“길이 없으면 만들어라” BMW의 ‘xDrive’ 기술

입력 : 2016.11.11 08:50

엑스드라이브(xDrive)는 BMW를 상징하는 몇 가지 중요한 키워드 중 하나다. 이는 BMW가 만든 상시 사륜구동 시스템으로 현재 전 세계에서 팔리는 BMW 차량 3대 중 1대 꼴로 적용되고 있다. 특히 우리나라처럼 기후 변화가 심한 지역에서는 xDrive의 인기가 더욱 높다.

BMW는 1985년 출시한 325i에 처음으로 상시 사륜구동 시스템을 적용했다. 이후 30여 년간 발전을 거듭해 최근엔 하이브리드 파워트레인에도 xDrive를 결합시킬 정도로 높은 기술력을 가졌다. 플러그인 하이브리드 스포츠카인 i8의 경우 내연기관과 전기모터가 필요시 독자적으로 동력을 사용할 수 있는 사륜구동 방식을 채택했다. 현재 BMW가 세계에서 판매하는 xDrive 모델은 12개 시리즈 110종이고, 국내에는 11개 모델 35종이 들어와 있다.

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BMW 최초의 사륜구동 모델인 325i의 경우 앞·뒷바퀴의 구동력 배분 비율이 37 대 63이었다. 당시는 네 바퀴에 구동력을 일정하게 전달하는 방식이었다. 이 시스템은 미끄러운 노면과 악천후에도 구동력과 접지력을 높이는 동시에 코너 핸들링을 역동적으로 구현해냈다. 뒷바퀴에 더 많은 동력을 전달한 이유는 후륜구동의 특성을 살리기 위해서다. 이때는 xDrive라는 명칭을 사용하지 않았다.

이후 차의 이름이 325iX로 바뀌면서 xDrive의 시초를 알리게 된다. 1988년부터는 투어링 모델에도 적용됐고, 이후 X가 앞쪽으로 옮겨져 325xi가 됐다.

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1991년에는 E34 5시리즈에도 사륜구동 모델이 등장했다. 이때 처음으로 전자제어 시스템으로 구동력 배분을 하게 되면서 반응이 빠르고 정확해졌다. 그로 인해 젖은 노면이나 눈길에서도 안전하고 중립적인 핸들링이 가능해졌다. 구동력 배분은 36 대 64로 조정되고 주행조건에 따라 자동으로 조절됐다. ABS 센서가 확보한 정보로 주행 상태를 감지하고 브레이크 상태, 엔진 회전속도, 가속페달과 연결된 스로틀 밸브 위치 및 관련 정보를 참고해 작동을 제어했다. 후기형에서는 ABS에 ASC+T가 더해지면서 전자제어 장치가 브레이크 시스템을 제어하는 방식으로 뒷바퀴 좌우의 구동력을 배분했다.

이후 1999년 등장한 첫 스포츠 액티비티 비히클(SAV)인 X5에서는 앞·뒷바퀴의 구동력이 38 대 62의 비율로 배분하고 DSC(다이내믹 스태빌리티 컨트롤), ADB-X(오토매틱 디퍼렌셜 브레이크), HDC(힐 디센트 컨트롤) 등 전자제어시스템이 이를 뒷받침하게 된다. 이후 xDrive는 빠른 속도로 개선된다. 이듬해인 2000년에는 X5를 위해 개발된 사륜구동 기술이 4세대 3시리즈에도 반영된다.

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2003년엔 새로 개발한 xDrive를 X3과 X5에 처음 적용했다. 당시 xDrive는 트랜스퍼 케이스 내에서 전자제어 기술로 빠르게 작동하는 멀티플레이트 클러치 구조를 중심으로 만들어졌다. DSC와 함께 작동해 그때그때 주행 상황에 따라 구동력 배분을 연속적으로 조절한다.

새로운 시스템은 바퀴뿐만 아니라 스티어링 휠 각도, 가속페달 위치, 측 방향 가속도와 같은 다양한 정보를 DSC에서 얻어 구동력을 제어한다. 최소 한 개 이상의 바퀴가 헛돌 때에만 작동하는 일반 사륜구동 시스템과 달리 xDrive는 오버스티어나 언더스티어의 위험성을 신속하게 판단해 구동력의 흐름을 바꿈으로써 미리 이런 현상을 바로잡는다. 이후 xDrive 인텔리전트 사륜구동 시스템은 X모델에 이어 3시리즈와 5시리즈 세단 및 투어링 모델에도 적용되기 시작한다.

BMW는 2007년에 스포츠 액티비티 쿠페(SAC) 모델인 X6를 선보였는데, 이때 xDrive는 처음으로 다이내믹 퍼포먼스 컨트롤(DPC)과 결합하게 된다.

DPC는 코너링 때 가속페달의 변화에도 민첩성과 안정성을 확보할 수 있도록 좌우 뒷바퀴 사이의 구동력 배분을 조절하는 기술이다. DPC는 스티어링 각도, 주행속도, 엔진 토크 등을 감지해 최적의 구동력 배분 비율을 계산하고 조절한다. 특히 언더스티어와 오버스티어 때 효과적으로 차의 움직임을 안정시키고 역동적인 주행을 유지하도록 돕는다.

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2009년엔 하이브리드 X6를 통해 xDrive와 하이브리드 파워트레인을 접목시켰다. 또한 BMW M 튜닝을 거친 xDrive 시스템과 DPC가 적용된 X5 M과 X6 M이 탄생했다. 두 모델은 사륜구동의 고성능 모델의 시대를 열게 된다.

이후 6시리즈 쿠페와 컨버터블에 처음으로 xDrive를 적용했고, 2013년부터는 신형 4시리즈의 컨버터블, 쿠페, 그란 쿠페에도 xDrive 모델이 생겼다.

2014년에 선보인 i8는 새로운 방향의 사륜구동 시스템을 탄생시켰다. 뒷바퀴로 동력을 전달하는 내연기관과 앞바퀴로 동력을 전달하는 전기모터를 갖춘 플러그인 하이브리드 시스템에 사륜구동 시스템을 적용한 것이다. 이후 BMW는 첫 양산 플러그인 하이브리드 모델인 X5 xDrive40e를 선보였다.

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2015년 출시된 6세대 7시리즈는 인텔리전트 사륜구동 시스템에 인테그럴 액티브 스티어링을 결합한 첫 모델이다. 인테그럴 액티브 스티어링은 뒷바퀴로 조향을 보조하는 기술이다. 시속 60km 이하에서는 앞바퀴와 뒷바퀴가 서로 반대 방향을 향해 각도가 틀어져서 회전반경을 줄이고 코너링을 더 정확하게 도와준다. 시속 60km 이상에서는 서로 같은 방향으로 각도가 틀어져, 고속에서 안정성이 높아진다.

전자장비에 의해 지능적으로 제어되는 현재의 xDrive는 BMW 고유의 다이내믹한 핸들링과 주행감각을 구현하는 데 도움을 준다. 현재의 xDrive는 정교한 전자제어 시스템인 통합 섀시 관리(Intelligent Chassis Management, ICM)에 의해 제어된다. 이 시스템은 주행 상태를 지속해서 감지하는 각종 센서의 정보를 취합해 종합적으로 판단하고, 각 바퀴에 전달되는 구동력을 최대한 빨리 최적화하도록 파워트레인을 제어한다.

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파워트레인의 작동 상태는 xDrive의 기계적 구성요소는 물론, 브레이크와 엔진을 제어해 최적의 구동력을 만들어내는 다이내믹 스태빌리티 컨트롤(DSC) 또는 다이내믹 퍼포먼스 컨트롤(DPC)의 도움을 받아 조절된다. 이에 따라 빠르고 정확하게 각 바퀴로 전달되는 구동력이 조절돼 노면 상태가 좋지 않을 때나 고속 주행 시에도 민첩하고 안정적으로 주행할 수 있다.

[changhyen.cho@thedrive.co.kr]