자동차 기어, ‘손맛’에서 ‘디자인’으로…변속기의 변천사

엔진 회전수 조절해 출력·연비·진동 제어하는 핵심 장치

직접 조작의 ‘손맛’ 강조…연비·구조 단순성도 강점

정숙성·편의성 앞세워 빠르게 대중화…기술 고도화 지속

칼럼식 변속 레버. 현대자동차그룹 공식 블로그 캡처

한때 ‘운전의 재미’를 논할 때 빠질 수 없던 존재가 있다. 바로 기어 변속이다. 손에 전해지는 기계적 감각, 엔진 회전수와 함께 변하는 차의 반응은 운전자가 도로 위에서 느낄 수 있는 가장 직접적인 피드백이었다.

하지만 시대에 따라 운전자가 원하는 것도 달라졌고 이에 따라 변속기의 역할 역시 바뀌었다. 운전 감각과 감성, 실내 공간, 안전성까지 아우르는 복합 시스템으로 진화하고 있다. 과거 ‘손맛’을 상징하던 기어는 이제 브랜드의 철학과 디자인 정체성을 표현하는 도구로 새롭게 쓰이고 있다.

변속기의 본질과 변화

내연기관 자동차는 엔진에서 생성한 동력을 변속기를 통해 바퀴로 전달한다. 엔진 회전수에 따라 효율과 성능이 크게 달라지기 때문에 변속기는 주행 상황에 맞춰 회전수를 조절해 출력과 연비, 소음, 진동까지 제어하는 역할을 한다. 단순한 기계 장치를 넘어 자동차 전체 퍼포먼스에 영향을 주는 시스템으로 발전해온 것이다.

과거 변속기의 주요 목적은 효율과 성능 개선에 집중됐지만 최근에는 승차감과 운전자의 감성까지 고려한 조율이 중요해졌다. 변속 방식 하나만으로 차량의 성격이 달라지며 브랜드마다 이를 조율하는 방식도 다양해지고 있다.

수동변속기와 자동변속기

수동 변속기. ⓒ현대자동차그룹

수동변속기는 운전자가 클러치를 밟고 손으로 기어 레버를 조작해 변속 단수를 바꾸는 방식으로, ‘스틱’이라는 별칭으로 불리며 오랜 시간 경유차나 대형 트럭, 버스 등에 널리 쓰여왔다. 클러치 디스크와 압력판이 직접 맞물려 엔진 출력을 빠르게 전달하는 구조 덕분에 동력 전달 효율이 높고 반응성도 뛰어나다.

이런 직관적 구조는 고장이 적고 연비와 출력이 우수하며 탄소 배출도 줄일 수 있어 환경적 이점까지 갖춘다. 부피가 작아 소형차에 탑재하기 용이하다는 점도 장점으로 꼽힌다. 특히 기어를 직접 조작하는 행위는 ‘운전의 재미’를 극대화하며 오랜 시간 자동차 마니아들의 감성을 자극해왔다.

하지만 클러치 조작과 변속 과정에서의 불편함은 단점으로 작용해왔다. 특히 교통량이 많고 정체가 잦은 도심 주행에서는 클러치와 기어를 반복해 조작하는 일이 피로감을 유발한다. 감속과 가속 시 충격과 소음이 상대적으로 크다는 점도 승차감 측면에서는 단점으로 지적된다.

자동변속기. ⓒ현대자동차그룹

이런 불편을 해소하기 위해 자동변속기가 본격적으로 도입됐다. 우리나라에서는 1990년대 후반부터 자동변속기 탑재 차량의 보급이 급격히 확산됐다. 초기에는 가격이 높아 선택 옵션에 그쳤으나 자동변속기 기술의 보편화와 함께 가격 장벽이 낮아졌고 1997년부터 일반인도 2종 보통 자동변속기 면허를 취득할 수 있게 되면서 대중화에 속도가 붙었다.

자동변속기는 차량 속도와 부하 상태를 기반으로 변속 시점을 스스로 계산하고 유압 제어를 통해 자동으로 기어 단수를 조정한다. 대부분 유성기어 구조를 채택하며 물리적 조작이 필요 없어 운전자의 피로도를 줄이는 동시에 부드러운 주행 감각과 정숙성을 제공한다.

다만 토크컨버터 방식의 구조상 일부 동력 손실이 발생할 수 있으며 이를 줄이기 위한 기술적 개선이 지속되고 있다.

전자식 변속기, 감성과 실용성의 해답

전자식 변속 버튼. ⓒ현대자동차그룹

변속기 조작부는 자동차와 운전자를 연결하는 핵심 인터페이스다. 내연기관 차량이 등장한 이후 오랫동안 대부분의 자동차는 막대 형태의 레버를 센터 터널에 배치한 ‘플로어 시프트’ 방식을 채택해왔다.

이 방식은 수동변속기의 조작법과 유사하고 손이 닿기 쉬운 위치에 있어 직관성이 뛰어나다. 지금도 기동성과 운전 감각을 중시하는 모델에서 널리 사용된다. 하지만 변속 레버를 앞뒤로 움직이는 구조상 물리적 공간을 많이 차지해 실내 디자인 효율성과는 충돌한다는 단점도 있다.

이 같은 한계를 극복하기 위해 도입된 기술이 전자식 변속 시스템, ‘SBW(Shift By Wire)’다. SBW는 기계적 연결 없이 전기 신호만으로 변속기를 제어해 조작부의 위치나 형태를 자유롭게 설계할 수 있도록 한다. 이를 통해 공간 활용도는 물론, 차량의 디자인 유연성도 크게 향상됐다.

SBW 방식 중에는 플로어 시프트 형태를 계승한 조이스틱형 레버가 있다. 조작 후 제자리로 되돌아오는 구조로 공간을 덜 차지하면서도 레버 조작 특유의 감성을 유지할 수 있어 주행 감각을 중시하는 스포츠 모델에 주로 적용된다.

전자식 변속 다이얼은 다이얼을 좌우로 비틀어 조작하는 방식으로, 직관적이면서도 시선을 분산시키지 않아 안전성을 높인다. 전자식 버튼 방식과 마찬가지로 대부분 P(주차) 외 다른 기어 상태에서 시동을 끄거나 도어를 열 경우 자동으로 P 모드로 전환돼 운전자 안전을 강화하는 기능도 갖췄다.