수동변속기
동력의 연결과 전달을 담당하는 클러치 디스크가 물리적으로 물려있으며 클러치 페달을 사람이 직접 밟거나 조작하여 변속을 하는 방식입니다.
이지트로닉이나 푸조의 MCP변속기는 수동기반의 자동변속기이며 사람이 클러치페달을 밟는 대신 자동차가 그 역할을 대신해줍니다.
장점으로는 무게가 가볍고 수동변속기의 클러치 디스크는 물리적으로 완벽히 연결이 되어있어서 기어의 구름저항이나 발전기 펌프등을 돌리기 위해 뺏기는 동력을 제외하면 100프로에 가까운 동력전달율을 보입니다.
또한 운전자의 의도를 자동차에 전달하기에 가장 효율적이고 쉬운 변속기입니다.
단점으로는 변속을 위해 클러치 디스크를 밟아야 하고 체인지 레버를 조작해야 하므로 변속기의 조작이 익숙해질때까지는 어렵다입니다.
수동기반의 MCP나 이지트로닉은 효율은 수동변속기에 가까우나 운전자의 의도를 오롯히 기계가 알아차리기 어려운 부분이 있어 작동에 이질감이 있고 변속을 제어하는 밸브나 모터등이 추가되므로 변속기가 무거워지는 부분이 있어 효율은 수동변속기보다 약간 떨어집니다.
단점으로는 능숙한 수동운전자보다 변속을 못합니다.
토크컨버터 기반의 자동변속기
이 변속기는 클러치디스크 역할을 하는게 토크컨버터입니다.
물리적으로 연걸이 되어있는것은 아니고 서로 입력축과 출력축이 서로 마주보는 날개같은 구조물로 연결이 되어있으며 그 안에는 오토밋션오일이 채워져있습니다.
엔진이 회전하여 입력축의 프로펠러가 돌아가면 유압이 형성되어 마주보고있는 출력축이 회전합니다.
출력축은 또다른 동력전달장치를 통해 구동축의 기어에 물려서 바퀴를 회전시키게 됩니다.
장점은 오래전부터 사용된 기술이다보니 신뢰할만한 노하우가 쌓여서 가장 신뢰성있는 방식이고 오일만 잘 교환해주면 큰고장이 없이 반영구적으로 사용할 수 있으며 대응토크가 커도 쉽게 적용을 할수가 있습니다.
또한 변속감이 부드러워 승차감이 좋다는것도 장점입니다.
단점으로는 토크컨버터가 효율이 아무리 좋아졌다고 하더라도 물리적으로 직접 접촉하는 클러치보다는 동력의 손실이 많이 있으며 무게가 많이 무거워지므로 효율이 떨어지는게 단점입니다.
CVT변속기(무단변속기)
일반적으로 CVT도 자동변속기처럼 토크컨버터는 있습니다만 보통의 자동변속기가 고정된 기어비로만 변속이 가능하고 다단화를 하기위해서는 기어세트가 더 추가되므로 크기와 무게가 필연적으로 증가하는 단점이 있습니다.
반면 CVT는 기어의 역할을 입력축과 구동축의 가변풀리가 오므려졌다 벌려졌다하면서 최저 최대기어비 안에서는 단수의 고정이 없이 끊임없이 연속적으로 변속이 가능하여 기어비가 고정된 자동 변속기보다 동력효율이 우수합니다.
일반적인 자동변속기는 다단화를 위해서 기어를 계속추가해야 하므로 무게가 무겁고 변속기의 구조가 복잡해집니다만 CVT는 입력축과 추진축의 두개의 풀리에 벨트 또는 체인으로만 연결이 되어있을 뿐이니 변속기의 사이즈도 작고 무게도 가볍습니다.
오일이 들어가는 양도 적고요.
물론 CVT도 동력전달시에 발생하는 동력손실과 벨트의 동력손실이 있으므로 효율이 최고로 좋다고 볼수는 없으나 다단화에 따라오는 무게와 크기의 증가가 없이 구조가 간단하다보니 타 변속기와 비교했을때 효율이 더 우수하고 특히 소형차에 적용하기에 아주 좋은 변속기입니다.
단점으로는 벨트나 체인에 연결된 풀리가 기어의 역할을 하는데 동력전달을 하는 벨트와 체인이 일반적인 기어보다는 내구성이 떨어지고 대응토크가 크지 않아서 토크가 큰 고성능차나 대형차에는 적용하기 어렵다입니다.
감성적인 부분이긴 하지만 딱딱 끊어지는 맛이 없어서 운전이 재미없다는 사람도 있어 인위적으로 다단변속기같은 맛을 느낄수 있도록 트릭을 쓰는 경우도 있습니다.
듀얼클러치방식의 자동변속기
기본적으로 수동과 유사하지만 듀얼클러치라는 말에서 짐작할 수 있듯이 클러치가 2개가 들어갑니다.
두개의 클러치중 하나는 홀수단의 기어를 물고있고 하나는 짝수단의 기어를 물고있으며 주행중 변속은 둘중 하나의 클러치만 동력이 전달되며 나머지하나는 다음단계의 기어를 물고 대기상태에 있다 변속할때는 찰나의 순간에 다른클러치와 바톤터치를 하여 대기하고있던 클러치에 동력이 전달이 되고 좀전까지 물고있던 클러치는 해제가 되는 방식으로 변속을 하게 됩니다.
그렇기 때문에 업시프트나 다운시프트나 순차적으로 변속이 이루어지게 됩니다.
수동변속기처럼 1단에서 3단으로 가거나 반대의 동작은 불가능하고 1-2-3-4-5-6-7, 7-6-5-4-3-2-1 이런 순서에 따라 순차적으로 변속을 하게 되지요.
장점은 동력의 전달 자체가 수동변속기처럼 물리적으로 접촉하는 클러치기반이라 수동변속기의 장점을 상당부분 가지고 있으면서도 두개의 클러치가 정밀한 로직으로 서로 반복하며 변속을 하기때문에 동력의 로스가 거의 없어서 수동변속기 기반의 차보다 변속이 부드럽고 경우에 따라 수동보다 좋은 효율을 보이는경우도 있습니다 .
가장 큰 장점은 현존하는 변속기방식중 연료효율이 가장 좋으면서도 대응토크도 꽤 높일 수 있다는게 장점입니다.
그로인해 큰차 작은차 가리지 않고 많이 쓰이고 있습니다.
단점으로는 자동변속기보다는 거친 변속감이 있고 아무래도 제한된 공간에 클러치를 두개를 넣어야 하다보니 싱글클러치보다는 내구성이 떨어진다는 것 그리고 유지보수적인 측면으로 볼때도 클러치 디스크와 듀얼매스 플라이휠을 소모품개념으로 보아야 하기 때문에 주기적으로 큰 비용이 들어갈수가 있다는 점입니다.
기술적으로 발전하면 클러치 디스크와 DMF를 반영구적으로 쓸수 있게 될수도 있겠지만 고장나면 꽤나 수리비가 나오는 부품입니다.
저는 수동변속기 차량을 가장 선호하기때문에 제조사에서 오랫동안 수동변속기차를 만들어줬으면 하는 바램이 있습니다만 순전기차의 시대가 된다면 변속기와 엔진도 자취를 감추게 될런지도 모르겠습니다.
엔진이 없어진면 변속기의 역할은 모터와 감속기가 그역할을 대신하게 되겠지요.
덜덜거리는 엔진과 철컥철컥하는 변속기를 추억하게 될날이 머지 않은 미래가 될지도 모르겠습니다.