토요타, TNGA 기반 엔진·트랜스미션 개발 본격화

새 플랫폼 통해 탄소 규제 적극 대응

토요타자동차는 자사의 새로운 글로벌 아키텍쳐(TNGA)를 기반으로 엔진·트랜스미션·하이브리드 시스템을 개발, 내년부터 본격적으로 양산차량의 탑재를 확대한다고 13일 밝혔다.

TNGA를 기반으로 한 신형 파워트레인은 경량화, 소형화, 저중심화, 고속 연소, 변속기 다단화, 고효율화 등 기본 성능 향상을 추구했다.

먼저 '다이내믹 포스 엔진(Dynamic Force Engine)'으로 명명한 신개발 4기통 2.5ℓ 가솔린 직분사 엔진은 고속연소기술, 가변제어시스템을 채용했다. 또 배기·냉각·기계 작동시 다양한 동력 손실을 줄여 열효율을 향상시킴과 동시에 고출력을 가능케 했다. 가솔린 및 하이브리드(HEV) 엔진은 각각 열효율 40%와 41%를 달성했다.

신개발 4기통 2.5ℓ 가솔린 직분사 엔진(사진=토요타)

변속기는 8단과 10단 자동이 맞물린. 8단은 에너지 손실 최소화와 전달 효율을 높이기 위해 기어와 클러치 등에 다양한 대책을 마련했다. 기어는 톱니 면의 마찰 계수를 낮게 할 수 있도록 새로 가공해 기어가 서로 맞물릴 때 동력 손실을 줄였다. 클러치는 기구 내 마찰재 형상을 최적화해 회전시 클러치 손실 토크를 기존 6단 자동보다 약 50% 감소시켰다. 아울러 기어를 넓히고 고성능·소형 토크 컨버터를 개발해 록업 영역을 확대했다.

10단 변속기는 8단에서 10단으로 단수를 높여 전체 기어수를 늘리면서 저중속 영역을 중심으로 각 단의 사용 영역(단수)을 최적화하는 크로스 기어를 채용, 전륜구동 프리미엄 세단에 어울리는 부드러운 주행감을 추구했다.

하이브리드 동력계는 4세대 프리우스에 적용된 소형·경량·저손실화 기술을 계승해 2.5ℓ 하이브리드 시스템을 발전시켰다. 전륜구동용 멀티 스테이지 토요타 하이브리드 시스템Ⅱ는 초기 가속 성능과 역동성에 초점을 맞춰 개발했으며, 플러그인 하이브리드 시스템은 지금까지 발전기로 사용하던 모터를 주행 때도 활용하는 듀얼모드 드라이브 시스템으로 개발해 강력한 EV 모드를 실현했다.

대용량 리튬이온전지 적용으로 프리우스 PHEV(플러그인하이브리드)의 EV모드 주행가능거리를 60㎞ 이상 큰 폭으로 늘렸다는 게 회사 측 설명이다.

토요타는 오는 2021년까지 이번에 개발한 2.5ℓ 가솔린 엔진을 포함해 17개 엔진과 10개 변속기, 10개 하이브리드 시스템을 투입할 예정이다. 회사는 효율 향상 측면에서 이산화탄소 배출량 감축 효과가 15%에 달할 것으로 내다보고 있다.

토요타 관계자는 "향후 TNGA에 의한 모듈 개발에 의해 단기간에 많은 기종을 전개해 탑재 차종은 내년 출시 신형차를 시작으로 순차적으로 확대할 것"이라며 "5년 후인 2021년에는 토요타 단독의 연간 판매대수(일본·미국·유럽·중국)의 60% 이상을 목표로 하고 있다"고 말했다.