한국은 4륜구동에 대한 인기가 상당하다. 후륜구동 기반의 프리미엄 브랜드 세단은 대부분 사륜구동 옵션을 적용해 출고하는 것이 일반적이다. 미니밴 판매량 1위인 기아 카니발은 사륜구동 부재가 가장 큰 아쉬움으로 꼽힌다.
한국의 대표적인 주거 양식인 아파트에서는 부피가 큰 윈터 타이어를 따로 보관하기 어렵다 보니 사계절 타이어가 보편적이다. 한국의 기후 특성상 4계절 변화가 극심해서인지 사륜구동 인기는 점점 높아지고 있다.
기존 사륜구동 시스템은 별도의 구동축과 디퍼렌셜을 장착해야 한다. 설계가 복잡해지면서 실내공간이 줄어들고 차량이 무거워지면서 연비까지 떨어지는 단점이 있었다. 특히 전륜구동 기반의 사륜구동은 구동력 배분을 제대로 하지 못하는 경우가 대부분이라 효용성이 부족하다는 이야기도 나온다.
토요타는 이를 영리하게 해결했다. 바로 후륜 차축에 모터를 장착하는 방식이다. 2001년 토요타의 미니밴이었던 에스티마 하이브리드가 최초다. 2016년 출시된 RAV4 하이브리드를 시작으로 다양한 라인업에 확대 적용하고 있다. 바로 토요타가 자랑하는 E-four 시스템이다.
심지어 신형 프리우스에도 이 시스템을 적용하면서 차체 크기나 높이에 제한되지 않는 사륜구동임을 입증했다. 국내에서는 RAV4를 비롯해 크라운 크로스오버, 렉서스 NX, RX 등 전륜구동 기반 모델에 장착했다.
이론상 간단하지만 쉽게 적용하기는 어려웠던 기술인데 이를 실현한 것은 토요타 대부분 라인업이 풀 하이브리드 시스템을 탑재하고 있었기 때문이다. 구동축이 차체 중앙을 가로지르지 않아 실내공간을 넓게 유지하면서 경량화가 가능해진다.
기존 내연기관 사륜구동의 단점이었던 동력 분배로 인한 출력 손실을 후륜 전기모터를 추가해 2륜구동 대비 출력이 상승하는 장점도 생겼다.
대부분 동력은 앞바퀴에서 발생하지만 발진 가속이나 코너링, 험지에서 차가 스스로 판단해 뒤 차축의 모터를 작동시킨다. 기존 전륜구동 기반 사륜구동의 대부분이 후륜은 보조의 성격이 더 짙었고 구동력 배분도 뒷바퀴를 더 강하게 하는 경우가 드물었다.
E-four는 앞바퀴 내연기관과는 다르게 완전히 독립적으로 구동해 앞뒤 20:80까지 구동력을 배분할 수 있다. 즉 후륜구동의 주행특성을 어느 정도 지닌 셈이다.
모터는 전기 신호를 통해 전자식으로 뒤축을 제어해 응답성이 매우 빠르다. 아울처 처음부터 가장 큰 토크를 발휘하는 특성에 따라 동력 전달이 즉각적으로 이뤄진다.
미끄러운 노면을 주행할 때 차량의 상태에 따라 후륜 토크를 최적으로 배분해 안정적인 주행이 가능하다. 코너링 시 언더스티어가 감지되면 뒷바퀴 구동력을 증가시키고, 오버스티어시에는 뒷바퀴 구동력을 감소시켜 코너링 성능이 향상된다.
물론 E-four가 만능은 아니다. 사륜구동 하면 떠오르는 본격적인 오프로드 주행에는 다소 부적합하다. 토요타에서도 기존의 사륜구동 시스템을 대체하는 안전 위주의 사륜구동이라고 밝히고 있다. 일반적인 레저 활동이나 주행상황에서 사용하는 것을 목적으로 개발했다.
사실 전륜구동 기반 차량에 전기모터로 사륜구동을 구현한 것은 토요타만은 아니다. 현대차그룹도 이미 2016년 e-4WD라는 기술을 개발해 기아 스포티지R에 적용한 시제작 차를 만든 이력이 있다. 현대위아는 e-4WD를 30㎾와 50㎾의 두 가지 사양으로 제작했다.
두 사양 모두 최대토크 20.9㎏. m으로 강력한 동력성능을 갖춰 전기차(EV)와 플러그인-하이브리드(PHEV) 및 하이브리드(HEV)에 맞춰 다양하게 적용할 수 있다. 하지만 전기차에 집중하는 전략으로 바뀌면서 하이브리드 적용까지는 이르지 못했다.
전기 파워트레인은 자동차를 전혀 다른 방식으로 바꿔 나가고 있다. 단순히 환경오염 대책보다도 동력성능 향상에도 확실한 영향을 미치고 있다. 1990년대 터보차저가 자동차의 동력성능을 획기적으로 발전시킨 것과 마찬가지인 셈이다.
먼 미래에는 완전한 전기차의 시대가 올 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 하지만 우리는 과도기에 살고 있는 만큼 다양한 아이디어가 어떤 식으로 자동차를 발전시켜나가는지 지켜 보는 재미가 있을 것이다.
김태현 에디터 th.kim@carguy.kr
