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[Invention Awards] 스스로 균형 잡는 2륜 자동차

[2015 파퓰러사이언스 발명대상] AUTOMOTIVE

다니엘 킴은 회사원들이 출퇴근 시 자동차에만 의존하는 게 싫었다. 무수한 나홀로 차량 때문에 길도 막히고, 환경도 나빠진다는 생각에서였다. 모터사이클이 대안이 될 수 있었지만 라이더의 신체가 외부에 노출된다는 점에서 자동차보다 위험하다는 게 한계였다. 또한 모터사이클은 노하우가 없으면 균형을 잡기도 어렵다.

이에 킴은 자동차와 모터사이클의 장점을 결합한 독창적 이동수단을 설계, 시제품을 제작했다. 'C-1'이 그것이다.

C-1은 모터사이클처럼 바퀴가 두 개 뿐이지만 자동차처럼 스틸과 알루미늄, 복합소재로 만든 차체를 지닌다. 후진도 가능하다. 특히 C-1에 탑승한 채 제자리에서 좌우로 몸을 흔들어도 자이로스코프 기반 제어시스템에 의해 차량이 넘어지지 않고 원상태로 복귀된다. 오뚝이처럼 말이다.

사실 스스로 균형을 잡는 2륜차는 100여 년 전부터 모든 자동차 설계사들의 꿈이었지만 현실화되지 못한 물건이다. 그런데 킴은 두 번이나 대학을 중퇴한 인물이다. 지난 2004년 자동차 개조사업을 하던 중 이 아이디어를 떠올렸다고 한다. "당시 230㎏이나 되는 SUV에 깔릴 뻔했어요. 그 일로 인해 한 사람만 타고 다니는 자동차라면 클 필요가 없다는 생각이 굳어졌죠."

이후 킴은 자신의 구상을 실현하기 위해 미국 로드아일랜드 디자인스쿨에 입학, 졸업장을 따냈다. 그리고 콘셉트를 들고 벤처캐피탈을 찾아가 350만 달러를 투자받았다. 그렇게 2010년 라이트모터스를 설립, 본격적인 개발에 돌입했지만 첫 시도는 처참히 실패했다. 자이로스코프가 너무 컸고, 기계식 제어시스템은 원시적이었다. 그래서 자이로스코프를 인공위성의 균형 유지에 쓰이는 컴퓨터 유도식 제어모멘트 자이로(CMG)로 대체했다.

"C-1 상용모델은 제로백이 6초 정도 될 겁니다. 또한 160㎞의 최대 시속과 320㎞의 주행거리 달성이 목표입니다. 앞으로 많은 난관이 있겠지만 2년 내 출시한다는 것이 제 희망이자 계획입니다."

1 좌석 밑에 설치된 2개의 자이로스코프가 시계방향으로 분당 5,000~1만2,000회 회전한다. 이처럼 빠르게 회전하는 디스크는 자연스럽게 균형이 유지된다. 프리스비를 하늘에 날리면 스스로 균형이 유지되는 것도 이 때문이다.

2 자이로스코프를 붙들고 있는 1축 짐벌 조립체는 앞뒤로 기울어질 수 있다. 앞으로 기울어지면 자이로스코프에 의해 C-1을 왼쪽으로 미는 강력한 토크가 발생한다. 반대로 뒤로 기울어지면 C-1은 우측으로 기울어진다.



3 컴퓨터식 안정성 제어 모듈이 짐벌 조립체의 기울기를 변화시켜 C-1의 균형을 유지한다. 덕분에 직진할 때나 멈춰 있을 때나 항상 수평이 유지된다. 물론 선회 시에는 적절히 기울어진다.

4 10.4kWh 배터리팩이 한 번 충전으로 240~320㎞의 주행을 보장한다.





발명가: 다니엘 킴
제조사: 리트 모터스 litmotors.com
발명품: C-1
개발비: 350만 달러
기술 성숙도: ◆◆◇◇◇

CMG Control Moment Gyros.

짐벌 (gimbal) 구조물의 요동과 관계없이 자이로스코프와 같은 물체의 기본틀이 기울어져도 자이로스코프를 정립 상태로 유지해주는 지지 장치.
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