[#637-T-50] 엔진에는 왜 미션이 필요하고, 전기 모터에는 왜 필요 없을까?

엔진에는 왜 미션이 필요하고, 전기 모터에는 왜 필요 없을까?

같은 ‘차량 구동원’인데도 내연기관 엔진에는 변속기(미션)가 필수이고, 전기 모터는 미션 없이도 잘 달립니다. 그 차이는 어디에서 올까요?

한 줄 요약 엔진은 효율이 좋은 회전수 구간이 좁아서 기어(미션)로 계속 ‘도와줘야’ 하고, 모터는 넓은 회전 구간에서 강한 토크와 효율을 유지하기 때문에 미션 없이도 충분합니다.

 

엔진 vs. 모터

 

1. 엔진에는 왜 미션이 꼭 필요할까?

1-1. 엔진의 출력 특성: 특정 RPM에서만 힘이 좋다

내연기관(가솔린, 디젤 등)은 연료를 폭발시켜 피스톤을 움직이고, 이 힘을 크랭크샤프트를 통해 회전력(토크)으로 바꿉니다. 이 과정은 다음과 같은 특징을 가집니다.

• 엔진은 낮은 RPM에서는 토크가 약하고,
• 중간 RPM 특정 구간에서만 토크와 효율이 가장 좋고,
• 너무 높은 RPM에서는 연료만 더 쓰고 효율은 떨어집니다.

예를 들어 어떤 엔진이 2,000~3,000rpm에서 가장 힘이 좋고 연비도 좋다고 하면, 이 구간을 벗어나면 ‘잘 달리긴 하지만 효율은 나빠지는’ 상태가 됩니다.

1-2. 차는 다양한 속도로 달려야 한다

반면 실제 주행 상황은 매우 다양합니다.

• 정지 상태에서 출발할 때
• 시내에서 30~60km/h로 천천히 달릴 때
• 고속도로에서 100km/h 이상으로 주행할 때
• 언덕을 오르거나, 추월 가속을 해야 할 때

이 모든 상황에서 엔진은 서로 다른 힘과 회전수를 요구받습니다. 하지만 엔진 자체는 한정된 효율 구간만 잘 쓰고 싶어 하기 때문에, 이것을 바퀴 쪽 요구와 맞춰주는 중간 장치가 필요합니다. 그 역할을 하는 게 바로 변속기(미션)입니다.

1-3. 기어(변속기)의 역할: 토크를 키우고, 속도를 바꾸는 ‘기계식 변환기’

기어가 하는 일을 간단히 정리하면 다음과 같습니다.

• 저단(1단, 2단): 엔진의 회전수를 크게 줄이는 대신, 바퀴에 전달되는 토크를 키워줍니다. → 출발·언덕 등 ‘힘이 많이 필요할 때’ 사용.
• 고단(5단, 6단, 8단 등): 바퀴가 더 많이 도는 쪽으로 기어비를 맞춰, 같은 속도에서 엔진 회전수를 낮춰 연비와 정숙성을 높입니다.

즉, 변속기(미션)는 엔진이 항상 ‘좋은 컨디션(RPM 구간)’에서 일하도록 도와주는 토크·속도 변환기라고 이해할 수 있습니다. 그래서 내연기관 차량에서 미션은 사실상 필수입니다.

 

2. 모터에는 왜 미션이 필요 없을까?

2-1. 모터의 출력 특성: 0rpm부터 토크 풀로!

전기 모터는 엔진과 완전히 다른 특성을 가집니다.

• 0rpm(정지 상태)에서도 최대 토크를 즉시 냅니다.
• 회전수가 올라가면서도 넓은 구간에서 거의 일정한 토크를 유지합니다.
• 전자 제어로 회전수를 정교하게 조절할 수 있어, 저속·고속 모두에서 부드럽게 힘을 제어할 수 있습니다.

그래서 모터는 시동 직후 출발부터 고속 주행까지, 하나의 구동원으로 넓은 속도 범위를 직접 커버할 수 있는 구조입니다.

2-2. 넓은 효율 구간 + 전자 제어 = 기계식 다단 미션의 필요성 감소

모터는 내연기관처럼 폭발·연소 과정을 거치지 않고, 전기 신호로 바로 회전력을 만들어냅니다. 이 덕분에 다음과 같은 장점이 생깁니다.

• 효율이 좋은 구간이 넓다 → 굳이 여러 단의 기어로 RPM을 쪼갤 필요가 적다.
• 토크 제어를 전자적으로 할 수 있다 → 강하게, 약하게, 부드럽게 모두 제어 가능.
• 회전수가 매우 높게 올라간다 → 모터 쪽에서 고회전을 담당하고, 기계식 감속기로 바퀴 속도만 맞춰주면 된다.

그래서 대부분의 전기차는 “단일 감속기(1단 고정 기어)”만 사용합니다. 모터는 고속으로 돌고, 그 회전을 감속기에서 한 번 줄여서 바퀴에 전달하는 구조죠.

2-3. 예외: 2단 미션을 쓰는 전기차도 있다

모든 전기차가 완전히 미션이 없는 것은 아닙니다. 대표적인 예가 포르쉐 타이칸처럼 2단 변속기를 채택한 경우입니다.

• 1단: 초반 가속력 극대화
• 2단: 고속 주행 효율 및 최고속 향상

다만 이것은 고성능·스포츠 주행을 위한 선택에 가깝고, 일상적인 EV에서는 모터의 특성만으로도 충분하기 때문에 대부분은 단일 감속기만으로 설계됩니다.

 

3. 엔진 vs 모터, 한눈에 보는 비교

구분	내연기관 엔진	전기 모터
최대 토크 발생 시점	중간 RPM (예: 2,000~3,000rpm)	0rpm부터 즉시 발생
토크 유지 구간	비교적 좁음	넓은 회전수 구간에서 유지
효율 좋은 영역	특정 RPM에 집중	전체적으로 고른 편
제어 방식	연소·기계식, RPM을 기어로 보정	전자 제어(인버터)로 직접 제어
필요한 장치	다단 변속기(미션) 필수	단일 감속기면 대부분 충분
출발 반응성	RPM을 올린 후 힘이 살아남	페달 밟는 순간부터 강한 토크
대표 예시	가솔린·디젤 차량	전기차(EV), 하이브리드의 구동 모터

※ 하이브리드 차량은 엔진과 모터를 함께 사용하기 때문에, 구조적으로 엔진용 변속기와 모터용 감속기가 결합된 조금 더 복잡한 방식을 사용합니다.

 

전기차에 변속기(Transmission)가 없는 이유 그리고 배터리의 중요성 | EVPOST

 

4. 정리: 왜 엔진에는 미션이 필요하고, 모터에는 필요 없을까?

• 엔진은 효율이 좋은 RPM 구간이 좁고, 저속에서는 토크가 약하기 때문에 다양한 주행 상황을 커버하려면 기어(미션)로 계속 RPM과 토크를 조절해줘야 합니다.
• 모터는 0rpm부터 강한 토크를 내고, 넓은 회전 구간에서 효율이 좋기 때문에 단일 감속기만으로도 출발부터 고속까지 대응이 가능합니다.
• 그래서 내연기관 차량에는 다단 변속기(미션)가 필수이고, 전기차는 대부분 1단 감속기 구조로 설계됩니다.

같은 “차를 움직이는 장치”라도, 내부에서 힘을 만드는 방식과 토크 특성이 이렇게 다르기 때문에 미션의 필요성이 완전히 달라지게 됩니다.