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최근 수정 시각 : 2024-11-18 15:16:03

자동화 수동변속기

1. 개요2. 특징3. 종류4. 여담

1. 개요

AMT (Automated Manual Transmission), SAT(Semi Automatic Transmission)

운전자가 직접 기어를 조작하되 동력 제어 장치(클러치) 조작은 전자적으로 이뤄지는 변속기. 토크 컨버터에 의존하는 자동변속기나 벨트/체인으로 늘 기어비가 변하게 자동으로 조절하는 CVT와는 구조가 다르다. 주로 스포츠카, 슈퍼카나 대형 트럭에 사용되며, 운전자에게는 일반 주행에 수동 변속이 필요하지 않은 때가 대부분이기에 자동변속기의 일종으로 생각할 수 있다. 하지만 유체클러치가 아닌 기계적인 클러치가 있으므로 변속기로서 특성이 수동변속기라서 자동도, 수동도 아닌 자동화 수동변속기라는 표현이 나왔다. 반자동변속기라고도 한다.

2. 특징

기본적인 구조는 기계적인 클러치 구조를 그대로 유지하는 수동변속기이나, 클러치 조작이나 기존에 운전자가 하던 변속기 조작을 컴퓨터의 전자적 과정으로 갈음한 것이 자동화 수동변속기이다. 즉, 클러치 페달을 밟아 동력을 끊고 기어를 변경한 다음 다시 클러치 페달을 놓고 동력을 연결하는 과정이 자동화되는 것이다. 덕분에 운전자는 클러치를 조작할 필요가 거의 없고, 자동변속기처럼 D나 R 위치에 놓으면 시동을 꺼뜨리지 않고 부드럽게 전진 또는 후진을 할 수 있다. 그러나 자동변속기 차량과는 달리, 정차한 상태에서 출발할 때에는 엑셀 페달을 조금 밟아주어야 한다. 아무리 기어 레버를 D나 R 위치에 놓아도 엑셀 페달을 안 밟으면 차가 중립 상태인 것이나 마찬가지다.[1] 그래서 평지에서는 상관이 없지만, 언덕에서는 잘못 조작하면 위험한 상황이 발생할 수도 있으니 주의해야 하며, 이를 대비하여 자동화 수동변속기의 조작법은 미리 제대로 숙지해놓아야 한다. 자동차에 그리 관심이 없는 사람은 자동화 수동변속기와 자동변속기를 구분하지 못한다. 또한, 무거운 화물을 싣고 고단에서 출발하려고 하거나, 주차 브레이크를 해제하지 않고 출발 시 자동화 수동변속기 차량이라도 시동이 꺼지기도 한다.[2]

1989년 스쿠데리아 페라리가 패들시프트로 조작하는 시퀀셜 변속기를 탑재한 F1 레이스 카를 실전 투입시킨 것이 시초이며[3], 즉 본래 빠른 기어 변경이 필요한 모터스포츠를 위해 개발된 물건이다. 그래서 초기의 자동화 수동변속기는 자동으로 속도에 맞춰 변속되지 않고 기어 변경 시점은 운전자가 직접 입력하고 클러치 제어만 전자적으로 하는 장치였다. 태생 자체가 편한 운전이나 연비를 위해서가 아닌, 보다 빠른 변속이 목적이고 실제로 경주용으로 쓰이는 자동화 수동변속기는 정지 상태에서 클러치는 운전자가 조작해야 하는 등 출발과 정지는 일반 수동변속기와 유사하다. 하지만 조작 방식은 일반적인 차들과 다를 수 있다.[4] 이런 배경으로 1990년대까지의 자동화 수동변속기들은 대부분 스포츠팩같은 옵션이었다.

양산형 차량의 도입 사례로는 페라리의 F355가 최초 양산차 적용 사례가 된다. 60ms의 빠른 변속을 자랑했지만 잔고장이 많기로도 유명했다. BMW에서도 SMG라는 이름으로 내놓았고, 이후 SMG-II/III로 발전하면서 지속적으로 쓰이고 있었다. 최근에는 M-DCT( 듀얼 클러치 변속기)를 개발하여 적용한다. 의외로 이런 쪽이라면 어울리지 않는 토요타도 MR-2시절부터 양산화했고, 2010년대에 슈퍼카인 렉서스 LFA에 적용했었다.

이런 구경도 쉽지 않은 귀하디 귀한 슈퍼카 대신에 좀 더 주변에서 현실적으로 흔히 찾아볼 수 있는 차량으로는 2009년식부터 2016년 2월식 이전까지의 푸조와 시트로엥 1.4/1.6 HDi 디젤 엔진에 매칭되는 MCP/EGS 변속기가 있다. 푸조와 시트로엥을 제외한다면, 이 시스템들은 하나같이 스포츠 드라이빙을 지향한 관계로 레이싱용에 가까운 미션을 전자제어한다.[5]그래서 변속 충격도 크고 소음도 심하다. 하지만 이조차 매니아들에게는 남자답다는 이유로 어필한다. 편하게 운전하고 싶다면 자동 변속기를 고르면 된다. 일반도로에서 흔히 볼 수 있는 자동차에 자동화 수동변속기가 널리 퍼진 것은 폭스바겐에서 만든 듀얼 클러치 변속기인 DSG가 상용화된 뒤부터이며, 보급형 승용차에는 2017년형 쉐보레 스파크에서 선택할 수 있는 시퀀셜 미션, 이지트로닉이 나름대로 대표 주자가 됐다.

3. 종류

크게 4가지로 나뉜다.
시퀄셜 변속기의 변속 방법은 전자제어장치의 유무에 따라 다르다. 전자제어가 없는 시퀄셜 변속기는 보통 앞뒤로 움직이는 기어 레버를 사용하는데 이 레버로 변속기 캠을 돌리는 것이다. 고단으로 변속을 할 때는 빠르게 엑셀을 놓으며 레버를 당겨야 들어간다. 이유는 엑셀을 밟고 있으면 회전수 차이가 너무 커져서 도그 클러치 치합이 안 될 수도 있어서다. 저단 변속을 할 때에는 살짝 엑셀을 톡 쳐주며 레버를 밀어야 한다. 회전수 보상을 하지 않아 엔진과 변속기 회전수 차이가 큰 상태에서 치합을 하면 구동륜 회전수가 급격히 줄어들어 슬립이 생길 수 있기 때문. 수동변속기 사용중에 힐앤토를 하는 이유와 같다.
이런 변속기는 자동화 된 것이 없어 매 변속 마다 일일이 사람 품이 든다. 따라서 시퀀셜 방식 수동 변속기가 맞다. 엑셀 조작은 번거롭긴 하지만 클러치 페달 조작없이 빨리 변속해서 동력 단절 시간을 줄일 수 있고, 전자장비가 없어 단순하고 저렴해 경주차에 두루 쓰인다. 변속 영상
도그 클러치 + 시퀀셜 미션에 전자제어장치를 달면 플랫시프트와 오토블리핑 기능을 지원하므로 간편하게 변속을 할 수 있다. 레버를 없애고 보통 스티어링 휠 뒤에 달려있는 변속 패들을 사용하는데 +패들을 당기면 ECU가 엑셀 신호를 차단하고 공기압 또는 유압으로 캠 샤프트를 돌려 고단으로 변속한다. 덕분에 엑셀을 계속 밟고 변속할 수 있는데 이 기능을 플랫쉬프트(Flat-Shift)라고 한다. 저단으로 변속을 할 때는 -패들을 당기면 ECU가 오토블리핑(Auto-Blip)으로 회전수를 보상하며 공기압으로 저단 변속을 하므로 역시 엑셀을 일일이 밟아주지 않아도 된다.[11][12]
물론 전자장치의 유무에 관계없이 정지중 기어가 들어가 있으면 반드시 클러치 페달을 밟고 있어야 하며, 출발을 할 때에도 수동변속기처럼 클러치를 서서히 떼어야 한다.[13]
실제 BMW나 페라리, 토요타의 변속기 전부 이렇게 제작됐다. 레이싱용의 경우 시퀀셜 미션만 구입한뒤 제어장치를 따로 구입해서 조립해도 된다. 물론 이런 레이싱용 변속기는 비싸다. 순수하게 전자 제어 유닛만 세금 빼고 500만원을 호가하고 미션은... 이런 시퀀셜 미션에 기반한 방식은 근래에 듀얼 클러치 변속기에 밀리는 추세지만 순수 스포츠 드라이빙 분야에서는 우세하다는 일반론이 있다. 가볍고 전달 가능한 출력도 이쪽이 훨씬 높기 때문이다. 게다가 거의 모든 레이스카에 사용되는 만큼, 다양한 범용 제품들이 많이 나와 있기 때문에 전세계 어느 자동차에도 장착할 수 있을 정도의 강력한 호환성 역시 빼놓을 수 없는 메리트다. 스포츠 차량이 아닌 일반 자동차에서도 아직 명맥을 유지하고 있는데, 듀얼 클러치 변속기에 비해 구조가 간단하고 정비성이 좋기 때문. 뒤집어 말하면 듀얼 클러치 변속기는 비싸고 아직 신뢰성 문제도 남아 있는데다 정비성도 나빠 저가형 소형/상용 차량에 쓰기는 어렵다. 클러치 제어 역시 전자 제어 기술 발전으로 효율성이 좋아져 일반적인 용도로 쓰기에 큰 불편이 없을 정도로 발전했다. 패들 시프트와 결합하면 오토매틱보다 빠르고 편하게 변속을 할 수 있다.
하지만 2010년도 이후에는 신뢰성이 있는 DCT들이 개발되어 슈퍼카와 스포츠카에 장착되고 있으며,[14] 그렇게 무시당했던 자동변속기들도 9단 이상의 다단화와 로직개선으로 인해 시퀀셜 기어와 DCT에 맞설수 있을 정도로 변속 속도가 매우 빨라져서 자동화 수동변속기들은 거의 보이지 않게 됐다.

4. 여담

BMW의 SMG는 유압펌프와 유압유 관리를 잘 해야 한다. 펌프의 모터 브러시와 정류자가 다 닳으면 유압이 안생겨 변속이 안되며, 특히 주행중 기어가 들어가 있는 상태에서 고장나면 견인도 못하니 뭔가 이상하다 싶으면 빨리 중립을 넣어야 고생을 덜 한다.BLDC모터 쓰면 되지 않나?

벤츠에도 AMG SPEEDSHIFT MCT 7-Speed Transmission 이라는 변속기가 있는데, 이것은 다른 자동화 수동변속기들이 수동변속기 기반으로 개발된 것과는 정 반대로 기존에 자사에서 생산중이던 7G tronic 7단 자동변속기에서 토크컨버터를 없애고 각 단의 습식 클러치를 키워 대응토크를 강화한 물건이다. 이런 물건이 나온 이유는 자사의 V12 바이터보 엔진의 토크가 100kg-m가 넘는데 기존에 이를 받아낼 수 있는 승용 변속기가 없어서 자사의 기존 5단 자동변속기(5G tronic)의 토크컨버터를 강화해서 버티다가 연비와 상품경쟁력 향상을 위해 다단변속기가 필요하니 어쩔 수 없이 만들어낸 것이다. 그리고 만들어낸 김에 다른 대출력 AMG 모델들에 이 변속기를 적용하고 있다.

대형 트럭과 버스에도 AMT가 쓰인다. 고하중에도 잘 버티는 튼튼한 도그 클러치 방식을 사용하지만, 스킵 시프트가 가능하도록 시퀀셜 방식 변속기가 아닌 그냥 평범한 시프트 셀렉터와 포크를 사용한다.

가장 유명한 대형 상용차용 AMT로는 독일의 ZF에서 나오는 애스트로닉(ASTronic), 트랙슨(TraXon)이 있다. 12단이며, 고급 대형버스와 장거리 트레일러를 중심으로 적용되고 기아 그랜버드, 현대 트라고, 현대 유니버스, 현대 엑시언트, 현대 파비스, 타타대우 프리마, 타타대우 맥쎈 등에도 있다. 그 중 유니버스는 H엔진 사양에만 옵션으로 있었으나, 2018년 말에 나온 부분수정 모델부터 애스트로닉 옵션을 제외하고 모두 ZF 6단 에코라이프 자동변속기로 교체했으며, 파워텍에도 해당 6단 자동변속기가 옵션으로 적용된다.[17] 고속버스 회사에서는 천일고속이 애스트로닉 장착 FX212를 1대 굴린 적이 있었으나 연비와 잔고장 문제 때문에 운용을 포기하고 중고로 매각했다. 이후 천일고속은 2019년 2월에 ZF 6단 에코라이프 자동변속기가 달린 뉴 프리미엄 유니버스 프레스티지 1대를 테스트삼아 도입했다. 이 밖에 동양고속이 현대 유니버스와 기아 그랜버드에 자동변속기 차량을 도입했다.

2011년엔 현대다이모스에서 6단 수동변속기를 기반으로 한 AMT를 개발해서 현대 블루시티에 장착했다.[18]

자동화 수동변속기라는 용어 때문에 이 변속기가 들어간 차량은 자동(A) 운전면허 소유자가 운전할 수 없다고 여겨질 수 있겠으나, 가능하다. 운전면허에서 자동/수동의 기준은 기계적인 구조가 아닌, 클러치 “페달”이 있는 차를 운전자가 왼발로 직접 조작하는지 아닌지로 판정하기 때문. 클러치 “페달”을 조작할 필요가 없는 자동화 수동변속기는 대한민국의 법률상 자동변속기와 같이 취급한다. 같은 이유로 수동변속기의 또다른 변종인 세미오토, 듀얼 클러치 변속기 차량도 자동 한정 면허(A)로 운전할 수 있다. 애초에 자동 한정면허(A)는 왼발을 쓸 수 없는 장애인을 대상으로 하는 면허이기 때문. (지금은 1,2종 보통에 한하여 비장애인에게도 개방됐다)

[1] 유로 트럭 시뮬레이터 2나 아메리칸 트럭 시뮬레이터를 해본 유저들은 알겠지만, 기어 변속 모드를 오토매틱 모드로 놓고 플레이해도 크리핑 현상이 일어나지 않으며, 꼭 엑셀을 살짝 밟아줘야 트럭이 움직인다. 이것 역시 게임에 등장하는 모든 트럭들의 변속기가 자동변속기가 아닌, 자동화 수동변속기이기 때문에 그런 것이다. 자동화 수동변속기의 특징을 게임 속에 잘 구현해놓은 것이라고 할 수 있다. [2] 진짜 수동변속기 차량으로 아무리 사람이 클러치 조작을 잘 해도 너무 고단 출발하려고 하면 꺼지듯이... [3] 포르쉐가 1980년대 레이스카인 956에 PDK를 적용한 경우들이 가끔 있었긴 했지만 당연히도 당시에는 수동변속기가 주류였고 F1에서는 모두 수동변속기를 사용하던 시절이었다. 페라리의 이 새로운 변속기는 개발 초기 단계였던 관계로 신뢰성은 매우 부족했으나 기어 변속이 매우 빨랐고 데뷔전에서 바로 우승을 차지하게 된다. 처음 등장했을 때부터 퍼포먼스 하나는 압도적이었고 1990년대 초반에 들어서서는 F1의 모든 팀들도 시퀀셜을 사용했고 F1을 넘어 르망 24시, DTM 등 대부분의 메이저 모터스포츠들에 순식간에 보편화됐을 정도로 혁신적이었다. [4] 가령 현재의 F1은 클러치를 페달로 조작하는 식이 아니라 핸들의 패들시프트 밑에 달려 있는 클러치 패들을 손으로 조작하는 방식이다. [5] 시트로엥과 푸조에서는 듀얼 클러치 변속기처럼 연비도 만족시키고, 기존 수동변속기와 클러치같은 부품을 공용함으로써 생산단가와 유지비도 낮추고, 간단한 구조로 정비성까지 향상시켜서 듀얼 클러치 변속기 대신 MCP/EGS를 적용했다. 허나 결과물로 나온 건 변속도 지나치게 느리고, 작동감까지 거친 데다가, 변속과 클러치 미트의 알고리즘까지 멍청했다. 일명 "울컥 변속기"라고 불렸다. 결국 소비자들에게 외면받고 실패했으며, 지금은 모든 차종이 평범한 아이신 6단 자동변속기를 장착한다. [6] 일반 수동변속기에는 싱크로나이저링이 있다. 변속하는 과정에서 엔진과 미션 사이에는 항상 미세한 회전수 차이가 발생하며 이것이 변속충격과 소음을 일으킨다. 싱크로나이저링은 기어가 완전히 물리기 전에 마찰을 일으키며 이 회전수 차이를 상쇄하도록 되어 있다. 마찰이 일어나는 시간은 운전자가 기어를 중립으로 뺀 뒤 다시 원하는 단수로 넣는 사이다. 짦은 듯 하지만 일반적으로 그 정도 시간이면 충분하다. [7] 기아 모닝 후진 기어도 싱크로나이저가 없어서 전진 기어에서 클러치 밟고 바로 후진이 안 들어간다. 클러치 밟고 일단 중립에 놓고, 클러치에서 발을 떼었다가 다시 클러치를 밟고 후진을 넣어야 한다. 후진할 때 왱 하는 소음은 덤이다. [8] 일반 수동변속기도 가능하다. 어설프게 조작할 경우에는, 싱크로나이저링 수명이 짧아진다는 사소한 문제가 있다. 어느 정도 아는 사람들은 클러치가 고장나도 정비소까지 그냥 운전해서 간다. [9] 레이스용으로 개조되거나 제작된 차량들은 주행 시 내부에서 진공청소기가 돌아가는 듯한 특유의 위잉거리는 소리가 나는데, 이게 바로 평기어 기어박스의 소음이다. 이륜차들 중 배기소음이 작은 기종들을 고회전으로 돌릴 때 이런 소음이 크게 느껴질정도로 커진다. 90년대 이전 차에도 없는 게 많다. 운전이 특별히 어려운 건 없고, 변속 시 잠깐 중립에서 멈췄다가 다음 기어를 넣는다는 느낌으로 조작하면 변속 잘 된다. 후진에는 거의 다 없었다. [10] Skip-Shift. 말 그대로 넘어가는 변속을 의미한다. 예를 들면 고속도로 오르막에서 6단으로 정속 주행 중에 앞차의 추월을 위해서 바로 3단을 집어넣는다든지, 혹은 여러가지 이유로 적정 변속 시기를 놓쳐서 3단에서 5단으로 그냥 바로 넣는다든지 말이다. [11] 국내에는 Radical 경주차가 이 기능을 지원함. [12] 일부 플래그십 오토바이에도 해당 기능이 "퀵시프트" 라는 이름으로 달려서 나오기도 한다. [13] 포뮬러 1 경주차는 클러치 페달이 없고 스티어링 휠 뒤에 클러치 패들로 조작한다. [14] 이 시기 458이 페라리 최초로 DCT를 채용해서, 업계에서도 이런저런 이야기가 돌았다. [15] 주요 부품을 기존과 완전히 그대로 사용함으로써 부품값과 공임도 저렴해지고, 또한 원래부터 시장에 존재하던 부품이라 부품수급이 원활해져 수리시간과 기한이 줄어드는 장점이 있다. [16] 영상을 보면 운전석 오른쪽 팔걸이에 달린 시퀸셜 레버를 밀고 당겨 기어를 선택한 후 클러치를 한번 밟아주면 변속이 되는 것을 알수있다. [17] BX212에도 에코라이프가 적용된 적이 있지만, 극소수만 팔렸고 BX212의 차량 특성상 모두 전세버스다. [18] 블루시티의 경우는 R/N/D/M가 있는데, M에 넣으면 수동모드가 되며 기어레버에 -/+ 버튼이 있는 쉐보레같이 레버 좌측에 있는 토글식 버튼으로 조작한다.

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