 회전수 억제나증가 등의 오판을 저지르는 경우가 종종 나타난다. 이 때문에 변속질감이 부자연스럽게 느껴지는 것은 물론, 상기한 `이론 상 가장 효율적인 주행`은 커녕, 통상적인 변속기에 비해서도 더 큰 구동손실이 발생되는 상황이벌어질 수 있다. 이러한 변속 오판은 주로 발진 가속에서 일어나는 편이기 때문에 연료를 가장 많이 사용하는발진가속에서 연료를 더욱 낭비할 수 있다는 것이다. 토요타의 새로운 다이렉트 시프트-CVT는 이러한 현상을 해결하기 위해 세계 최초로 발진가속 전용의 기어를 별도로 설치한 신개념 CVT다.
토요타 다이렉트 시프트-CVT는 변속기의 기본 성능이라 할 수 있는‘동력 전달효율의 향상’과 더불어 ‘엔진의 고효율 영역을 더 오랫동안 활용할 수 있는 제어 특성의 구현’, 그리고‘변속 응답성의 강화’를 실현하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 ‘기계적 손실 최소화’와‘폭넓은 기어비’, 그리고 ‘변속추종성 향상’에 주안점을 두고 개발을 시작하여 즉각적이면서도 부드러운주행과 현행의 CVT 대비 6% 가량 향상된 연비를 이루었다고주장한다.
특히 새로운 CVT의 가장 주요한 특징이라 할 수 있는 발진가속 전용의기어 채용은 CVT가 갖게 되는 기계적 손실을 최소화하기 위한 핵심 요소다. 이는 상기한 순수 벨트 구동 CVT의 제어부 오판에 따른 구동손실과부자연스러운 변속질감의 발생을 사전에 차단하는 역할을 한다. 그리고 이를 통해 여타의 CVT에 비해 한층 쾌적하면서도 효율적인 발진 가속을 제공한다. 토요타가밝힌 바에 따르면, 기어와 벨트 구동의 전환은 자사 자동변속기 기술을 통해 축적한 제어기술을 사용한다고말한다.
그리고 별도의 기어가 발진가속을 전담함으로써 벨트 구동부는 기존에 비해 폭넓은 기어비를 가질 수 있게 되었으며, 벨트 및 풀리의 크기를 소형화할 수 있었다. 또한 발진가속 기어의적용으로 인해 벨트 및 풀리에 걸리는 입력 부하도 감소하여 벨트 및 풀리를 소형화하는 것 역시 가능해졌다. 토요타는이를 통해 종래의 CVT에 비해 변속속도를 20% 향상시킴으로써보다 파워풀하고 리드미컬한 가속을 구현했다고 주장한다.
토요타가 공개한 또 다른 변속기로는 신형의 6단 수동변속기가 있다. 유럽을 비롯한 글로벌 시장의 요구에 의해 개발된 신형 6단 수동변속기는‘소형화’, ‘경량화’, 그리고‘동력전달 효율의 향상’을 핵심으로 한다. 새로운 6단 수동변속기는 기존에 비해 중량은 7kg, 길이는 24mm 줄임으로써 세계 최소/최경량을 자랑한다.
또한 단순히 소형/경량화 뿐만 아니라 기어 변속시 자동으로 엔진의회전수를 맞춰주는 ‘iMT’ 제어 기술을 도입한 점도 특징이다. iMT제어 기술은 고단 변속과 저단변속 모두에 적용되며, 기어 변속시 클러치 페달을 밟으면 전자제어를통해 변속하기에 가장 이상적인 회전 수로 맞춘다. 이를 통해 기존의 수동변속기가 갖는 불쾌한 변속충격을줄이면서 더욱 원활한 변속질감을 갖게 한다.
새롭게 공개된 신개념 CVT와 6단수동변속기를 포함한 토요타의 신규 파워트레인은 봄부터 도입을 시작하여 탑재 차종을 글로벌 규모로 확대해 나갈 것이라고 밝혔다.
