인휠모터

인휠모터(In-Wheel Motor)는 자동차의 휠을 직접 구동하기 위해 휠에 탑재한 전기모터를 가리킨다. 허브 모터(Hub motor), 휠허브(Wheel Hub) 또는 전기허브(Electric hub)라고도 한다. 전기자동차의 성능개선에 사용된다.

개요

인휠모터는 최근에 전기자동차 및 하이브리드 자동차에 적용되어 4개 바퀴를 각각 분산 구동하는 방식으로 응용되면서 많은 주목을 받고 있다.

제조사에 따라 탑재하는 부품의 종류와 차이는 있지만 대다수의 인휠모터는 동일한 기본 부품의 구조를 가진다. 미쉐린의 인휠 시스템을 사례로 보면 이에는 휠을 구동하는 전기 모터 외에 브레이킹 시스템(braking system)과 서스펜션 시스템(suspension system)이 들어 있으며 서스펜션 시스템은 전자 제어 방식을 적용하여 3/1000 초 시간내에 피칭운동과 롤링운동의 조정을 자동적으로 추진할 수 있다.

일부 인휠모터는 회생제동(regenerative braking)이라 불리우는 디자인을 적용하여 브레이킹 과정에서 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 고전압 배터리를 충전할 수 있다. 토요타의 프리우스(Prius)나 테슬라의 로드스터(Roadster)와 같은 일부 하이브리드카에는 이미 회생제동 기술이 적용되어 있으며 자동차들이 더 길게 주행할 수 있게 하였다.

인휠모터의 가장 큰 장점은 모터에서 바로 휠을 구동할 수 있다는데 있다. 동력이 전달되는 과정을 줄임으로서 모터의 효율을 향상시킨다. 도시 주행조건을 사례로 보면 엔진은 20%의 효율로 작동하는데 이는 대부분의 에너지가 기계적인 방법으로 휠에 동력을 전달하는데 소모되었다는 것을 설명해준다. 동일한 주행조건에서 인휠모터는 90%의 효율로 작동할 수 있다.

장단점

□ 장점

• 위 사진에서 볼 수 있듯이 모터를 바퀴에 장착하면서 간단한 드라이브 트레인으로 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.
• 설계가 단순해지며 공간 활용 효율이 90% 상승한다.
• 개별 제어로 주행의 안정성이 좋고 타이어를 90도 회전하여 직각 주차도 가능하다.

□ 단점

• 차량의 서스펜션에 지지되지 않는 거대한 스프링 하중량이 존재하여 차량의 핸들링과 승차감을 저하시킨다.
• 우호적이지 못한 외부 충격에 대응 능력이 취약하다.
• 2개 또는 4개의 모빌라이저를 추가하는데 비용이 많이 추가된다.
• 스프링을 경유하지 않고 휠이 노면에 접촉하는 점과 가깝기에 인휠모터는 약간의 충격을 받으며 이로 인해 내구성 문제가 거론된다.

참고자료

• 윤범진 기자, 〈차세대 전기차 비장의 기술 '인휠 모터'〉, 《AEM》, 2017-07

DOMENICK YONEY, "What are in-wheel motors?", auto blog, 2009-08-06