자동화 수동변속기

1. 개요

2. 특징

3. 종류

• 도그 클러치 + 시퀀셜 변속기
  스포츠용 자동화 수동변속기에 많이 쓰인 방식이며, 상시 치합식 중 하나인 도그 클러치 방식을 기반으로 변속속도 향상에 유리한 구조인 시퀀셜 미션을 조합한 것이다. 다만 클러치 조작을 해야 하기 때문에 거의 조작을 단순화한 수동변속기에 더 가깝다. 다른데서 찾을 필요 없이 오토바이의 수동변속기가 이런 형태이다. 도그 클러치 미션은 기어의 물림을 도그 클러치라는 간단한 기계적 장치로 대체하고, 시프트 드럼을 이용해 순차적으로 변속하는 변속기다. 일반 변속기의 싱크로나이저링[6]이 없이[7]기계적인 동력 결합이 즉각적으로 이루어지기 때문에 내구성이 높으며 동력효율도 높다. 특히 특유의 튼튼함으로 인해 적당히 엔진회전수를 컨트롤할 때 클러치를 쓰지 않고 변속이 가능[8]하다. 반면 싱크로나이저가 없는 관계로 변속 충격과 특유의 소음이 크게 생긴다. 거기다가 보통 도그클러치가 적용되면 내구성을 위해서라도 헬리컬(나선톱니)기어 대신 스퍼(평)기어가 적용되어 소음이 더 커지는 문제가 생긴다.[9] 도그클러치 미션은 싱크로나이저가 발명되기 전 일반적인 자동차 미션이었다. 지금은 충격과 소음 문제로 비주류로 밀려난 것. 하지만 그 특유의 내구성, 그리고 소형화가 가능한 특성으로 스포츠, 이륜차 분야에서 장수하고 있으며 어쩌면 전자제어가 더욱 발달하여 싱크로나이저가 불필요해질 정도가 되는 미래에는 이 방식이 다시 주류가 될 가능성도 있다. 옛날식 수동변속기는 50만 킬로미터 타더라도 마모에 의해 유격이 좀 생길 뿐 고장이 안 난다.
  
  시퀀셜 기어는 변속의 조작방식과 관련된 방식이다. 일반적인 변속가가 H매틱이라는 시프트 셀렉터와 포크를 이용하여 긴 작동과정을 통해 조작되는 반면, 시퀀셜 기어는 캠을 돌려서 작동한다. 원통형 캠 샤프트를 한 단계 회전할 때마다 기어가 한 단씩 물리고 빠지는 것. 다운 쉬프팅은 반대로 한 단계씩 뒤로 돌리면 된다. 변속 시간이 매우 빠르고 변속을 위한 동작이 간단하므로 오랜시간 스포츠레이싱 분야에서 사랑받고 있다. 조작은 아래로 한 번 당기면 올라가고, 위로 한 번 밀면 내려가는 식이다. 시퀀셜 미션은 클러치 조작 없이 변속을 해야 그 의미가 있으므로 도그클러치와 조합하는 경우가 대다수이다. 또한 주위에서 볼 수 있는 오토바이의 수동 미션 대부분이 시퀀셜이다. 자동변속기의 수동 변속 모드도 이 시퀀셜 기어의 변속 레버 조작 방식을 유용한 것이다. 단점이라면 기어비가 짧고 촘촘한 바이크의 경우에는 별 문제가 안되지만 상대적으로 각단의 기어비가 넓고 길게 늘어지는 자동차용 변속기는 추월가속시 스킵 시프트[10] 기능의 구현에 제약이 있기 때문에, 팔이 빠지게 연속으로 기어봉을 잡아 흔들든가 자동 모드라면 원하는 기어단수가 될 때까지 지루하게 기다려야 하는 수밖에 없다. (액셀러레이터 페달을 밟거나 떼어 가감속을 하면 빨리 넘어간다.)

• 동기치합식 변속기 + 완전 자동제어
  스포츠 차량이 아닌 일반 승용차에서 듀얼 클러치 변속기 이전에 쓰인 자동화 수동 변속기는 그냥 평소에 우리가 흔하게 사용하는 일반적인 동기치합식 수동변속기에, 사람이 직접 조작하는 클러치와 쉬프트 셀렉터 이 두 부품을 서보장치로 자동제어화 시킨것에 불과한 물건이었다. 실제로도 설계 개발이나 생산 원가절감, 검증된 내구성과 신뢰성, 그리고 사용자의 유지보수 편의성을 위해서[15], 대개의 자동차 회사들은 종래의 생산중이던 수동변속기에 케이블과 클러치 유압실린더를 제거하고, 그 자리에 서보 2개를 장착한다. 자동차 회사가 생산중에 있었던 기존 재래식 수동변속기와 완전히 모든게 같은 내부구조를 강조하기 위해 AMT라는 명칭보다는, MTA(Manual Transmission Automated)라고 부른다. 단가나 부품수급률 외의 장점으로는, 위의 도그클러치 + 시퀀셜 조합의 단점인 스킵시프트 구현이 가능하다.
  
  단점은, 종래의 동기치합 방식의 수동변속기와 구조가 완전히 같기 때문에, 변속 속도를 빠르게 하는데 한계가 명확하다. 실제 운행을 해보면, 변속속도가 척! 하며 빠릿빠릿한 도그클러치 + 시퀀셜 미션 조합의 물건이랑은 다르게, 이놈들은 변속속도가 사람이 직접 시프트레버로 변속조작하는 속도와 별 차이가 없다. 변속속도가 느린것이 얼핏 큰 단점이라고 느껴지지 않을 수 있으나, 실제 운행 시에는 큰 도로에서는 멀쩡히 잘 주행하다가 마트나 백화점 주차장같이 저속으로 진행하는 급경사길을 갑자기 만날 경우, 2단에서 1단으로 미처 얼른 저단변속을 하지 못하고 멀뚱히 2단에 고정된채로 낑낑거리며 올라가다 결국엔 힘이 부족해서 차를 언덕 중턱에서 세워버렸다가 1단으로 다시 지가 변속 후에 재출발 하는 짓을 종종 한다. 때문에 푸조나 시트로엥, 스파크의 오너들은 이런 급경사로 입구에서 차가 2단으로 달리고 있으면, 미리 수동모드로 1단으로 변속하는 운전습관을 들이게 된다고 한다.
  
  이러한 단점에도 불구하고 앞서 이야기한 장점에 대한 이득이 꽤나 쏠쏠한 편인지라, 이런 변속기를 쓰기 딱 좋은 소형차, 준중형차를 주력으로 미는 유럽의 오펠과 복스홀이나 피아트, PSA 그룹을 중심으로 명맥이 지금까지도 근근히 이어져 왔다. 근래에 발달된 전자 제어 기술에 힘입어 주행감각도 거칠기가 짝이 없었던 과거와는 다르게, 사람들이 약간의 충격정도는 애교로 봐줄 정도로 사뭇 매끄러워져서 최근에 쉐보레 스파크가 북미 시장에서 먼저 선을 보인 뒤에, 주행질감이 괜찮다는 평을 받아내어 한국 내수 시장에서도 만나볼 수 있게 됐다. 또한 버스 및 대형트럭 등의 대형 상용차량에도 가장 널리 사용되는 AMT 구조이기도 하다. 당장에 상용차 자동화 수동변속기 시장에서 매우 큰 입지를 가진 ZF의 Astronic 모델과, Traxon 역시 이러한 구조를 사용한다.

• 동기치합식 변속기 + 클러치 자동 제어( 세미오토)
  대당 1원의 원가에 아주 민감한 경차같은 자동차에 탑재를 위해서 원가를 한푼이라도 깎아 내리고자 쉬프트 셀렉터의 전자제어 서보장치는 삭제해 버리고 클러치만 자동제어 하는 변속기를 일명 세미오토라고 부른다. 아무래도 수동변속기가 토크컨버터가 들어가는 자동변속기보다는 동력 손실이 적어 이론적으로는 연비에 유리하지만, 문제는 클러치 제어 타이밍이 올바르지 않으면 연비도 나빠지고 속칭 '말을 탄다'는 식의 변속 충격이 발생하여 승차감도 나빠진다는 점이다. 심하면 연비 개선 효과까지 다 말아먹는 경우도 발생한다. 그래서 이런 방식의 변속기는 선진국의 자동차 제조사에서는 대부분 퇴출되고 고단 자동변속기나 듀얼 클러치 변속기로 바뀌고 있다.
  
  대한민국의 국산차 가운데 순정으로 나온 것은 한참 과거인 현대 아토스와 GM대우 마티즈, 대우 티코 시절이며 당시에도 평판은 그야말로 바닥을 쳤다. 순정 세미오토 차량은 H매틱 스틱은 그대로 있지만 클러치 페달이 없는 것이 특징이다. 변속는 운전자가 알아서 해야 하지만 클러치 조작만큼은 알아서 잘 해준다는 것. 양산차 시장에서 세미오토는 이미 멸종한 것이나 마찬가지지만 수동변속기 전용으로 나오는 소형 승합차/상용차의 변속기를 개조해주는 자동차 튜닝 시장은 아직 남아 있다. 주된 고객은 승합차들.

• 동기치합식 변속기 + 변속 자동제어 + 클러치 페달
  위의 방식과 상반된 구조인 게 특징으로, 쉬프트 셀렉터의 전자제어 서보장치만 존재하며, 클러치 페달은 사람에 의해서만 제어된다. 이 방식 역시 세미오토로 불리고 있으며 스카니아 4시리즈의 Opticruise 변속기, 메르세데스-벤츠 악트로스 MP1, MP2의 Telligent 변속기[16] 등 일부 구형 대형트럭에서 널리 이용됐던 방식이다. 클러치 페달이 있기에 사실상 수동변속기와 큰 차이가 없으나, H-매틱 기어봉 대신, 시퀀셜 레버 혹은 패들시프트가 사용되며, 일부 차종은 완전 정지시 기어가 자동으로 중립으로 돌아오며, 주행속도와 엔진 회전수, 가속, 감속조작 여부에 따라, 클러치 페달을 밟으면 알맞는 기어 단수로 자동으로 변속을 해주는 등의 기능을 갖추기도 한다.

• 듀얼 클러치 변속기
  하나의 변속기 케이스 내부에 사실상 두 개의 변속기를 내장한 것. 각 기어 단수의 절반씩을 연결한 두 개의 축과 각각의 축의 동력 단속을 하는 두 개의 클러치가 기어 변속에 따라서 교대로 떼고 붙는다는 개념. 클러치 제어가 미칠듯이 빠르지 않아도 변속이 부드럽게 이뤄지는데다 연비 역시 수동변속기 기반답게 매우 뛰어나다. 또한 이 변속기가 상용화된 시점부터는 전자 제어 기술도 발전했기에 앞의 다른 자동화 수동변속기에 비해 성능에 대한 불만이 적었다. 현재 승용차의 자동화 수동변속기의 주류는 바로 이 듀얼 클러치 변속기. 하지만 구조가 복잡하다 보니 고장 우려가 높고 비싸다.

4. 여담