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최근 수정 시각 : 2024-11-25 12:15:19

듀얼 클러치 변속기

DCT 변속기에서 넘어옴

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1. 개요2. 상세3. 장점4. 단점
4.1. 고비용4.2. 수동보다 떨어지는 조작성4.3. 내구성4.4. 단점에 대한 반론
5. 제조사/적용 차종6. 멀티 클러치 변속기7. 여담8. 관련 문서

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1. 개요

Dual Clutch Transmission (DCT)

자동화 수동변속기의 일종으로, 클러치와 구동축이 2개가 되도록 설계한 변속기이다. 보통은 약칭으로 DCT라고 한다.

2. 상세

파일:attachment/듀얼 클러치 변속기/info.jpg

위의 그림을 보면 연두색 축과 빨간색 축이 있는데 빨간색 축은 연두색 축 내부에 있다. 이렇게 하나의 축을 다른 축 안에 삽입하는 기술이 DCT의 핵심이다. 각 축에는 클러치가 달려있다. 위 그림에서 보듯이 연두색 축과 빨간색 축의 왼쪽 끝단에 클러치가 하나씩 달려있는 것을 볼 수 있다. 클러치가 두 개 달려 있어서 이름이 '듀얼 클러치 (Dual Clutch)'다. 이 두 개의 클러치를 엔진축과 연결된 케이스가 감싸고 있다. 하나의 클러치가 이 케이스와 연결되면 해당 클러치와 연결된 축으로 동력이 전달된다. 예를 들어 빨간색 축에 연결된 클러치(위의 그림에서 Clutch 1)가 케이스와 이어지면 빨간색 축으로 동력이 전달된다. 다만 이때 다른쪽 클러치, 즉 연두색 축과 연결된 클러치(위의 그림에서 Clutch 2)는 반드시 연결되어 있지 않아야 한다.

변속기 내부에 홀수단이 빨간색 축에 달렸고, 짝수단이 반대쪽 연두색 축에 달렸다. 만약 홀수단으로 변속하고 싶으면 빨간색 축에 붙어있는 클러치(Clutch 1)가 케이스에 붙으면 되고 짝수단으로 변속하고 싶으면 연두색 축에 붙어 있는 클러치(Clutch 2)가 케이스에 붙으면 된다. 그리고 각각의 기어에 맞물려 돌아가는 샤프트가 있고, 이 샤프트에 각각 클러치가 연결을 대기한다. 두 개의 클러치는 따로 존재하지만, 하나의 샤프트로 합쳐서 결국엔 드라이브 샤프트로 동력을 전달하게 된다.

동력축이 홀수단용(빨간색 축)과 짝수단용(연두색 축)이 따로 있다는 이야기. 간단히 말하면 하나의 변속기처럼 보이지만 실제로는 2개의 변속기가 있다. 각각 빨간색 축과 연두색 축을 가지는 수동 변속기. 좀 더 정확히 말하면 2개의 변속기라기 보단, 일반적인 2축 수동변속기에서 짝수단과 홀수단을 분리한 3축식 수동변속기에 각 축마다 클러치의 지름을 다르게 하여 장착되어 있다. 한편 3축식 수동변속기는 보그워너와 아우디가 개발해 아우디 TT에 최초로 사용됐다.

이 두개의 축이 각각 교대로 연결되며 기능을 하게 된다. 차가 정지 상태일 때는 1단 기어에 연결된 빨간색 클러치가 준비하고 있고, 액셀 페달을 밟으면 1단 기어에 연결된 빨간색 축에 붙은 클러치가 케이스에 이어져 동력을 전달한다. 이때 짝수단 기어 쪽의 2단 기어가 맞물려 있지만 연두색 축에 붙은 클러치는 케이스에 연결되지 않은 채 대기하게 된다.

이때 운전자에 의해서이든, 자동화 장치에 의해서이든 시프트업을 하게 되면 1단 기어에 연결된 빨간색 축의 클러치가 케이스에서 떨어짐과 동시에 2단 기어에 붙은 연두색 클러치가 케이스에 이어진다. 이때 1단 기어는 여전히 1단에 기어가 맞물린 상태이며 시프트 다운을 하면 반대로 연두색 축과 연결된 클러치가 떨어지고 빨간색 축과 연결된 클러치가 케이스에 이어져서 바로 1단에 들어가게 된다.

2단 상태에서 가속을 하면 3단 기어비와 겹치는 구간에 들어가게 되고, 그 직전에 홀수단 측에서 3단으로 변속이 끝난 상태로 대기한다. 이때 시프트 업을 하게 되면 3단 기어에 연결된 빨간색 축의 클러치가 케이스에 연결된다. 운전자가 강제로 다운시프트를 하려 해도 1단 기어비를 벗어나있어서 작동하지 않는다.

3단 기어가 준비 중이라도, 감속을 해서 3단 기어비 영역을 벗어나게 되면 빨간색 축의 클러치는 그대로 케이스에 이어진 채 즉시 1단 기어로 변속이 된 상태로 대기가 된다. 이때 다운시프트를 하면 2단 클러치가 연결 해제됨과 동시에 1단 기어 쪽으로 클러치가 붙는다.

클러치의 구조에 따라 크게 건식과 습식으로 구분된다.[1]

이렇게 습식과 건식의 장단점은 서로 대칭되어 있다. 위 장단점들로 인해 스포츠카에는 습식 DCT를 쓰고, 일반적인 승용차에는 건식 DCT를 쓴다. 물론 예외는 있다. 르노코리아의 경우 2020년 출시되는 모델부터는 모두 습식 DCT로 교체해서 판매하고 있다. 현대차그룹도 내수 연 판매 10만대 이상을 파는 쏘렌토, 싼타페 각 모델에도 가솔린, 디젤 엔진과 8단 습식 DCT를 매칭하여 양산, 판매중이다.

3. 장점

이렇듯 2개의 변속기가 번갈아 움직임으로써 얻을 수 있는 이점은 어느 쪽 클러치든 간에 거의 항상 엔진과 연결된 상태가 유지된다는 점이다. 즉, 동력 손실이 적다. 그리고 DCT는 기계적으로 수동변속기에 더 가깝다. 대부분의 자동변속기 가 사용하는 토크 컨버터 방식보다는 기어들이 바로 치합되는 수동변속기가 연비가 좋고, 수동변속기 기반인 DCT도 당연히 연비가 좋다. 또한 DCT는 기어 변속이 변속 지시 이전에 여유롭게 이루어질 수 있다. 클러치 미트도 한쪽에서 떨어지는 동시에 반대쪽이 붙으면 될 뿐, 클러치 동작 자체가 미친 듯이 빠를 필요가 없다. 애초에 따로 움직이니 실제로는 연결되어 가는 기어가 먼저 움직이지만 붙어있는 기어가 미세하게 먼저 떨어지는 것이다. 즉, 기어가 1단에서 2단으로 올라갈 때 기어는 이미 2단을 준비 중이고 클러치 이동만으로 변속되기 때문에 변속이 빠르고 부드럽다. 현 세대의 양산차량의 경우 같은 스펙의 차량일 경우 DCT 적용 차량이 일반적인 AT 차량이나 수동변속기 차량에 비해 연비와 성능 모두 우위에 있다.

4. 단점

4.1. 고비용

구조가 복잡한 만큼 비싸다. 2015년 기준 게트락이나 보그워너 사 제품은 신품가 약 600~700만 원, 현대차의 일반 오토미션들은 250~350만 원가량이다. 다만 고장 부분만 바꾸는 식으로 수리가 이루어져서 인터넷에 떠도는 소문처럼 매 고장마다 거의 천만 원가량씩 수리비가 드는 일은 없다. 변속기 고장 시 거의 대부분 클러치 디스크나 메카트로닉스, 메카트로닉스의 솔레노이드 밸브를 교환해야 하며 각 100~200만 원 정도가 든다.

아우디/폭스바겐의 보그워너 6단 습식 DSG의 경우 8만 km 정도에서 문제가 생기거나 혹은 20만 km 정도에서 문제가 생기는 케이스로 나뉘며, 부품 교체는 일종의 오버홀 개념으로 수리 시 다음 주기까지는 별 문제가 발생하지 않는다. 센터에서는 통짜 오더 내리길 좋아할 뿐. 내 돈 드는 게 아니니 뒤탈없게 신품 주문. 현대 건식 7단의 경우는 대체로 플라이휠에서 이슈가 발생하는 것으로 보인다.

보증 기간이 끝난 중고 독일차를 싸게 산 사람들이 여기에 제일 많이 데인다. 이 때문에 세계적으로 DCT 탑재 차량들을 기피하는 요인이 됐다. 가장 피를 많이 보는 게 독일 대중차 브랜드인 폭스바겐. 최초로 DCT를 양산차에 적용시킨 회사이기도 하고, 그룹 내에서 5/6/7에 건식/습식, 2WD/4WD, FF/FR/MR/RR 등등 온갖 바리에이션이 존재하는지라 논란도 가장 많을 수밖에 없긴 하다. 폭스바겐은 한국에서도 건식 7단 DCT의 리콜을 한 적이 있다. 사유는 합성유의 흡습성으로 인해 수분이 발생, 쇼트로 인해 미션이 오작동한다는 것이며 리콜 방법은 미션 오일을 무려광유로 교환하는 것이었다. 오일 규격은 왜 만든 거냐?

4.2. 수동보다 떨어지는 조작성

사실 이는 DCT만의 문제점이라기 보다 자동변속기 시스템들의 근원적인 단점들이다. 구조상 수동변속기보다 클러치 용량이 작을 수밖에 없고, 반클러치를 통한 동력 전달같은 차주의 임의개입이 불가능한 만큼 오프로드 주행등에서 사용하기에는 무리가 많이 따른다. 1단 기어를 넣으면 너무 미끄러운 노면에서 고단 기어를 넣고 클러치 미트를 살짝 반복해서 빠져나온다던가, 혹은 RPM을 높여 클러치를 떼었다 붙였다를 반복하며 혹사해서라도 빠져나가야 하는 험로를 간다던가. 가령 경사가 급하고 견인을 많이 할 때, 그에 비해 엔진의 아이들 토크가 부족할 때는 rpm을 높여서 클러치를 연결하면 등판할 수 있는 경우가 있다. 또한 PTO 등으로 엔진 동력을 외부로 인출해야 하는 차량 등엔 여전히 수동변속기가 최고일 수밖에 없다.

4.3. 내구성

이런 단점에도 불구하고 내구성이 좋았다면 어느정도 감내가 되었을 것이다. 하지만 현실은 그렇지 않다. 일단 변속기가 두 개 때려박혀 있는 구조고 구동용 액추에이터 등도 추가돼야 하기 때문에 기계적으로 단순한 기존 수동변속기보다 상대적으로 내구성이 낮을 뿐 아니라, 단순 토크컨버터 방식의 자동변속기와 비교해도 내구성이 좋지 않다. 심지어 악명 높은 클러치플라이휠은 주요 부품임에도 불구하고 국내 도로 사정 상 100,000km 내로 수명을 다해 고장나는 것이 기정사실인 시한폭탄이나 다름없다. DCT는 엔진회전속도보다 바퀴가 많이 느린 저속 주행시에 부품을 갉아먹는다. 바퀴를 천천히 돌리기 위해 클러치가 수동차의 반클러치 상태처럼 미끄러지는 상태로 돌기 때문에 마모가 심하게 되는것이다.

이러한 단점은 차량을 구매할 때, 특히 중고차를 살 때 DCT를 기피하는 경우가 많은 이유이기도 하다. 백 번 양보해서 신차야 플라이휠 같은 소모성 부속의 교체 주기라도 대략적으로 예상이 가능해 마음의 준비를 할 수 있지만, 전 차주가 어떻게 관리했을지 전혀 알 수 없는 중고차는 잘못 골랐다가 폭탄 돌리기에 당해 목돈이 깨질 수 있다. 그나마 신차 보증 기간이 남아 있는 상태에서 고장나 준다면 큰 문제가 아니지만 그렇지 않으면 최소 100만 원 이상의 수리비가 기본으로 들어간다.[2] 이것은 일반 자동변속기 수리비보다 당연히 비싼 편이며, 엔진을 내리는 대수술과 비교해도 큰 차이가 없는 수준이다.

4.4. 단점에 대한 반론

하지만 기술의 발전은 눈부시고, DCT가 내구성이 낮다는 얘기도 옛말이 되어가고 있다. 가장 좋은 예시로 부가티와 볼보트럭이 있다. 부가티 베이론 16.4의 1,001마력, 부가티 베이론 슈퍼 스포트의 1,200마력 엔진과 매치되는 변속기와 286 kg·m의 막강한 토크를 발휘하는 볼보 FH의 엔진과 조합되는 변속기는 모두 듀얼 클러치 변속기다.

그리고 반드시 클러치 내구도가 수동변속기 클러치 내구도의 두 배 이상이 될 필요도 없다. 수동변속기의 클러치 내구도는 차주의 부정확한 변속과 클러치 조작 실수, 레브매칭 실패 정도의 문제를 넉넉히 감당할 수 있을 정도로 높다. 정확하게 차량의 출력 + 구동계 부하만을 바탕으로 클러치 내구도를 정하는 경우는 사실상 없다. 사람은 기계가 아니다.

DCT의 경우 동력 차단 시간이 짧고, 변속 패턴 역시 TCU 제어를 따른다. 따라서 5단을 넣어야 하는데 3단을 넣는 등의 잘못된 조작이 일어날 수가 없다. 또한, 클러치 페달을 밟아 동력을 차단한 시간이 길어짐에 따라 생기는 속력의 변화 등이 수동만큼 크지 않기에 클러치 하나의 내구성을 수동 클러치 수준으로 높게 할 당위는 줄어들었다.

다만 토크컨버터식 변속기에 비해 관리소요가 좀 더 많고 이는 비용으로 이어져서 아직도 기피하는 사람들이 많은 건 사실이다. 이전에 비해 내구도가 증가한것은 분명하지만, 아직도 CVT와 도매금으로 묶여 관리하기 힘든 변속기라는 오명을 씻어내지 못하고 있다.[3]

현재는 열 관리를 통한 내구성 개량이 이루어진 습식 DCT가 건식 DCT를 대체하고 있어 DCT 내구성도 나아지고는 있다.

5. 제조사/적용 차종

현재 상용화된 듀얼 클러치 변속기는 다음과 같다. 폭스바겐의 DSG와 포르쉐의 PDK가 유명하다. 많은 회사들이 대중적으로 적용하고 있지만 몇몇 모델은 토크컨버터 방식으로 다시 갈아타는 추세이다.

5.1. 현대트랜시스

현대자동차그룹 계열사인 현대자동차 기아 차종에 탑재되는 변속기.

5.2. 마그나 파워트레인(구 게트락)

5.3. 메르세데스-벤츠

전륜구동 기반의 라인업에 탑재되는 SPEEDSHIFT 7G DCT를 자체 개발해 탑재하고 있으며, 2018년에 8단 DCT를 개발해 탑재하고 있다.[7]

5.4. 폭스바겐 그룹

폭스바겐 그룹의 여러 가로배치 FF, 세로배치 4WD, 4WD 기반 전륜구동 모델에 들어가는 DCT의 몇몇 기종들에는 보그워너제 클러치 팩 어셈블리와 밸브 바디 어셈블리가 장착됐다.

아우디는 S-트로닉(S-Tronic), 폭스바겐은 DSG(Direct Shift Gearbox)라는 용어을 사용 중이며, 가로배치는 DQ, 세로배치는 DL라는 코드가 붙는다. 계열사인 스코다, 세아트, 포르쉐 마칸에도 쓰인다.

5.5. 그라치아노

미국 다나 산하의 이탈리아의 기업. 스포츠카/슈퍼카용 6단 AMT 및 7단 DCT(DL800 등)를 전문으로 생산한다.

5.6. ZF

포르쉐의 7단 및 8단 PDK(Porsche DoppelKupplung)[8]는 독일의 차량 부품 제조사인 ZF와 합작하여 개발했다. 팁트로닉 8단[9]이 탑재되는 카이엔을 제외한 대부분의 포르쉐 라인업들은 7단 PDK를 탑재하며, 2세대 파나메라 911 992(GT3 제외)는 8단 PDK를 탑재하고 있다. 벤틀리 컨티넨탈, 플라잉 스퍼도 각각 3세대부터 ZF 8DT 변속기를 사용한다.

기술력 뛰어난 걸로 유명한 스포츠카 전문 브랜드에서 주력으로 사용하는 만큼 변속감이 거의 없고, 제어 시스템의 완성도가 상당히 높아서 가장 뛰어난 DCT라는 평을 받는다. DCT를 사용한 스포츠카가 나올 경우 PDK와 늘 비교된다.

5.7. 혼다

5.8. 트레멕

미국산 상용 트럭용 등의 수동변속기 제조업체로 알려진 회사이다. 최근에 DCT를 개발하여 일부 차종들에 공급 중이다.

5.9. 기타

6. 멀티 클러치 변속기

클러치가 2개인 변속기를 만들 수 있다면, 클러치가 3개 또는 그 이상인 변속기도 만들지 못할 이유가 없다. 이와 같은 경우를 포괄하기 위해, 클러치가 3개 이상 존재하는 변속기를 멀티 클러치 변속기(multi-clutch transmission)라고 한다. 듀얼 클러치도 이미 동력 손실이 매우 적고 변속 속도가 매우 빠르지만, 그것으로도 부족한 경우에 멀티 클러치 변속기가 사용된다.

한 가지 유명한 예시는 코닉세그 제스코의 LST(light speed transmission). 이름만 봐서는 잘 드러나지 않는 이 9단 변속기의 실체는 클러치가 7개 들어가는 괴물 변속기다. # 입력축과 중간축 사이의 기어 3개, 중간축과 출력축 사이의 기어 3개, 입력축과 출력축 사이의 기어 1개(후진용)에 각각 모두 클러치가 적용되어 변속 시간을 20~30 밀리초까지 단축시켰다. 게다가 기어를 뛰어넘어 아무 기어에서 아무 기어로 변속하더라도 항상 저 시간 만에 변속이 된다. 작동 방식 설명 (이미지 포함) 또한 놀랍게도 코닉세그에서 기존에 사용하던 7단 DCT에 비해 변속기의 길이도 50% 이상 감소했다.

물론 이런 설계는 기존의 듀얼 클러치 변속기와의 유사성은 매우 낮지만, 흔히 생각하는 형태의 클러치(정확히는 습식 다판 클러치)가 여러 개 들어간 것이 맞으므로 멀티 클러치 변속기이긴 하다. 기어 셀렉터 및 싱크로메시 없이 모든 것을 클러치로 제어한다는 점에서, 위의 제스코의 예시와 비교할 때 일종의 수렴진화가 관찰된다.

7. 여담

상기했듯 상대적으로 내구성이 낮기 때문에 서킷 레이싱 같은 극한 상황에서 과열로 뻗는 DCT도 많다. 폭스바겐 골프 랜서 에볼루션[10] 등이 주요 사례. 그래서 레이싱카의 경우 간단하게 그냥 클러치 1개짜리 수동변속기 자동화 수동변속기를 사용하며, 클러치와 기어 작동 속도 자체를 개선한다. 물론 이 방법은 변속 충격과 클러치 미트의 충격을 제어하기 어렵다는 단점이 있지만, 레이싱카는 닥치고 속도와 안정성일 뿐 승차감은 논외이므로 큰 문제가 되지 않는다. DCT의 약점으로 지적되던 내구성과 낮은 토크 허용 범위도 기술 발달로 슈퍼카나 고성능 차량들도 하나둘 DCT로 옮겨갈 정도로 최근 DCT들은 매우 높은 토크에 호환되어 그 의미가 사라졌다. 높은 토크에 호환이 안 되는 것은 엄밀히 말해 일반 차량용 건식 DCT의 문제.

이 변속기도 운전면허에서는 자동변속기로 분류되어[11] 자동 한정면허(A) 소지자도 운전할 수 있다. 운전면허에서 자동, 수동을 나누는 기준은 클러치 페달이 차 내부에 달려있는지 여부와 이를 운전자가 왼발로 직접 조작하는지 아닌지[12][13]로 판단하기 때문이다.

8. 관련 문서


[1] 수동과 같은 방식(클러치를 컴퓨터제어) vs 토크컨버터 같은 방식 [2] 수입차의 경우 최소 수백만 원까지 각오해야 한다. [3] 특히 국산 엔트리급 차량에 많이 쓰인 현대/기아의 건식 DCT가 내구성이 영 좋지 않고, 부품값은 그렇다쳐도 수리 공임이 결코 저렴하지 않아 선호하지 않는 사람들이 많다. [4] 실제로 비슷한 시기 개발에 착수한 10단 자동 변속기, 12기통 엔진 등은 개발이 지연되며 사실상 베이퍼웨어가 되고 말았다. 2020년대 중반부턴 파워트레인의 전동화가 급진전될 가능성이 높기 때문에 영영 시장에 못 나올 가능성이 높다. [5] 이 때문인지 현기차 최초로 습식 8단 DCT가 적용된 쏘렌토 MQ4 2.2 디젤 차량의 경우 변속기 온도 메뉴와 변속기 고온 경고가 사라졌다. 이는 아무리 클러치를 극한의 환경에서 사용해도 냉각만큼은 자신있다는 것이다. [6] T5가 아닌 2.0이다. [7] V12 바이터보 엔진과 매칭되는 후륜용 AMG SpeedShift 7(일명 TCT)은 DCT가 아니라 자사의 7G-트로닉 자동변속기에서 토크컨버터를 없애고 습식 다판 클러치 방식으로 설계 변경됐다. [8] 영어로는 Porsche Dual Clutch [9] ZF 8HP 토크컨버터 자동변속기이다. 아우디 콰트로 전용으로 개발된 사륜구동용 제품이 사용된다. [10] 란에보의 경우, 다른 회사와 다르게 클러치 플레이트가 양쪽으로 두 개가 달려있는 방식이다. 싱글클러치가 두 개 있다고 생각하면 된다. 클러치 접촉 면적이 늘어나는 장점이 있다. [11] 실제로 DCT 미션 차량의 등록증이나 중고차 성능기록부에 변속기가 자동변속기라고 적혀있다. [12] 즉, 애초에 왼발로 브레이크를 밟는다는 게 얼마나 허무맹랑한 지를 보여준다. 자동 한정면허(A)는 본래 왼발 사용이 어려운 장애인용 면허로 생겼기 때문. [13] 급발진과 같은 위급한 상황이 아닌이상 왼발로 브레이크를 밟는것을 좋지못한 습관으로 간주하며, 운전면허 시험에서 왼발로 브레이크를 밟으면 실격처리된다. 그리고 왼발로 브레이크를, 오른발로 악셀을 밟는 양발운전은 브레이크등이 적절하지 않은 타이밍에 점등되기 때문에 뒷차에게 혼란을 일으켜 사고발생 위험이 높다.