버튼식 기어

버튼식 기어는 버튼(button) 방식의 전자식 변속기이다. 버튼식 기어레버 또는 버튼식 기어셀렉터라고도 한다.

개요

버튼식 기어는 자동차 변속을 위한 자동변속기의 일종이다. R단, P단, D단 등 자동차의 움직임을 바꾸기 위한 전자식 방식 중 버튼 방식으로 작동한다. 버튼식 기어는 주로 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)와 아큐라(Acura) 자동차 회사 등이 채용한 것으로 알려져 있으며 버튼식 기어가 속한 전자식 기어 중 버튼식 기어 외에도 다이얼식 등을 사용하는 자동차 회사도 있다. 대한민국에서 가장 쉽게 접할 수 있는 버튼식 기어가 장착된 차량은 현대자동차가 개발한 차들로 대표적으로 쏘나타(Sonata), 팰리세이드(Palisade), 더 뉴 그랜저(The new Grandeur), 더 뉴 싼타페(The new Santa fe) 등이 있다.

원리

기어는 엔진으로부터 나온 동력을 구동계인 바퀴로 전달하는 장치이다. 엔진에서의 연료로부터 나온 운동에너지는 크랭크축 등을 통해 바퀴로 전달된다. 기어의 역할이 상대적으로 적은 전기자동차와 달리 엔진의 동력을 통해 움직이는 자동차는 엔진의 경우 회전수의 변화에 따라 다른 토크와 출력을 발생시키기 때문에 엔진으로부터 출력이 나올 때 그걸 토크 즉 자동차 바퀴를 회전 시키는 데에 필요한 물리량 즉 바퀴를 회전 시켜 차체를 끌 수 있는 힘인 토크와 출력을 적절히 조절하기 위해 기어를 사용한다. 자전거를 탈 때 기어 단수를 변경하면 페달을 돌릴 때 비교적 바퀴가 천천히 돌지만 그만큼 언덕길 등을 오르기 쉽고 반대로 기어 단수를 반대로 변경하면 페달을 돌릴 때 돌린 페달에 비해 바퀴가 빨리 돌아 평지에서 빠르게 달릴 수 있다. 자동차도 자전거처럼 같은 속도이더라도 언덕길 등의 이유로 드는 힘이 다르게 들 때 같은 속도를 내더라도 도로 상황에 엔진을 낮은 rpm 혹은 높은 rpm으로 돌려 힘의 손실을 줄이는 것이 변속기의 역할이다. 차를 출발시킬 때에는 1단 기어를 사용해서 속도를 포기하는 대신 힘을 증가시키고 속도가 증가하면 힘으로 속도를 높이기 위해 고단 기어를 사용해서 속도를 유지한다.주행상황에 따라서 회전수를 최적화 시켜주는 게 변속기의 역할이다. 또한 주차 등의 이유로 후진이 필요할 경우에는 진행 방향 즉 바퀴의 회전 방향까지 바꾸어야 할 때도 있다. 그래서 회전수와 회전 방향을 바꾸는 역할을 위해 변속기라는 것이 등장하게 된 것이다.

작동 방법

버튼식 기어의 작동 방법을 이해하기 위해 현대자동차의 버튼식 기어를 살펴보면 맨위의  왼쪽에 있는 P 버튼의 경우 차량을 정차 또는 주 차후 기어로 차량의 바퀴가 굴러가지 않게 하는 역할을 하는 버튼으로 평소에 앞으로 나가기 위한 D단 또는 후진을 위한 기어인 R단 또는 차량의 중립 기어를 담당하는 N단등  체결되어있는 모든 기어에서 P 버튼을 누르면 차량이 현 위치에 고정하여 주차 등을 할 수 있게 설계되어 있다. D 버튼의 경우 차량이 운전할 때 전진할 수 있게 하는 버튼으로 가장 오른쪽 아래에 버튼이 자리하고 있다. 그리고 맨 위쪽 P단의 오른쪽 맨 위에 자리하고 있는 R 버튼은 후진 버튼으로 주차 등의 목적을 위해 차량을 평소 진행 방향인 앞 방향의 반대쪽으로 차량을 움직일 수 있게 하는 버튼이다. R단의 아래 D단의 위에 있는 N 단의 경우 차량 작동 중 차량의 기어를 중립으로 바꿀 수 있게 하는 버튼으로 주로 장시간 정차하거나 자동 세차 차량의 견인 등을 비롯한 긴급상황 시 필요한 버튼이다. 따라서 상황에 따라 운전자가 상황에 따라 위 버튼들을 눌러 기어를 변경하면 된다.

활용

버튼식 기어를 적용한 국내 대표적 회사인 현대자동차의 변속기는 전자식 변속 버튼(SBW)에 가까우며, 버튼식 기어 이외에도 다이얼식 변속기와 기타 전자식 기어가 포함된다. 전자식 변속기는 사람이 물리적인 힘으로 조작해서 바꾸지 않고 버튼을 누르는 등의 행동에 의하여 전기적 신호를 받아 변속하는 것이다. 버튼식 기어와 함께 다이얼 기어 등도 다이얼이 회전하는 등의 행동으로 전기적 신호를 받아 변속하는 전자식 변속기에 속한다. 또한 전자식 기어봉을 이해하기 위해서 전자식 변속기의 이전 방식인 케이블 변속기 방식(SBC)의 기어봉을 이해할 필요가 있으며, 여기에서 케이블은 전자식 변속기와 달리 운전자가 직접 힘으로 조작하여 그걸 직접적으로 전달해 주는 케이블이라는 의미를 포함하고 있다.

특징

장점

• 버튼식 기어는 변속 레버의 소형화로 차량에서 레버의 차지 공간을 줄여 더 많은 실내공간을 확보할 수 있다.
• 변속하고자 할 때 전자식 버튼만 누르기 때문에 더 작은 힘으로 조작이 가능하다.
• 변속 과정에서 소음과 진동을 많이 줄일 수 있다.
• 버튼식 기어를 채용할 경우 차종별 부품 공유가 쉽다.
• 원격 스마트 주차 보조(RSPA)를 적용할 수 있다. 버튼식 기어는 기어의 조작 및 변속까지 자동차가 스스로 할 수 있기 때문에 주차 보조 장치 작동 시 주차 보조 장치 버튼만 누르고 있어도 시스템이 알아서 주차를 보조해 준다.
• 버튼식 기어를 사용하면 기존방식보다 사용이 편하다.
• 차체에 꽂혀있는 기어봉이 사라지기 때문에 디자인이 더 쉬어지고 공간적으로 유리하다.
• 자동차가 바퀴 달린 전자제품이라고 불릴 정도로 자동차가 전자식 방식으로 변하는 추세이기 때문에 버튼식 기어가 적합하다.

단점

• 쉬운 조작 방법만큼 버튼을 잘못 누를 가능성도 있고 잘 안 눌리는 경우가 발생할 수 있다.
• 대부분의 운전자가 레버형 기어 장치에 익숙해져 있다 보니 레버식 기어 장치보다 조작에 불편함을 느낄 수 있는 사람이 많아 사고 위험이 크다. 2020년 2월에 팰리세이드 운전자가 버튼형 기어 방식의 조작 문제 가능성이 있는 전복 사고가 발생했다.
• 기어 변속 시 계기판을 통해 확인해야 하는 만큼 직관성 문제 등으로 인해 시각적인 불편함이 있으며 잘못 볼 가능성이 있다.
• 버튼식 기어는 전자식으로 움직이기 때문에 오류가 날 가능성이 있다.
• 버튼식 기어 사용 시 버튼 조작 후 차량이 새로운 기어 단을 실행하기까지는 약간의 텀이 있는데 대부분의 운전자는 기존의 SBC 방식에 익숙해져 SBC의 직결되어 있어 바로 반응되는 기어에 익숙해져 있기 때문에 잘못 변속할 위험이 있다.
• 엔진 브레이크를 사용하기가 불편하다.버튼식 기어의 경우 주행 중에 P단을 눌러 엔진브레이크를 작동시키기 어려울 수 있다. P단으로 전환할 수 없는 경우 패들시프트를 이용한 수동 변속으로 현재 단수보다 내리게 해 RPM을 높여 저항을 크게 만들어 엔진브레이크 작동과 같은 기능을 할 수 있도록 해야 하는데 많은 운전자가 버튼식 기어의 엔진브레이크 작동법을 모르고 기존 기어보다 사용 방법이 어렵기 때문에 불편할 수 있다.

한계

전자식 변속기는 변속 레버 소형화로 인해 더 많은 실내 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한 작은 힘으로 조작이 가능하고 소음과 진동이 거의 없다. 하지만 버튼식 기어의 안전 문제가 이슈가 되고 있다. 제네시스 GV80(Genesis GV80)은 출시 초기에 D에서 R로 변속한 후 다시 D로 변속하면 계기판과 기어 변속 다이얼에는 D로 변속되었다는 표시가 나오지만 기계적인 변속은 이루어지지 않는 결함이 발견되었다. 원인은 ISG 소프트웨어 오류로 밝혀졌다. 뿐만 아니라 쏘렌토(Sorento)와 팰리세이드도 전자식 변속기와 버튼식 변속기에 대한 이슈가 발생했다. 전자식 변속기는 제어모듈과 소프트웨어를 통해 전자 신호를 변속기로 전달하여 작동되는 이상 이러한 오류에서 자유로울 수 없다. 또한 다른 전자 편의장치와는 다르게 기어 변속기는 안전과 특히 직결되는 문제이기 때문에 소비자들의 시선이 더욱 날카로울 수밖에 없다.

참고자료

• 가가멜, 〈자동차 기어 변속 약자 PRND 뜻의 기능과 위치 사용 방법 〉, 《아이나비 백석점 키러사운드》, 2017-02-23
• 김도형 기자, 〈현대차가 돈 써가며 '기어봉' 버리는 이유는? 김도형 기자의 휴일 車담〉, 《동아닷컴》, 2020-05-23
• Joseph Park 수습기자, 〈아무리 결함 많아도 현대차가 버튼식 기어를 포기하지 못하고 있는 진짜 이유〉, 《오토포스트》, 2020-07-16
• 닥다이 닥다이, 〈팰리세이드 전복사고 - 버튼식 기어 장치의 위험성〉, 《티스토리》, 2020-02-03
• 이한승 기자, 〈급증하는 전자식 변속레버(SBW), 좋기만 할까?〉, 《탑라이더》, 2020-01-23 
• 〈엔진의 힘을 전달하는 변속기의 역사 〉, 《한국교통연구원》, 2020-05-18
• 장가드, 〈자동차 기어 종류 버튼식 다이얼식 전자식 핸들 장단점 알려드릴게요〉, 《네이버 블로그》, 2020-07-30

같이 보기

• 기어
• 오토기어

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