자동변속기 VS 수동변속기 성능, 효율성 직접 비교해 보니

요즘 수동변속기 탑재된 자동차 구경하기 힘든 게 현재 자동차시장의 특징입니다. 우리나라의 경우 출고되는 자동차 98%가 DCT, CVT를 포함한 두 개의 페달만 있는 자동변속기 그리고 1-2% 정도만 세 개의 페달이 있는 수동변속기가 장착되어 출고되고 있는 실정입니다.

이는 우리나라 뿐만 아니라 일본도 마찬가지 구요. 미국의 경우에도 출고되는 자동차의 90% 이상 자동변속기가 탑재될 정도로 전세계적으로 자동변속기 탑재 비율이 높아지고 있는 추세입니다. 다만 아직까지 유럽은 상대적으로 자동변속기 선택 비율이 낮고 동남아, 아프리카 등의 개도국은 여전히 수동변속기 수요가 많습니다.

운전자가 직접 클러치 페달을 밟아 동력을 끊어주면서 동시에 다음 단으로 변속하는 수동변속기는 구조가 간단하고 생산 원가가 저렴하면서 자동변속기 대비 부피가 적고 중량이 가벼워 경제성이 뛰어났습니다. 하지만 수동변속기는 변속할 때 마다 항상 클러치 페달을 밟고 오른손 또는 왼손으로 변속하면서 출발할 때 순간적으로 반클러치 페달을 유지 후 클러치 페달을 떼야 하기 때문에 가다 서다 반복하는 시내 주행에서 운전자는 번거롭고 불편함을 느끼게 됩니다.

반면 자동변속기는 적절한 시점에 알아서 변속을 해주고 출발할 때도 엑셀레이터 페달을 밟으면 되기 때문에 수동변속기보다 편리합니다. 다만 D 레인지 상태에서 정차 시 계속 브레이크 페달을 밟아야 합니다. 

특히 과거 자동변속기는 정차 시 또는 주행 시 일정하게 토크컨버터가 작동하기 때문에 브레이크 페달에서 발을 떼면 스스로 굴러가는 클리핑 현상이 강해 브레이크 페달을 강하게 밟아야 했지만 2000년대 이후 TCU, 변속로직 등이 인공지능이 점점 추가되고 개선이 이루어지며 최근에는 정차 시 기어가 자동으로 중립 기어로 전환되거나 토크컨버터 작동을 최소화해 운전자의 번거로움 및 연료낭비를 최소화하고 있습니다.

효율성 측면에서는 수동변속기와 대등해진 자동변속기

요즘은 표기되어 있지 않지만 과거 자동차 취급설명서를 보면 참으로 다양한 정보들이 표기되었습니다. 등판능력, 최고속도 기어비 등 다양한 정보들이 포함되어 있는데요. 위 이미지는 2005년 1월 SM5 LPG 모델을 구매할 때 받은 취급설명서입니다. 

취급설명서를 보시면 아시겠지만 같은 모델 수동과 자동 모델 최고속도를 보면 수동 모델의 최고속도가 더 빠르다고 표기되어 있습니다. 연비는 표기되어 있지 않지만 연비 또한 수동이 더 높았고요. 다만 자동변속기는 구조 특성상 토크컨버터가 순간적으로 큰 힘을 낼 수 있기 때문에 등판능력 자체는 자동 모델이 더 좋습니다. 다만 이 토크컨버터가 연비 하락의 주범이기도 하죠.

그렇다면 최근 국산차는 어떨까요? 제 차는 아반떼 쿠페 수동인데요. 문득 같은 모델의 자동변속기와 비교를 해 보고 싶은 생각이 들어 올 여름에 같은 모델 자동변속기 모델을 섭외해 보기로 마음먹고 전국에 있는 렌터카 회사를 수소문한 끝에 경남 거제에 아반떼 쿠페 렌터카가 있다는 걸 알게 되었고 즉시 버스 타고 경남 거제에 가서 아반떼 쿠페 렌터카를 2박 3일 동안 렌트하게 되었습니다.

제가 2014년 6월 출고 되었는데 렌터카 또한 제차와 비슷한 2014년에 출고가 되었다고 합니다. 그리고 렌터카 답게 완전한 순정 상태였는데요. 제 차 또한 파워트레인은 순정 상태였지만 올해 초 18인치 휠과 225/40/18 타이어로 교체했으며 튜익스 바디킷을 장착한 상태입니다. 그리고 저는 출고 후부터 거의 대부분 고급휘발유만 주유했는데 이유는 서킷주행, 와인딩 등을 즐기기 때문입니다.

휠과 타이어 그리고 바디킷을 제외한 나머지는 모두 동일합니다. 심지어 아반떼 쿠페 모델 트림도 둘 다 최하위 트림인 스마트 트림입니다. 단지 변속기만 다릅니다. 수동 6단 자동 6단 이렇게 말이죠.

둘 다 6단 변속기이긴 하지만 수동과 자동 기어비 자체가 다르기 때문에 아반떼 쿠페 6단 수동과 6단 자동변속기 기어비를 한번 체크해 보겠습니다. 먼저 아래 사진은 6,500rpm 기준으로 아반떼 쿠페 수동 주행 시 각 단 속도이며 1단 50km/h, 2단 90km/h, 3단 140km/h, 4단 180km/h에 도달합니다.

다음은 아반떼 쿠페 자동변속기 기어비를 알 수 있는 사진입니다. 참고로 현대차 자동변속기는 최근까지 6,000rpm 넘는 순간 바로 다음 단으로 변속이 되는 경우가 많고 아반떼 쿠페 자동 또한 4단으로 변속할 때를 제외하면 6,500rpm에 도달하지 못하고 바로 다음 단으로 변속됩니다. 이 점 참고하세요.

1단부터 4단까지 수동과 자동변속기 기어비를 비교해 보면 1단을 제외한 나머지 영역에서는 수동변속기보다 기어비가 크게 설정되어 같은 rpm영역 대비 자동변속기 속도가 낮아 이론적으로 더 큰 힘을 낼 수 있으며 실제로 수동변속기가 탑재된 제차하고 자동변속기 렌터카하고 2단 60km/h 고정 후 가속력을 측정하는 롤링을 해 보면 자동변속기 렌터카가 조금 더 빨리 치고 나갑니다.

제차의 경우 18인치 휠, 타이어가 장착되어 있어 휠 무게 증가 그리고 타이어 접지면적이 20mm 더 넓어 마찰저항이 더 높을 수 있지만 그걸 감안해도 수동 기어비가 2, 3, 4단 더 작아 자동변속기보다 큰 힘을 낼 수 없다고 판단됩니다. 다만 5단이나 6단 기어비는 수동이 자동보다 더 크기 때문에 5단 또는 6단 고정한 상태에서는 제차가 더 빠릅니다.

메인 다이노젯으로 측정된 휠마력은?

실질적인 가속력 테스트 뿐만 아니라 휠마력 측정 시 과연 자동변속기의 동력 손실이 얼마나 적은지 평소에 궁금했었습니다. 그래서 메인 다이노젯 기계를 구비한 어느 업체로 가서 휠마력을 측정했습니다.(위 영상보면 어느 업체에서 측정했는지 대략 아실 겁니다). 참고하자면 이 업체에서 측정된 휠마력이 다른 업체의 다이노젯에서 측정한 휠마력보다 낮게 측정 되는데요. 휠마력을 측정하는 롤러의 부하가 강하다고 하는데 정확히 어떤 차이가 있는지 자세한 건 저도 잘 모릅니다.

위 영상을 보시면 아시겠지만 제차 아반떼 쿠페 수동은 다이노젯에서 측정된 최고출력이 139마력 최대토크 165Nm였고 렌터카 아반떼 쿠페 오토는 최고출력 129마력 최대토크 163Nm를 기록했습니다. 최대토크는 큰 차이가 없고 최고출력은 수동이 10마력 더 높게 측정 되었으며 둘 다 3단에서 고정한 상태였습니다.

사실 아반떼 쿠페 수동은 18인치 휠, 타이어가 장착되어 있는 관계로 16인치 순정 휠, 타이어였다면 다이노젯에서 측정한 마력과 토크 수치가 조금 더 상승했을 거라고 메인 다이노젯 보유한 사장님께서 말씀하셨습니다. 뭐 제 생각에도 크기가 크고 무거워지는 만큼 동력손실이 커지기 때문에 16인치로 장착하면 조금은 휠마력 더 높아질 거라 생각 됩니다.

아반떼 쿠페 수동과 오토 둘 다 6,000rpm넘는 고회전에서도 출력이 낮아지지 않고 쭉 올라가는 고회전형 엔진 출력 곡선을 보여주었는데요. 위 영상에는 없지만 연료와 공기 혼합 수준을 보여주는 공연비 그래프도 있는데 수동과 오토 둘 다 12:1 이상의 공연비를 기록했습니다.

다이노젯에서 측정된 마력은 수동이 더 높으면서도 실제 가속력은 오토가 더 빨랐기 때문에 다이노젯 휠마력이 무조건 높다고 실제 가속력 또한 더 빠르다고 단정지을 수는 없을 듯 합니다.

수동과 오토 직접 연비측정 해보니

이것도 연비측정 및 주행과정을 영상으로 촬영했습니다. 경기도 하남시에 있는 셀프주유소에서 가득 주유 후 경상남도 고성IC 근처 셀프주유소에서 다시 가득 주유해서 트립과 실제 연비를 구했습니다. 참고로 위 영상은 트립 연비 결과만 나오기 때문에 실제 연비는 사진으로 보여 드리겠습니다. 참고로 7월과 8월 한여름에 측정한 것이기 때문에 에어컨은 항상 가동한 상태였습니다. 

먼저 아반떼 쿠페 자동은 하남시 셀프주유소에서 고성군 셀프주유소까지 트립연비 17km/l 주행시간-3시간35분, 평균속도-101km/h라는 결과가 나왔고 아반떼 쿠페 수동은 같은 구간에서 트립 연비 17.3km/l 주행시간-3시간33분, 평균속도-99km/h라는 결과가 나왔습니다.

하지만 트립과 다르게 실제 연비는 아반떼 쿠페 자동이 미세하게 더 좋았습니다. 주유구 입구까지 가득 주유하니 아반떼 쿠페 자동은 20.211L의 휘발유가 주유되었고 아반떼 쿠페 수동에 가득 주유한 휘발유는 20.280L라는 결과가 나왔습니다.

주행거리에 연료를 나누어 실제연비를 구하지 않은 이유는 아반떼 쿠페 수동의 휠, 타이어가 순정 대비 지름이 크기 때문에 주행거리가 짧게 표기되어 아반떼 쿠페 수동은 339km 아반떼 쿠페 자동은 344km라는 주행거리가 표기되어 오차가 5km 발생했기 때문에 연료소모량으로 판단했습니다.

고속도로 정속주행 상황에서는 자동변속기 기어비가 수동보다 더 낮아 시속 100km/h 기준으로 아반떼 쿠페 자동 2,100rpm 수동 2,300rpm을 유지합니다. 한 가지 특이한 점이 있다면 아반떼 쿠페 자동은 엑셀레이터 페달을 아주 정교하게 발끝으로 조작해도 순간연비 30km/l 이상 나오기 힘든 반면 아반떼 쿠페 수동은 순간연비 40km/l 나오는 것이 어렵지 않았습니다. 

무슨 이유에서인지는 잘 모르겠지만 제 생각에는 수동이 자동보다 공연비가 조금 더 희박하거나 또는 자동변속기의 경우 토크컨버터 때문에 아무래도 수동보다는 아직 동력손실이 미세하게 더 크기 때문에 정속주행 시 순간연비가 수동보다 조금 낮은 것이 아닐까? 라는 추측을 해 봅니다.

2박3일 렌트비 + 다이나모 측정비 + 주유비 + 고속도로 톨게이트비 = 약 50만원

이상으로 아반떼 쿠페 자동과 수동 비교 컨텐츠를 마무리 하겠습니다. 더 하고 싶었던 것도 있지만 금전적인 부담도 있었고 또한 거의 혼자서 진행하다 보니 미흡한 점도 있었습니다.

경남 거제에서 2박 3일 렌트하는데 드는 비용 보험 포함해서 약 17만원 지불했고 아반떼 쿠페 수동과 자동 각각 다이나모 측정하는데 10만원씩 비용을 들였으며 경남 거제와 경기도 하남시 장거리 주행 4번하고 거기에 톨게이트비 감안해서 대략 50만원 정도 지불한 듯 합니다.

앞으로도 이런 식의 비교컨텐츠를 진행해 볼 예정이고요. 비용 부담이 크긴 하지만 한편으로는 비용이 아깝다는 생각은 들지 않습니다. 기회가 되면 이러한 컨텐츠를 만들어 보겠습니다.