토로트랙

토로트랙(Torotrak)

토로트랙(Torotrak)

토로트랙(Torotrak)은 영국 기반의 청정기술 개발·IP 라이선스 업체이다. 무한변속기(IVT)를 최초로 개발하여 특허를 가지고 있다.

주요 제품

무한변속기

무한변속기(IVT)

무한변속기(IVT, Infinitely Variable Transmission)는 금속벨트로 구동되는 기존의 자동차 변속기와는 달리 세계에서 처음으로 기어 체인 방식을 적용하였다. 무한변속기는 이에 따라 수동 및 자동 등 유단변속기나 무단변속기(CVT) 등 기존 트랜스미션의 성능에 비해 동력전달이나 연비 측면에서 최소 30% 이상의 효율성을 지닌 것이 특징이다. 변속비 변화 폭이 매우 넓고 구동 엔진이 거의 전 영역을 활용할 수 있다는 것이 특장점인데, 단점으로 트랙션 요소, 특히 롤러 표면의 피로수명의 한계로 인한 접촉면 내구성의 문제가 있다. 이 내구성은 미끄럼 없이 동력을 전달하도록 접촉압력을 조절함으로써 아느 정도 확장할 수가 있으나, 본질적인 수명문제는 원추면에서의 상대회전에 의한 스핀 때문이며, 스핀은 경부하 시에 접촉면의 수명에 영향을 미치지 않으나 부하가 증가하면 큰 문제가 된다. 수명에 대한 스핀의 영향을 미치지 않으나 부하가 증가하면 큰 문제가 된다. 수명에 대한 스핀의 영향을 완화시키는 방법은 트랙션 요소의 사이즈를 증가시키는 것이다. 이를 통해 접촉 압력을 줄일 수 있으나, 탑재성 측면과 과도한 회전관성을 가지는 단점을 내포하고 있다. 토로트랙은 이 시스템을 개발하고 특허를 받았으며 다수의 승용차 및 변속기 업체에 공급해오고 있다. 무단변속기와는 달리 무한변속기는 클러치를 필요로 하지 않고 무리 없이 전진과 후진 기어 간 작동할 수 있다. 또한 차량이 정차해 있을 때조차도 변속기는 항상 효과적으로 휠에 연결되어 있고, 이것은 기어 중립에 의해 이루어진다. 완전한 토로트랙형 무한변속기의 생산은 한국에서는 먼저 엘지케이블㈜에 의해 생산된 농업용 트랙터에 장착되었으며 그 후 SUV에 적용되었다. 외국에서는 가장 먼저 비엠더블유(BMW) 사가 토로트랙의 무한변속기에 관심을 보여, 미주시장을 위해 준비한 풀사이즈 X7 SUV에 이를 적용했다.

사건

GT-R LM NISMO는 2015년에 닛산(Nissan)이 제작한 유래 없는 FF 방식의 LMP1-H 클래스 차량이다. GT-R과는 이름만 같을 뿐 구동방식 등 전혀 다른 차량이다. 계획대로만 만들어졌다면 LMP1의 하이브리드 클래스가 4강 체재가 될 수 있었을 정도의 잠재력을 가진 차였지만, 설계의 핵심이 되는 하이브리드 시스템에 너무나 많은 요소가 기대고 있었고, 이 하이브리드 시스템이 실패하면서 같이 망해버린 프로토타입이다. GT-R LM NISMO의 기본 설계 철학은 프런트 엔진을 통해 얻는 우월한 공력 성능과 전방 65%라는 무게 바이에스에 착안한 FF 구동 방식과 빠른 코너링 성능, 그리고 직선에서는 비교가 불가능한 가속과 최고 속도 성능이다. 이런 일면 불가능해 보이는 성능을 가능케 할 것이 해당 설계의 기본이자 뼈대, 알파이자 오메가가 되는 하이브리드 시스템이다. 이 하이브리드 시스템은 포뮬러 1이 2010년대 초/중반에 쓰던 KERS와 같은 기계식 플라이휠 시스템이였는데, 토로트랙이 맡은 부분이였다. 닛산 레이스 팀은 난항을 겪었다. 문제는 이런 막중한 임무를 맡은 하이브리드 시스템을 공급할 토로트랙이였다. GT-R LM 니스모에는 토로트랙의 ERS가 탑재될 예정이었으나, 완전히 새로운 설계의 ERS를 완성하는 데에는 예상 이상으로 오랜 시간이 걸렸고, 닛산 팀은 결국 시즌 개시까지 ERS를 완성하지 못했다. 결국 레이스카의 출력은 목표치의 절반 이하로 떨어졌다. 원래라면 토로트랙의 1500마력의 플라이휠 하이브리드 시스템이 올라가야 했지만 설계 능력 부족으로 750마력으로 낮추는 데 이 마저도 실패하게 된다. 이것이 설계 부족으로 목표를 하향조정 한 것이 750 마력이였고, 이마저도 GT-R LM NISMO에는 탑재되지 못했다. 이는 사실은 예정된 수순이였는데, 토로트랙은 레이스 밖에서도 공급하는 회생제동 시스템이 설계·요구 출력을 충족하지 못하는 일이 빈번한 회사였다. 이는 레이스에서도 마찬가지여서 토로트랙이 중요한 역할을 담당한 프로젝트가 실패한 전적도 있었다. 차체와 파워트레인의 설계가 끊임없이 지연됐기 때문에 차량의 테스트 역시 거의 이뤄지지 못 했고, ERS는 여전히 작동하지 않았지만, 닛산은 상징적인 르망 24시 내구 레이스에 출전을 결정했다. 토로트랙을 파트너로 선택한 닛산은 결국 3대의 레이스카 중 2대는 머신 트러블로 도중에 기권했고, 나머지 1대 역시 클래스 선두차 주회수의 70%를 달성하지 못해 실격처리되었다. 심지어 하위 클래스의 레이스카에게 추월당하는 굴욕까지 겪었다. 결국 포르쉐의 르망 왕좌 탈환과 맞물려 닛산은 초라한 실적으로 대회를 마무리해야 했다. 이후 남은 시즌동안 토로트랙 대신 니스모가 직접 개발한 ERS의 탑재가 시도됐지만, 이 역시 팀이 해체될 때까지 제대로 완성되지 못하고 말았다.

참고자료

• 닛산 GT-R LM NISMO 나무위키 - https://namu.wiki/w/%EB%8B%9B%EC%82%B0%20GT-R%20LM%20NISMO
• 이재욱, 〈닛산, 세계 내구 챔피언십에서 철수… 앞바퀴굴림의 “무모한 도전” 막 내리다〉, 《모토리안》
• 제임스 케네디, 〈인텔리전트 에너지, 동력사업부 상무에 제임스 배철러 임명〉, 《중앙일보》, 2011-11-23
• 심영일, 〈하프 프로이달 CVT의 최신 기술동향〉, 《한국과학기술정보연구원》, 2012
• 이형규, 〈트랙션 무단변속기(Toroidal CVT)의 특허동향 보고서〉, 《한국특허정보원》, 2013

같이 보기

• 변속기

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