2023. 7. 9. 22:47ㆍMobility +/Technology
차량 제원의 구성 요소가 주행에 끼치는 영향
안녕하세요. 한 주간 주요 자동차 기업의 소식을 다루는 포스팅을 주로 소개해 드렸는데요. 자동차를 포스팅 주제로 선정했을 때 산업 동향 뿐만이 아닌 기술과 브랜드의 역사와 같은 넓은 분야를 다루려 계획했기 때문에 다른 내용을 다루지 못한 점이 아쉬웠습니다. 특히 회사를 병행하며 블로그를 작성하는 것이 처음이기 때문에 퇴근 후 시간을 내는 것이 힘들다는 것을 느끼기도 했는데요. 그래도 주말은 상대적으로 시간이 여유로운만큼 더 넓은 주제를 다뤄보려 합니다.
이번 포스팅에서 다룰 내용은 차량의 기술적 요소에서 가장 기초적인 내용인 제원에 대해 다뤄보려 합니다. 흔히 신차가 공개될 때 차량의 전고, 전폭, 축거와 같은 용어를 바로 제원이라고 하는데요. 제원은 차량의 구성과 크기를 대략적으로 파악하는데 도움이 되는 요소이기도 하며, 기술적인 특성을 대략적으로 유추할 수 있는 도구로 활용할 수도 있는데요. 이번 포스팅에서는 차량 제원의 의미에 대해 알아보고, 각 제원에 따라 주행에 어떤 영향을 끼치는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 차량 제원의 종류와 정의
차량의 대표적인 제원으로는 전장, 전폭, 전고, 축거, 윤거(전/후)의 5가지 요소를 말할 수 있습니다. 아마 신규 차랑의 출시 이후 카탈로그를 보면 해당 용어를 사용한 표를 다들 한 번 쯤은 보셨을텐데요. 위 그림을 보신다면 아마 직관적으로 이해하실 수 있으리라 생각되는데요. 그래도 각 요소에 대해 아래와 같이 간단하게 정리할 수 있습니다.
- 전고 : 차체 바닥에서부터 차체의 가장 높은부분까지의 자동차의 전체 높이를 뜻합니다.
- 전장 : 차량의 가장 앞에서부터 최후단까지를 포함하는 자동차의 전체 길이를 뜻합니다.
- 전폭 : 차량의 전체 좌우 폭을 뜻하는 용어로, 사이드미러를 포함하지 않은 길이를 의미합니다.
- 축거 : 1열 바퀴(앞바퀴)와 2열 바퀴(뒷바퀴) 사이의 거리로 영어로는 휠베이스라 불립니다
- 윤거 : 차량의 바퀴 사이 간격을 뜻하며, 앞 바퀴 사이 간격은 윤거전, 뒷바퀴 사이 간격은 윤거후라 불립니다.
- 오버행 : 차량의 앞/뒤에서 바퀴까지의 거리를 뜻합니다. 앞쪽과 뒤쪽을 각각 프런트/리어 오버행이라 합니다.
이제 해당 용어에 대해 간략히 알아보았으니, 각 제원 요소가 주행에 끼치는 영향에 대해 보다 면밀히 알아보겠습니다.
1. 축거(Wheel Base)가 주행감에 끼치는 영향은 ?
제일 먼저 차량의 축간 거리가 주행에 끼치는 영향을 알아보겠습니다. 축거(Wheel Base)는 일반적으로 실내 공간 구성과 탑승 편의성, 주행 성능에 큰 영향을 끼치는 요소로 알려져 있습니다. 차량의 세그먼트가 클수록 모든 제원이 증가하지만, 우리가 실제 가장 많이 체감하는 것은 축거가 늘어남에 따라 내부 공간의 확장일거에요. 이렇게 넓어진 공간을 활용해 물건을 적재하거나 혹은 넓어진 2열 공간을 활용해 다수와 편안한 이동을 체험하기도 하는데요. 축간 걸이가 길어짐에 따라 우리가 체험할 수 있는 가장 큰 장점은 바로 거주성의 장점일 것입니다.
하지만 축간 거리의 확장이 단지 내부 공간의 활용에만 영향을 끼치는 것은 아닙니다. 축간 거리는 주행 중 회전반경에도 영향을 끼치는데요. 축거가 길어지면 회전 반경이 증가하기 때문에 주행 안전성이 좋아집니다. 또한 주행 안전성이 좋아져 단차가 있는 노면을 주행할 때 진동과 충격을 완화하고 차량의 직진성을 확보할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다고 합니다. 하지만 trade-off 관계로 인해 일부 단점을 얻게 됩니다. 차량의 회전 반경이 증가함에 따라 선회 능력이 낮아저 움직임이 둔해질 수 있고, 길어진 차량 길이에 맞게 프레임과 서스펜션이 보강되어야 하기 때문에 가격이 상승한다는 단점이 발생한다고 합니다.
2. 차량의 오버행(Overhang)이 주행과 내부 공간 구성에 끼치는 영향은?
앞에서 말했듯 차량의 오버행은 차량의 전면부에서 앞바퀴까지 혹은 뒷바퀴에서 차량의 최후면부까지의 길이를 뜻하는데요. 오버행 역시 차량의 주행에 영향을 끼치는 주요 오소 중 하나입니다. 오버행이 작으면 차량의 주행 특성이 좋아진다는 장점을 얻을 수 있습니다. 아무래도 차량의 전체 길이가 감소하는만큼 회전반경이 감소해 충돌 가능성을 낮출 수 있다는 장점이 있습니다. 그리고 전체적으로 한정된 차량의 길이 안에서 오버행과 축거의 비율을 나눠야 한다는 것을 고려해보면 오버행의 길이를 줄일수록 긴 축거를 가질 수 있기 때문에 거주성이 향상됨으로써 앞에서 말한 장점을 함께 얻을 수 있다는 것을 알 수 있어요. 하지만 오버행의 길이가 짧아짐에 따라 나오는 단점도 발생합니다.충격을 흡수하는 공간이 줄어들고 엔진과 트렁크의 공간이 감소함에 따라 적재공간의 활용이 줄어들기 때문에 적정선의 길이로 줄이는 것이 중요해요.
많은 기업 중 짧은 오버행을 추구하는 기업이 BMW인데요. BMW는 Short Overhang에 초점을 맞춘 기업 중 하나로 짧은 오버행을 통해 좋은 주행 성능을 추구하는 것으로 유명한데요. 요즘에는 엔진이 아닌 전기차 플랫폼이 활용되기 시작하면서 다른 기업 역시 이런 장점을 얻을 수 있게 되었다고 합니다. 스케이트보드 플랫폼이 보편화됨에 따라 기존의 엔진룸을 자유롭게 활용할 수 있게 되었고, 이로 인해 긴 축거 값을 가지게 될 수 있었다고 합니다. 전기차의 넓은 공간 활용성 역시 짧은 오버행이 구현 가능해짐에 따라 가능해진 것이라 볼 수 있는 것이죠. 이제 차량의 전고와 지상고가 주행에 어떤 영향을 끼치게 되었는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
3. 차량의 전고와 최저지상고에 따른 모델 별 특징은?
차량의 높이와 관련된 전고, 그리고 지면에서 차량 바닥까지의 높이를 뜻하는 최저지상고 역시 주행 경험에 영향을 끼칩니다. 전고가 크다는 것은 차량의 높이가 상대적으로 길다는 것을 의미하기에 운전자의 머리 공간에 여유가 생길 수 있다는 장점이 있다고 합니다. 하지만 전고보다 주행에 더 큰 영향을 끼치는 것은 최저지상고일 것입니다. 차급을 나눌 때 활용할 정도로 최저지상고는 차량의 주행 성능에 직접적인 영향을 끼치는 항목인데요. 현재 상용 브랜드의 1,200 ~ 1,600 까지의 최저지상고 범위를 가지고 있으며 값에 따라 다른 특성을 지니고 있다고 합니다.
먼저 1600의 높은 최저지상고를 가지는 차량은 대부분 SUV에 속하고 대형의 경우 1,800mm 이상까지의 높은 최저지상고를 갖고 있다고 합니다. 세단과 SUV의 장점을 합친 크로스오버 모델의 경우 1,500 ~ 1,600 mm의 최저 지상고 값을 가지며 주행성이 좋은 세단은 1,400mm ~ 1,500mm 범위 내의 최저지상고 값을 가지고 있다고 합니다. 마지막으로 이보다 더 낮은 차량의 경우 스포츠카에 해당한다고 합니다. 각 차종의 장점을 생각해보신다면 최저지상고가 주행에 끼치는 영향을 직관적으로 파악하실 수 있을텐데요
최저지상고가 짧으면 승차감이 좋아진다는 장점이 있습니다. 높은 길이에 비해 차량의 전복 위험 역시 방지된다는 장점을 얻을 수 있죠. 반면 도로의 방지턱 혹은 이물질에 영향을 쉽게 받고 험지를 주행하기 힘들다는 단점이 있습니다. 반면 최저지상고가 높은 차량은 험지, 즉 오프로드 주행이 보다 편리하다는 장점이 있습니다. 하지만 무게중심이 높아짐에 따라 전복 위험이 높아진다는 단점이 있다고 하네요. 많은 차량에서 에어서스펜션 등의 기술을 이용해 최저지상고를 조절함으로써 원활한 주행 성능 구현을 위해 노력한다는 점 역시 함께 알아두면 좋을 것 같습니다.
4. 차량 앞 윤거와 뒤 윤거의 길이 값이 다른 이유는?
차량의 앞 윤거와 뒤 윤거의 길이 값 역시 주행에 영향을 끼칩니다. 일반적으로 양쪽 윤거의 길이가 같다고 생각하실 수 있겠지만, 제조사는 두쪽의 길이를 다르게 세팅하는 경우가 많습니다. 이는 차량의 구동 방식(전륜/후륜/AWD)에 따른 주행 특성에 차이가 있으며 제조사 별 차량 설계 과정에서 무게 배치가 다르기 때문에 이를 최적화하기 위한 조치라고 합니다.
전륜(FF)이 경우 구동축이 앞에 있는 차량을 뜻하는데요. 이런 전륜차량은 구동축이 앞에 위치함에 따라 전면부에서 회전힘이 상대적으로 약하다는 특성이 있다고 합니다. 마찬가지로 후륜(FR) 차량 역시 구동축이 배치되어 있는 후면부 회전힘이 상대적으로 약한 편이라고 하죠. 따라서 이런 구동 특성에 맞춰, 차량의 회전 시 밸런스를 충족시키기 위해 윤거 전과 윤거 후의 길이를 차별화하는 방식을 활용한다고 합니다. 일반적으로 힘이 약한 쪽의 좌우 길이를 넓힘으로써 하중 이동을 줄이고 회전힘을 증가시킬 수 있다고 합니다.
윤거와 축거 역시 긴밀한 관계를 가지고 있다고 합니다. 만약 축간 거리가 길고 윤거가 좁은 경우 차량의 직진 성능이 향상되기 때문에 고속 주행 성능이 우월해진다는 장점이 있다고 합니다. 하지만 x축 방향 회전힘인 roll이 발생해 전복 위험이 발생하다는 단점이 있다고 해요. 반대로 축거가 좁고 윤거가 넓은 경우에는 직진성과 승차감이 떨어지지만, 자세 제어가 유리해짐에 따라 안전성이 높아진다는 특성을 가지게 된다고 하죠. 이렇게 차량의 제원은 서로 trade off 관계를 갖고 있기 때문에 설계 과정에서 해당 요소들의 적절한 조합을 통해 최적값을 찾아내는 것이 주요 과제 중 하나라는 것 역시 함께 알아볼 수 있었습니다.
이번 포스팅에서는 차량의 주요 제원과 해당 요소가 주행에 끼치는 영향에 대해 알아보았습니다. 이전에 공부했던 자료를 토대로 한 탓에 자세한 출처를 남기지 못했다는 점에 대해 죄송하게 생각합니다. 제가 알고 있는 정보가 잘못될 수 있는만큼 지적 환영하며, 다음 포스팅에서도 기술적인 내용을 잘 전달드릴 수 있도록 노력하겠습니다. 감사합니다.
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