전기차 감속기(GBR) 내부 베어링 프리로드 세팅 값이 NVH(소음·진동)에 미치는 영향

전기차 감속기 내부 베어링 프리로드 세팅 값이 왜 NVH(소음·진동)에 직접적인 영향을 주는지 궁금해하시는 분들이 많아요.
감속기는 모터의 고회전 토크를 차량 구동에 맞게 전달하는 핵심 장치인데, 이 내부 베어링의 프리로드 값이 조금만 달라져도 회전계의 특성이 크게 변하더라고요.
특히 전기차는 엔진 소음이 없기 때문에 감속기에서 발생하는 미세한 소음과 진동이 더 잘 들리고 체감되기 쉬웠어요.
오늘은 이 베어링 프리로드 세팅 값이 실제 NVH에 어떤 식으로 영향을 미치는지 구조적으로 정리해보았습니다.

전기차 감속기(GBR)의 기본 구조
베어링 프리로드의 역할
프리로드 값 편차가 NVH에 영향을 주는 방식
실제 측정 사례에서 나타난 NVH 패턴
설계·조립 단계에서 관리해야 할 포인트

전기차 감속기(GBR)의 기본 구조

전기차 감속기는 고속 회전하는 모터 샤프트와 감속 기어셋, 그리고 이를 지지하는 베어링으로 구성돼 있어요.
특히 모터는 엔진보다 훨씬 높은 회전수(최대 15,000rpm 이상)를 사용하기 때문에, 베어링의 하중과 초기 세팅이 감속기 진동 특성에 큰 영향을 줍니다.
여기서 베어링은 회전체의 축 정렬을 유지하고 기어 물림을 안정화시키는 중요한 역할을 하죠.

베어링 프리로드의 역할

베어링 프리로드(preload)란 베어링이 조립된 후 미세하게 압축된 상태로 유지되도록 걸어주는 초기 하중이에요.
프리로드는 회전 시 베어링의 유격을 줄이고 축이 흔들리지 않도록 안정성을 확보하는 데 사용돼요.
프리로드가 적절하게 설정되면 감속기 소음과 진동이 효율적으로 억제되지만, 값이 너무 높거나 낮을 경우 오히려 NVH 문제를 악화시키게 됩니다.

프리로드 값 편차가 NVH에 영향을 주는 방식

프리로드가 낮을 경우 베어링 내부 유격이 커져요.
그 결과 회전축이 고속에서 흔들리기 쉬워지고, 기어 물림 면이 제대로 맞지 않아 기어노이즈(Whine Noise)가 증가하게 됩니다.
또한 유격으로 인해 특정 속도 영역에서 공진이 발생해 저주파 진동이 커질 수 있어요.

반대로 프리로드가 너무 높으면 베어링이 과도하게 압축돼 내부 마찰이 늘어나게 돼요.
그 결과 고주파 소음이 증가하고, 베어링 발열이 커져 NVH뿐 아니라 내구성에도 문제를 일으킬 수 있어요.
또한 과도한 프리로드는 감속기 전체 기어셋의 조립 정렬을 미세하게 변경해, 예상치 못한 진동 패턴을 만들어내는 경우도 있었어요.

실제 측정 사례에서 나타난 NVH 패턴

실차 NVH 테스트에서는 프리로드 값이 기준보다 낮은 경우 특정 속도 범위(40~60km/h)에서 기어 휘잉 노이즈가 증가했어요.
이는 감속기 내부 유격이 증가해 기어 물림이 안정적이지 못하고 치면 충격이 반복적으로 발생했기 때문이었어요.

반대로 프리로드가 기준 이상으로 높을 때는 고속 주행(100km/h 이상)에서 고주파 베어링 소음이 크게 들렸어요.
또한 장기 내구 시험에서는 과도 프리로드 조건에서 베어링 온도가 10~15℃ 정도 더 상승하는 경향이 나타났고, 이로 인해 작동 오일의 점도 변화가 NVH에 또 다른 영향을 주기도 했어요.

설계·조립 단계에서 관리해야 할 포인트

첫째, 프리로드 값은 오차 범위를 매우 좁게 관리해야 했어요.
베어링 프리로드 ±5%의 편차만 있어도 NVH 차이가 명확히 나타났기 때문이에요.

둘째, 감속기 하우징의 열변형까지 고려된 프리로드 값 설정이 필요했어요.
주행 중 온도 변화에 따라 하우징이 미세하게 팽창하거나 수축하는데, 이것이 프리로드 변화로 이어져 NVH 패턴에 영향을 줬어요.

셋째, 조립 단계에서 토크 관리가 중요했어요.
특히 프리로드를 결정하는 시임(Shim) 두께 조합과 체결 토크는 NVH 품질의 핵심 요소였어요.

마무리

전기차 감속기 내부 베어링 프리로드는 단순한 조립 값이 아니라 NVH 특성을 결정하는 핵심 변수였어요.
적절한 프리로드는 기어 물림을 안정화하고 베어링 유격을 줄여 소음과 진동을 효과적으로 억제하지만, 편차가 생기면 고주파 소음, 기어 휘잉, 진동 증가 등 다양한 문제가 발생할 수 있었어요.
전기차는 엔진음이 없어서 NVH가 더욱 민감하게 느껴지는 만큼 베어링 프리로드 관리의 중요성은 앞으로도 계속 강조될 것으로 보입니다.
이번 내용이 전기차 구동 부품이나 감속기 구조를 연구하시는 분들께 도움이 되길 바랍니다.