수동 변속기(Manual Transmission)

수동변속기(Manual Transmission)는 운전자가 기어와 클러치를 조작하여 변속을 할 수 있게 만들어주는 시스템이다. 차량의 경우 클러치를 작동하기 위해서는 발로 밟아야 하고 오토바이의 경우 핸드 레버를 이용해야 한다. 1950년도 전에는 sliding mesh 수동 변속기를 사용하였고 그 이후로는 constant mesh 수동 변속기로 보편화되었다. 현재 쓰이는 수동 변속기는 보통 5단에서 6단까지 존재하고 후진까지 가능하다. 수동 변속기의 경우 운전자의 개입이 아주 필요하므로 오랜 운전 후에는 많은 피로를 경험할 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 만들어진 변속기가 바로 자동 변속기다. 또는 수동 클러치 작동을 많이 보완하였지만 바꾸기 위해서는 운전자의 개입이 필요한 변속기도 존재한다. 우리는 이것을 반자동 변속기라고 부른다. 이런 시스템의 경우 가장 개입이 아주 필요한 클러치를 자동으로 제어해주는 시스템을 사용하고 있다. 센서를 통해 운전자가 변속할 때다 움직일 때 클러치 시스템이 자동으로 작동하게 도와준다. 클러치는 엔진과 변속기의 연결을 관리할 수 있고 차량이 정지되어 있을 때 변속기를 엔진에서 분리한다. 차량이 정지되어 있을 때 엔진이 계속 돌아가게 되면 차량이 꺼질 수 있기 때문에 클러치는 필수적이다. 클러치를 사용함으로 엔진이 멈추는 것을 방지할 수 있다. 대부분의 차량은 앞서 말했듯이 페달을 이용하고 오토바이의 경우 왼쪽 핸들 레버에 클러치가 있다. 수동 변속기는 운전자가 언제든 원하는 기어를 선택할 수 있다. 예를 들어 1단에서 3단 또는 3단에서 5단으로 변속이 가능하다. 하지만 오토바이의 경우 1단씩 위로 또는 아래로 변속이 가능하다. 수동 변속기의 내부를 살펴보면 플라이휠이 존재한다. 이는 엔진의 크랭크축에 부착이 되어 있고 엔진의 속도와 동일하게 회전한다. 클러치가 눌리면 플라이휠이 엔진에서 분리가 되고 변속기가 아무 토크를 받지 않은 상태가 된다. 이 상태에서 변속이 가능하고 변속 후 클러치를 따면 다시 플라이휠이 엔진에 결합이 되며 엔진과 변속기가 체결된다. 즉 다시 엔진의 토크가 변속기를 통해 이동할 수 있게 되는 것이다. 대부분의 현대 자동차는 5~6개의 전진 기어와 1개의 후진 기어를 허용한다. 레이싱 차량 또는 특별하게 7개까지의 변속기를 탑재한 차량이 나오기도 한다. 더 많은 변속을 할 수 있다는 뜻은 더 최적화된 운행이 가능하다는 뜻이다. 수동 변속기에는 축이라는 것이 존재한다. 대부분의 자동차에는 입력축, 카운터 축, 그리고 출력축으로 구성되어있다. 이를 'constant mesh'라고 부른다. 엔진부터 시작되어 입력축, 카운터 축, 그리고 출력축 순으로 토크가 전달된다. 주로 카운터 축과 출력축의 다양한 기어들이 영구적으로 맞물리며 변속기의 기어비, 토크, 그리고 속도가 정해진다. 중립 기어를 선택하면 축력 축과 입력축이 독립적으로 움직이게 되며 회전하지 않게 된다. 후진기어의 경우 아이 들러 기어를 사용하여 출력축의 회전을 반전시킨다. 현대 'constant mesh' 수동변속기의 기어비를 선택하기 위해서는 도그 클러치(또는 도그 톱니)를 사용한다. 도그 클러치는 출력축 주위를 위치하는 sliding selector 메커니즘을 사용한다. 도그 클러치는 이빨 형태로 되어있으며 기어 사이에 있는 이빨 혹은 구멍과 맞물리는 방식으로 작동한다. 이때 도그 클러치가 모든 기어와 체결되지 않으면 중립 상태가 되며 모든 기어가 자유롭게 회전할 수 있다. 입력축은 엔진과 일정하게 회전하며 도그 클러치가 어디에 맞물리는지에 따라 출력축의 속도가 변화한다. 여전히 수동 변속기에는 흠이 존재한다. 주로 5~6단 그리고 최대 7단까지 밖에 변속이 안 되기 때문이다. CVT(Continuously Variable Transmission)는 무한대까지 기어비가 존재하는 변속기이다. 이제껏 수동 변속기에 비해 가격, 크기, 그리고 신뢰 면에서 더 나은 부분이 존재하지 않았다. 그러나 최근에 만들어지고 있는 CVT 변속기는 꽤 괜찮은 모델들을 만들어내고 있다. CVT 변속기는 달리면서 자동으로 속도를 맞추어 변속되는 시스템이기에 잘 쓴다면 더 효과적으로 사용이 가능하다. 가성 비적인 면에서 우수한 하이브리드 자동차에 주로 CVT 변속기가 쓰이고 있다. 그러나 CVT 변속기도 단점이 존재한다. 차량을 운행할 때 퍼포먼스적인 면은 기대하면 안 되는 시스템이다. 이는 가성비와 최적화를 위해 설계된 것이지 레이싱 또는 재미를 위해서 설계된 변속기가 아니기 때문이다. 이제는 수동 변속기가 점점 없어지고 있기 때문에 CVT 변속기를 더욱 많이 접할 수 있을 것이라 생각한다. 미국에 한 보도에 따르면 2016년 말에 수동 변속기가 장착된 차는 5%만 판매되었다고 한다. 수동 변속기를 선호하는 마니아층들이 많이 사라지면서 수동변속의 시대도 점점 사라져 가는 것이다. 스포츠카 또한 효율을 위해 수동변속기를 고집하였지만 발전하며 자동 변속기가 더욱 좋은 효과를 내기 시작하며 자동 변속기로 방향을 틀고 있다. 자동차 제조업들은 자동 변속기가 모든 면에서 수동변속기보다 더 괜찮다고 말한다. 앞으로도 변속기는 계속 발전할 것이고 수동 변속기는 시대의 흐름에 뒤처짐과 동시에 선호도도 많이 떨어지게 될 것이다. 그러나 수동 변속기가 없었다면 지금 만들어지고 있는 자동 변속기 또한 만들어지지 않았을 것이기에 아주 중요한 역할을 한다.