출처: 네이버 블로그
튜닝 기초 상식
튜닝이란 무엇인가?
사실 우리 나라만큼 튜닝이란 말을 많이 사용하는 나라도 없을 것입니다. 최근에 자동차 잡지 등을 보면 튜닝(TUNING)이란 말이 매우 자주 등장하고 있는데 이 튜닝이란 것이 무엇인지 알아보기로 하겠습니다.
튜닝이란 원래 음악에서 음을 조율한다는 뜻이라고 합니다. 즉 서로가 어우러져 아름다운 화음을 만들기 위하여 "악기의 음을 표준음에 맞추어 고르는 일"을 일컫는 말입니다.
그런데 이 말이 어떻게 자동차를 개조하거나 성능이 좋은 부품으로 교체하는 것을 이르는 말이 되었냐 하면 자동차는 우리 인체와 같이 종합적인 유기체이므로 어느 한 부분을 성능 향상을 위해서나 다른 이유로 그 기능을 변경 시켰을 때 다른 연관된 부분에서 문제점이 발생하며 심지어는 부작용도 생길 수 있습니다.
예를 들면 엔진의 출력을 증강시키기 위하여 누가 흡기의 기능을 아주 크게 확대시켰다 하더라도 흡기관 이후의 장치가 수용하지 못한다면 아무런 의미가 없을 것입니다. 따라서 당연히 엔진 그 자체나 배기 장치의 기능도 크게 하여야 한다는 이치입니다.
타이어를 큰 사이즈로 교체하기 위해서는 당연히 휠의 교체가 수반되며 휠, 타이어의 사이즈가 커진 다음 휀다와의 트러블을 없애기 위하여 가스 쇼바와 튜닝스프링의 사용이 권장되는 것입니다.
따라서 이와 같이 한 부분의 작업 후에 나타나는 문제점을 방지하기 위하여 미리 다른 부분을 수정 보완하여 조율할 필요가 있는 것입니다. 그래서 자동차에 튜닝이란 용어가 생겨난 것이 아닌가 생각합니다.
요즘에는 아예 자동차의 성능이나 기능 또는 외양 등을 바꾸거나 덧붙여서 원래의 상태에서 변형시켜 내가 원하는 방향으로 고치는 것 모두를 통칭하는 용어로 튜닝의 뜻이 변하고 있습니다. 다시 바꾸어 말하면 자동차의 고장난 부위를 수리하는 정비와는 대립되는 개념으로 고장과는 관계없이 멀쩡한 부품을 교체하거나 제거하거나 또는 다른 것을 추가하는 것을 뜻하기도 합니다.
그 목적에 따라서 분류해보면 성능 향상을 위한 튜닝과 외양을 위한 튜닝 또는 경제성 향상을 위한 튜닝이 있습니다. 용도에 따라 분류하면 레이싱튜닝과 스포츠튜닝 등으로 분류하기도 합니다. 그리고 튜닝을 하는 부분을 기준으로 구분해 보면 엔진튜닝, 서스펜션튜닝, 흡기튜닝, 배기튜닝, ECU튜닝, 브레이크튜닝, 휠, 타이어튜닝, 동력전달장치튜닝, 전기장치튜닝 드레스업튜닝, 바디튜닝 등으로 분류할 수 있습니다.
튜닝의 정도에 따라서는 라이트 튜닝 또는 헤비 튜닝 또는 풀 튜닝 등으로 부르기도 합니다. 그리고 흡기 방식에 따라서는 자연흡기 방식인 NA(natural aspiration) 튜닝과 강제 과급 방식인 터보 튜닝 등으로 분류하기도 합니다.
구체적으로 말하면 휠, 타이어를 교체하여도 튜닝이 되며 실내의 시트를 교체하여도 튜닝이 되며 전조등을 밝은 것으로 교체하여도 일종의 튜닝이 됩니다.
달리 쉽게 생각하면 양복에서 맞춤복과 기성복의 개념으로 보시면 됩니다. 메이커의 양산차는 기성복이며 이 기성복을 내 사이즈나 내 취향에 맞게 수선하는 것을 튜닝(tuning)이라고 보시면 될 것입니다. 즉 모든 사람들의 표준 취향에 알맞게 설계되어 출고되는 양산차를 내 스타일에 맞게 뜯어고치는 것을 튜닝이라고 보시면 됩니다.
내 취향에 맞는 자동차를 갖고 싶은 것은 모든 사람들의 꿈일 것입니다. 하지만 대부분의 사람들이 이런 차를 갖기 위하여 자동차 자체를 좀더 큰 중대형 모델로 바꾸기를 원하는 것이 일반적입니다만 사실 현재의 내 차를 부분, 부분 튜닝하여 내 스타일이나 내 형편에 맞춰 가는 분들도 많습니다.
튜닝의 정도에 따라서는 라이트 튜닝 또는 헤비 튜닝 또는 풀 튜닝 등으로 부르기도 합니다. 그리고 흡기 방식에 따라서는 자연흡기 방식인 NA(natural aspiration) 튜닝과 강제 과급 방식인 터보 튜닝 등으로 분류하기도 합니다.
구체적으로 말하면 휠, 타이어를 교체하여도 튜닝이 되며 실내의 시트를 교체하여도 튜닝이 되며 전조등을 밝은 것으로 교체하여도 일종의 튜닝이 됩니다.
달리 쉽게 생각하면 양복에서 맞춤복과 기성복의 개념으로 보시면 됩니다. 메이커의 양산차는 기성복이며 이 기성복을 내 사이즈나 내 취향에 맞게 수선하는 것을 튜닝(tuning)이라고 보시면 될 것입니다. 즉 모든 사람들의 표준 취향에 알맞게 설계되어 출고되는 양산차를 내 스타일에 맞게 뜯어고치는 것을 튜닝이라고 보시면 됩니다.
내 취향에 맞는 자동차를 갖고 싶은 것은 모든 사람들의 꿈일 것입니다. 하지만 대부분의 사람들이 이런 차를 갖기 위하여 자동차 자체를 좀더 큰 중대형 모델로 바꾸기를 원하는 것이 일반적입니다만 사실 현재의 내 차를 부분, 부분 튜닝하여 내 스타일이나 내 형편에 맞춰 가는 분들도 많습니다.
수동 기어를 오토 밋션으로 바꾸거나 휘발유 연료 자동차를 LPG 연료 자동차로 변경하는 것은 이미 흔한 일이 되었으며 중형자동차에 대형자동차용 브레이크 시스템을 장착하여 제동력을 강화하기도 합니다. 소형 승용차에 중형엔진을 얹어 사용하는 사람들도 있으며 심지어는 전륜 구동을 후륜 구동 자동차로 변경하는 매니아들도 있습니다.
안락한 승차감을 만들어 주는 서스펜션 세팅도 있을 것이고 과격한 운전스타일을 뒷받침 해줄 세팅도 있을 것입니다. 브레이크 패드나 고성능 또는 사이즈업된 로터나 투피스톤 캘리퍼 장착 등으로 제동능력을 향상시킨다면 사고 방지에도 도움이 되어 결코 헛된 비용은 아니라고 확신합니다. 약간의 투자로 영구사용 가능한 에어필터만 교체하여도 장기적으로는 경제적이면서 몇 마력의 출력 증강은 쉽게 얻을 수 있으며 특히 LPG차량은 흡기 파이프 하나만 교체하여도 그 성능이 크게 향상될 것입니다.
적당한 휠, 타이어의 교체로 연비개선이나 주행성 향상 심지어는 사고 방지에도 기여할 수도 있는 것이 튜닝입니다. 그 외에도 찾아보면 얼마든지 개발 가능한 부분이나 부품들이 있을 것입니다. 바로 이와 같이 그 끝이 없이 무한하게 발전 가능한 것이 바로 튜닝산업입니다.
자동차 선진국에서는 튜닝산업에 자동차 메이커들이 직접 참여할 정도로 일반화 보편화되어 있습니다만 우리 나라의 현실은 세계 5-6대 자동차 생산국의 위상에 걸맞지 않게 아직은 국민적 또는 국가적인 이해도가 낮은 것이 사실입니다. 튜닝을 마치 무슨 폭주족을 위한 것쯤으로 알고 있는 것입니다.
튜닝산업은 자동차 산업의 첨단인 신기술을 개발하고 신부품을 실험하는 장이며 레이싱등 모터스포츠 발전의 토대가 되며 건전한 국민 여가 생활의 중요한 부분을 담당하고 있다는 것을 이해하여야 합니다.
일부에서는 튜닝은 모두 불법인 것으로 알고 있으나 사실 알고 보면 그렇지도 않습니다. 현행법의 테두리 안에서도 얼마든지 튜닝이 가능합니다. 예를 들면 일반적인 휠, 타이어를 교환하거나 쇼바, 스프링을 교체하는 것은 당연히 아무런 제한이 없습니다. 승차 인원을 늘리는 것은 불법이지만 줄이는 것은 가능하며 엔진 성능을 줄이는 것은 안되나 향상시키는 것은 가능하다는 것입니다. 일정수준 이하의 소음기준을 초과하지만 않는다면 머플러를 장착하는 것도 합법입니다. 다만 일부 부분의 튜닝은 관계 당국에 자동차 구조변경 절차를 마쳐야 한다는 것이 제약이라면 제약입니다.
일본이나 미국에서는 이미 튜닝이 자동차 산업의 핵심으로 자리 매김 한지도 오래되었습니다. 즉 자동차의 고급 특수 부품 시장으로 그 역할을 하는 것입니다. 일본 동경이나 미국의 라스베가스 독일의 프랑크푸르트 등에서는 거의 매년 이런 부품들을 한자리에 모아서 대규모의 전시회를 개최합니다.
이를 보기 위하여 전 세계에서 수많은 자동차 매니아와 업계 관계자들이 모여들고 있습니다.
일본과 독일의 경우는 이 튜닝 산업을 아주 잘 활용하는 비즈니스 활용기술을 보여주고 있습니다. 즉 메이커에서 자사 차량의 전문 튜닝업체를 육성하여 새로운 부품의 개발 분위기를 조성하고 이를 일반도로에서 매니아들에게 적용하여 테스트하고 검증된 제품에 한하여 양산차에 적용한다고 합니다.
그 뿐만 아니라 전세계에 자동차를 수출하고 있으면서 단순히 자동차만 수출하는 것이 아니라 곧바로 튜닝업체의 진출이 뒤따르고 있습니다. 미국이나 유럽 동남아등 어디를 가더라도 일본이나 독일의 튜닝업체가 없는 곳이 거의 없습니다.
바로 그들이 혼다의 무겐, 토요다의 TRD와 톰스, 닛산의 니즈모, 미쓰비시의 랠리아트와 독일의 브라부스 등입니다. 여기에 비하면 우리의 현실은 아직 요원한 것이 사실입니다. 메이커에서 육성하기는커녕 오히려 발전을 저해하고 있는 상태입니다. 그저 자동차의 부품은 순정품이 최고라는 인식을 소비자들이 영원히 갖고 있기만을 바라는 것이지요. 훌륭한 튜닝 부품이 개발되지 않으면 완성차 자체도 앞으로 크게 발전할 가능성이 없는 것은 자명한 이치입니다.
다행히도 최근에 우리나라 튜닝업체들은 한국자동차튜닝협회(KATA)라는 단체를 구성하여 올바른 튜닝문화의 정착을 위하여 노력하고 있습니다. 어느 분야도 마찬가지이겠지만 처음이 어려운 법입니다. 하지만 앞으로 멀지 않은 장래에 튜닝이 자동차 산업의 총아로 자리잡을 날이 올 것이며 정부에서도 지원 육성할 것이라고 확신합니다.
이제까지는 단순하게 순정품 이상의 부품은 존재한다고 생각하지도 않았다면 앞으로는 얼마든지 귀하와 귀사의 입장에서 필요 적절하게 차량을 개조하거나 일부 부품을 개발 장착하시면 경제적 이점이나 안전도 향상 그리고 주행성 향상으로 수익 증대 등을 기할 수 있다는 점을 염두에 두시기 바랍니다.
기어비와 최대 구동력
자동차의 동력전달장치(power train)는 엔진에서 발생된 동력을 구동바퀴에 전달하는 장치인데 클러치(clutch), 변속기(transmission), 추진축(propeller shaft), 종감속기어(final reduction), 차동장치(differential), 액슬축(axle shaft) 등으로 구성되어 있습니다.
우리가 흔히 밋션이라고 부르는 것은 이 변속기 즉 영어로 트랜스미션을 줄여서 말하는 것입니다. 이 때 변속되는 배율을 변속비라고 하며 주로 감속이 되므로 감속비라고도 합니다. 또한 이 변속기는 기어의 물림방식에 의하여 속도를 변화시키므로 변속되는 비율을 보통 기어비라고도 부릅니다.
기어비는 엔진의 회전수를 감속시키는 배율을 말합니다. 대개의 자동차는 주행할 때 아무리 높은 속도로 달린다 하더라도 엔진회전수(rpm) 만큼 바퀴가 굴러갈 수는 없습니다. 그 이유는 작은 엔진의 힘(마력이 아니고 토크임)으로는 무거운 차체를 떠받치고 있는 자동차의 바퀴를 돌릴 수가 없기 때문입니다. 그리하여 엔진의 회전수 보다 작게는 2.5배에서 많게는 20배에 가까이 속도를 대폭 줄이는 것입니다.
속도를 줄이면 줄일수록 그 배수만큼 구동바퀴의 토크(torque)는 증가하게 되는 것입니다.
우선 자동차의 감속은 두 차례에 걸쳐서 합니다. 처음에 변속기(밋션)에서 기어비의 배율만큼 줄이는 것이고 그 다음 종감속 기어에서 다시 한번 줄이는 것입니다.
예를 들면 수동 5단 변속 자동차의 제원표에 3.98/ 2.14/ 1.37/ 1.00/ 0.86/ 3.58 그리고 감속비 4.63 이란 수치가 있다면 앞에서부터 순서대로 기어 변속비를 말합니다.
3.98은 1단기어일 때 엔진 회전수를 3.98 배로 감속한다는 뜻입니다. 즉 엔진회전수 다시 말하면 rpm의 수치를 3.98로 나눈 수치가 1단 기어일 때의 변속기에서 나오는 추진축(propeller shaft)의 회전수입니다. 당연히 변속기에 들어가는 쪽은 엔진의 크랭크축에 연결되어 변속기의 클러치와 연결되는 플라이 휠이 됩니다.
여기에 구동바퀴(FF차량의 경우는 앞바퀴)에 연결되기 전에 다시 종감속 기어를 거치게 되는데 이때 종감속 기어비만큼 속도가 다시 줄어듭니다. 그 배율이 위의 예시에 의하면 4.63배가됩니다. 즉 rpm을 1단 기어비 3.98로 나눈 다음 다시 4.63으로 나누어야만 실제로 구동바퀴가 1분당 회전하는 수치가 됩니다.
좀더 구체적으로 계산을 해보면 1단 기어에서 1,000 rpm을 유지하고 주행을 한다면 변속기를 통과하면서 1,000/3.98 = 251.25 로 분당 회전수가 줄어듭니다. 여기서 다시 종감속기어를 통과하면서 251.25/4.63 = 54.26 회가 되는 것입니다.
즉 1분에 구동바퀴가 54회 회전하는 속도가 되는 것입니다. 여기서 1분을 말하는 것은 잘 아시겠지만 rpm 자체가 분당 엔진 회전수를 말하기 때문입니다.
그 의미는 엔진이 구체적으로 말하면 크랭크축과 플라이 휠이 약18.5번 회전하여야만 구동바퀴가 1회전한다는 것입니다. 다시 바꿔 말하면 205/45/16 사이즈의 휠 타이어를 장착한 차량이라면 엔진이 한번 회전할 때 바퀴는 겨우 10센티 정도 회전한다는 이야기입니다.
그러면 그 다음 수치인 2.14는 2단 기어일 때의 감속비가 되며 1.37은 3단 감속비가 됩니다. 4단 1.00은 아무런 속도의 변화가 없다는 이야기입니다. 변속기로 입력되는 회전수가 그대로 출력이 되는 것입니다. 그 다음 0.86은 5단일 경우의 변속비가 되는데 이때는 감속이 아니라 일단 증속이 됩니다.
그 뒤의 3.58 은 후진기어일 경우의 감속비가 됩니다. 이 차는 후진 기어비가 1단과 2단의 사이이지만 1단 변속비와 비슷하다는 것을 알 수 있습니다.
그리고 종(終)감속 기어는 전륜구동일 경우는 앞에 있고 후륜구동일 경우는 뒤 바퀴의 중간쯤에 위치하며 대개 차동장치와 맞물리기 때문에 일반적으로 영어의 differential을 우리가 [데후]라고 옛날부터 부르고 있는 것입니다. 그럼 여기서 감속비가 높은 경우와 낮은 경우의 차이점을 살펴보기로 합시다.
감속비 즉 변속비가 높으면 같은 거리를 주행하기 위하여 엔진의 회전을 그만큼 더 많이 시키는 것이므로 연비는 나쁘게 되나 힘 즉 구동력이 좋아지게 됩니다. 우리가 언덕길을 올라가기 위해서는 저단 기어를 사용하는 이유가 여기에 있습니다. 그리고 가속력을 얻기가 쉬워서 레이싱 차량에는 일반 차량보다 더 높은 변속비를 사용하는 것입니다.
엔진의 힘이 좋으면 좋을수록 낮은 감속비를 사용할 수가 있습니다. 그리고 대형차보다는 소형차량들이 차체가 그만큼 가벼우므로 낮은 감속비를 사용합니다. 소형차의 연비가 좋은 것은 바로 이것 때문입니다.
보다 이론적으로 설명한다면
총감속비 = 변속기의 변속비 x 종감속비
구동토크 = 엔진의 축 토크 x 총감속비 x 전달효율
구동토크는 구동바퀴에 생기는 회전력을 말합니다.
전달효율을 좋게하기 위하여 동판 클러치나 고장력 클러치 커버를 사용하는 것입니다.
여기서 실제로 구동바퀴가 자동차를 추진하는 힘인 구동력은 다음 식으로 산출이 됩니다.
구동력(kg) = 구동토크 (kg.m)/ 구동바퀴의 유효반지름(m)
결론적으로 자동차의 구동력은
1. 엔진의 토크가 클수록
2. 변속비가 높을수록
3. 전달효율이 좋을수록
4. 휠타이어의 반지름이 작을수록 커지게 되는 것입니다.
따라서 드래그 레이싱은 물론 온로드 레이싱뿐만 아니라 4x4 차량의 오프로드 튜닝을 위해서도 아주 중요한 구동력을 높이기 위해서는
1. 엔진 튜닝으로 토크를 올린다
2. 변속비가 높은 밋션으로 교체한다
3. 전달효율이 좋은 튜닝용 클러치와 카바(압력판)를 장착한다
4. 휠은 가볍고 작은 것으로 타이어도 너무 넓지 않은 것으로 장착하는 것이 중요하겠습니다.
토크와 마력의 상관 관계
토크란 말은 우리가 자주 사용은 하지만 피부로 쉽게 와 닿지는 않는 말이지요. 특히 과학적인 접근과 분석이 생활화가 안된 우리 나라 사람들에게는 더더욱 그러한 것 같습니다.
토크란 회전력이라고 하는데 이 회전력이란 것이 언뜻 이해가 가야 말이지요. [회전력은 물체를 회전시키려는 힘을 말하며 그 회전력은 힘과 힘이 작용하는 반지름의 길이로 표시한다.]라는 것이 교과서의 설명입니다.
자 그럼 봅시다.
자동차는 엔진의 폭발로 크랭크축이 회전하는 힘으로 굴러가는 것은 분명합니다. 그러면 여기에는 당연히 회전력이 강한 것이 있을 수 있고 약한 것이 있을 수 있을 것입니다. 얼마나 강한 힘으로 회전하느냐를 말하며 얼마나 빨리 회전하는 것과는 다른 차원입니다.
만약에 회전력이 아주 약하다면 가파른 언덕을 올라가지 못할 경우도 생겨나겠지요. 차량의 무게를 못 이겨서 뒤로 밀릴 수도 있지 않겠습니까?
언덕길에는 고단 기어로 주행하는 것보다는 저단 기어로 저속 주행하는 것이 힘이 좋고 휘발유 차량보다는 경유차량이 힘이 좋은 것은 우리들이 경험으로 알고 있습니다. 바로 이 것이 토크의 차이입니다. 속도와 연관이 많은 마력과는 분명히 다른 것입니다.
일반적으로 토크는 엔진의 연소 상태와 흡입 효율 그리고 연료의 종류 등에 따라서 변하게 됩니다. 따라서 고속이나 저속에서는 약하고 중속일 때가 가장 강하다고 합니다. 엑센트의 경우는 3,000 RPM 에서 가장 강하며 슈마는 3,000 또는 4,000 RPM 에서 티뷰론의 경우는 4,500 RPM에서 가장 강하게 되어 있답니다.
좀더 이론적으로 접근해 보면 토크는 KG과 반지름의 단위인 미터(M)로 나타냅니다. 즉 kg.m로 티뷰론의 경우 최대 토크는 19.5 KG. M/ 4,500 RPM으로 표시가 됩니다. 4,500 RPM에서 1 미터 반지름의 원(?)에서 19.5 KG 의 크기로 회전시킬 수 있는 힘을 가지고 있다는 이야기입니다.
여기에 반하여 마력은 실제로 행하여진 일을 말합니다. 즉 단위 시간당 몇 키로의 무게를 얼마나 들어 올리는 가로 측정을 합니다. 즉 회전력에다가 시간과 거리의 개념이 추가된 것입니다.
1PS(마력) = 75kgm/s 입니다.
1초의 시간에 75키로그램의 물건을 1미터 들어올리는 힘을 말합니다,
그럼 여기에서 토크와 마력의 상관 관계를 알아보겠습니다. 앞에서 언급한 티뷰론의 경우 최고 토크가 나오는 4,500 알피엠에서의 마력은 얼마인지를 계산하려면 19.5 kg의 힘으로 1미터의 원주를 1분에 4,500 회전한 일을 한 것이므로 19.5 X 2(지름) x 3.14(원주률) X 4,500 = 551,070
이 숫자를 1마력이 75kg이므로 75로 나눈 다음 분을 초로 환산하기 위하여 다시 60으로 나누면 마력이 산출됩니다.
55,070 / (75 X 60) = 122.46 ps
티뷰론의 경우 6,000 알피엠에서 150 마력이 최대 출력이지만 최대 토크가 나오는 4,500 알피엠에서는 122 마력에 불과하다는 것을 알 수 있습니다. 반대로 6,000 알피엠에서의 토크를 계산해 보면 17.91 kg.m 가 산출됩니다.
그 역시 최대 토크가 나온다는 4,500 rpm의 19.5에는 못 미치는 수치입니다.
경유차량을 보면 갤로퍼 9인승 터보의 경우 최대 토크는 2,000 알피엠에서 21kg.m 이며 최대 출력은 4,200 알피엠에서 81kgm/s입니다. 최고 속도는 전혀 티뷰론에 못 미치는 갤로퍼도 토크가 좋기 때문에 언덕길에서는 티뷰론 못지 않은 것입니다.
연비에 영향을 주는 요인들
최근 기름 값이 날로 높아져만 가고 있어 우리 자동차를 가지고 있는 사람들로서는 여간 걱정이 되는 것이 아닙니다.
그럼 여기서 연비에는 어떤 것들이 영향을 미치는 지에 대하여 알아보겠습니다.
1. 자동차의 무게
평탄한 길을 고속으로 주행할 때는 무게가 연비에 미치는 영향은 미미하지만 언덕길이나 정지, 출발 등에는 자동차의 무게가 연비에 미치는 영향은 아주 크게 됩니다.
2. 변속비
변속비(감속비)가 연비에 주는 영향은 이미 검토한 바가 있습니다.
즉 감속비가 크면 가속성능은 좋아지지만 연비는 상대적으로 나빠지게 되는 것입니다. 같은 거리를 저단 기어를 사용하여 주행하는 것보다는 고단 기어를 사용하여 주행하는 것이 연료 소비율이 좋아지는 것입니다.
3. 타이어의 구름저항
공기압을 적정히 하는 것도 연비 개선에 도움이 됩니다.
4. 공기 저항
고속 주행시에는 아주 큰 영향을 줍니다.
5. 각종 전장품
에어컨, 자동변속기, 파워 핸들 등이 설치된 차량은 구동(토크)력 손실을 불러와 연비를 나쁘게 합니다.
6. 날 씨
기온이 5~6도 내려가면 연비는 약 2% 나빠진다고 합니다.
7. 고 도
해발 1,200m 에서는 연비가 약 15% 불리하다고 합니다.
8. 도로 상태 당연한 이야기이지만 도로의 포장 유무 등 노면 상태도 연비에 아주 중요한 영향을 미칩니다.
9. 운전 습관
급발진, 급가속의 나쁜 운전습관은 최대 15% 정도의 추가 연료 소모를 불러올 수도 있다고 합니다.
승차감을 개선하기 위한 방법들
안정성을 크게 저해하지 않으면서 안락한 승차감을 확보하는 것은 모든 운전자들의 바램이면서 자동차 메이커들의 영원한 숙제일 것입니다. 그럼 여기서 승차감을 개선하기 위한 방법들을 간략하게 정리해 보겠습니다.
1. 스프링 위의 무게는 무거울 수록 양호합니다 (대형차가 소형차보다 유리)
2. 스프링 아래 무게는 가벼울 수록 양호함(가벼운 휠, 타이어가 유리)
3. 스프링의 레이트는 낮을 수록 양호 (튜닝용보다는 순정 스프링이 유리)
4. 가스쇼바는 스프링과 차량 무게와 상관되나 주로 감쇠력이 약하면 양호
5. 휠은 가벼운 재질을 사용할수록 양호함
6. 휠의 크기(인치)는 작을수록 양호 (크면 편평비 감소)
7. 타이어 공기압은 당연히 적당히 낮을수록 양호함
8. 타이어 편평비는 높을수록 공기층이 두꺼워 양호함
9. 타이어 폭은 좁을수록 편평비가 높아서 양호 (광폭 타이어는 불리)
10.서스펜션 시스템은 독립현가식이 차축식보다는 양호함
11.스프링 종류는 일반적으로 코일, 토션바, 판스프링 순서로 유리함
12.주행속도는 당연히 느릴수록 양호하나 적당한 속도가 유리할 수도 있음
13.노면상태는 당연히 편평할수록 양호하나 적당한 굴곡이 좋을 수도 있음
14.스태빌라이저는 일반적으로 강할수록 양호함
대충 이 정도입니다만 이외에도 시트의 종류 등 여러 요인이 있겠습니다.
하지만 우리가 여기에서 간과할 수 없는 것은 너무 승차감만을 추구하다가는 자동차의 주행성과 안정성 등을 경우에 따라서는 크게 해칠 수가 있다는 것입니다. 출렁거리는 자동차로는 고속주행을 할 수 없는 것은 자명한 이치입니다.
그러므로 많은 운전자들이 다소 승차감을 희생하더라도 주행성과 안정성을 강화하기 위하여 서스펜션이나 휠, 타이어에 많은 비용을 투자하는 것입니다. 외국에서는 특히 유럽에서는 주행성과 안정성이 중시되고 승차감은 거의 무시되고 있는 것이 현실입니다. 달리지 못하거나 안전하지 않은 자동차는 별 의미가 없겠지요.
위 요인들 중에서 주행성과 안정성을 해치지 않으면서 승차감을 개선할 수 있는 것을 추려보면
1. 강한 스태빌라이저를 장착하는 것과
2. 가벼운 재질의 경량 휠을 사용하는 것
3. 휠, 타이어의 인치를 지나치게 크게 하지 않는다
4. 서스펜션 시스템을 독립현가식으로
5. 스프링의 종류를 코일 스프링으로 선택하는 정도입니다.
그 외 요인들은 승차감은 개선되나 그 반면에 안정성과 주행능력을 떨어뜨리게 되어 있습니다.
스티어링 특성을 변경하는 방법
많은 분들이 사실은 잘 알고 있으면서도 자신 없어 하는 분야가 바로 이 스티어링 특성 같아서 전문가는 아니지만 한번 정리해볼까 합니다.
반지름이 일정한 원주 위를 아주 저속으로 차량을 운행하면 일정한 조향각으로 그 궤도를 제대로 선회할 수가 있지만 속도를 차츰 올리면 문제는 달라집니다. 어떤 차량은 핸들을 일정하게 두고 속도를 올리면 자꾸 원주 밖으로 빠지는 경우가 있는데 이를 언더 스티어(under steer)라고 합니다.
이런 특성을 가진 차량으로 원주 위를 돌기 위해서는 핸들을 더 돌릴 필요가 있게 됩니다.
그 반대로 속도를 올리면 원주 안으로 파고 들어가는 차량이 있습니다. 이런 경우를 오버 스티어(over steer)라고 합니다. 즉 원주 위를 정상적으로 돌기 위해서는 핸들을 풀어 주어야만 하는 것입니다.
경우에 따라서는 속도를 변화시켜도 원주 위를 정확하게 주행하는 차량도 있습니다. 이런 경우를 뉴트럴 스티어(neutral steer)라고 합니다.
그리고 처음에는 언더였던 것이 나중에 오버로 바뀌거나 처음에는 오버였던 것이 언더로 바뀌는 것을 리버스 스티어(reverse steer)라고 합니다.
즉 언더 스티어는 차량이 코너링할 때에 운전자의 생각보다는 밖으로 밀려 나가 도로 외곽으로 빠지려는 것이고 오버 스티어는 그 반대로 안쪽으로 파고드는 즉 뒤가 밖으로 밀려 돌아가는 경우를 말합니다.
다르게 표현하면 대체로 앞이 밀리면 언더 스티어이고 뒤가 밀리면 오버 스티어라고 할 수 있습니다.
그럼 여기서 약간의 오버 스티어를 유도하여 차량의 언더 스티어를 보완하려면 다음과 같은 방법이 있습니다.
1. 정지 상태 차량의 무게 중심을 뒷 쪽으로 옮긴다
2. 주행중 무게 중심을 순간적으로 앞쪽으로 이동시킨다(브레이킹 등으로)
3. 구동륜의 위치가 후륜에 위치할 경우(구동륜의 코너링 포스가 약함)
4. 앞 스프링을 약하게 뒷 스프링을 강하게
5. 뒤 스태빌라이저를 앞 쪽 보다 스프링에 비하여 상대적으로 강하게
6. 앞 쇼바는 약하게 뒷 쇼바는 강하게
7. 앞 타이어의 폭을 넓게, 공기압을 높게 뒷 쪽은 좁고 낮게
8. 앞 트레드 폭을 뒷 쪽보다 넓게(앞에만 마이너스 휠)
9. 전륜의 캠버각을 마이너스로 후륜은 플러스로
10. 전륜의 토 값은 인(IN)으로 후륜은 아웃(OUT)으로
11. 뒤 스포일러의 각도를 줄이고 크기를 작게
12. 차고를 앞은 낮게 뒤는 높게 한다
하지만 위와 같은 방법으로 언더를 보완하면 고속으로 코너링하는 데는 도움이 되지만 만약 코너링 도중에 브레이크를 밟아서 감속을 하게 되면 뒤가 그대로 미끄러지면서 돌아갈(스핀) 수 있다는 점에 유의하셔야 할 것입니다.
