안녕하세요, 토비토커 지고릴라 입니다.
이번 포스트는 자동차를 운전하며 제일 많이 쓰는 말이기도 하면서 잘못된 표현인 "핸들" 에 대한 애기를 해보려 합니다.
자동차 회사의 엔지니어인 저입니다만, "핸들" 이라는 단어를 회사 밖 일상 생활에서 실제로 많이 사용하고 있는 것 같습니다.물론 회사 공식적인 업무나 회의중에 무의식적으로 이런 말을 사용해 본적은 없어 다행입니다만, ㅋㅋ
먼저 "핸들" 이 아닌 "스티어링 휠" 임을 말씀드립니다. "핸들" 이라는 두 글자보다는 좀 길죠~ 하지만 오늘부터는 "핸들을 돌려봐" 가 아닌 "스트어링 휠을 돌려봐" 라고 쓰셔야 합니다.
그럼 스티어링 휠의 역할에 대해서 알아보겠습니다. 아래 보시는 건 올란도의 스티어링 휠 입니다.
첫째, 방향전환 기능입니다. 아주 기본적인 기능이죠?
둘째, 각종 편의기능을 제공합니다.
운전자가 운전시에 항상 스티어링 휠을 잡고 있어야 하기에 오디오 핸즈프리(우측 붉은색 화살표), 크루즈 리모콘(좌측 붉은색 화살표) 같은 편의기능들이 부착되어 있습니다.
마지막으로는 충돌 등 사고 발생시에 충격을 흡수하여 운전자를 보호하게 됩니다. 조사에 따르면 에어백(중앙 붉은색 화살표)이 충격량의 20%를 흡수하고 스티어링 휠 컬럼 자체가 충격량의 18%를 흡수한다고 합니다.
그럼 혹시 차 시동이 꺼져있는 상태에서 스티어링 휠을 돌려보신적이 있으신가요? 힘껏 스티어링 휠을 돌려도 움직이던가요?
아마 이게 가능한 분들이 계셨다면... 그대는 엄청난 괴력을 갖고 있는 챔피언일 것입니다. 하지만 차의 시동을 걸고 실제 운전을 하며 스티어링 휠을 돌려보면 애기가 달라질 것입니다. 한 손가락 만으로도 내가 가고자 하는 방향으로 쉽게 돌려지는 스티어링 휠. 혹시 이에 대한 의문을 갖고 계시진 않으신가요?
지금부터 그 의문을 풀어드리자면,
차 시동이 꺼져있는 상태에서 스티어링 휠을 움직이기 힘든 이유는?
크루즈 1.8 가솔린의 공차무게는 1,355kg입니다, 보통 엔진의 무게때문에 차량 뒷면 보다는 앞면에 약 60%의 무게가 실리게 됩니다. 계산을 해 보면 앞바퀴 두개에 약 813kg의 무게가 가해지게 됩니다.
운전자가 정지상태에서 프런트의 바퀴를 돌리고 싶다고 한다면 이 813kg의 무게를 이기고 스티어링 휠을 돌려야 합니다. 대부분의 스티어링 휠은 좌우방향 각각 한바퀴 반 정도 돌아가면 실제 바퀴가 움직이는 각도는 20도 혹은 30도입니다.
실제 크루즈에 스티어링 휠을 90도(1/4 바퀴)를 돌리면 실제 바퀴가 움직이는 각도는 약 5도 입니다. 이마저도 스티어링 휠을 움직이는 힘에 마찰력이 발생해서 10kg 이상의 조작력이 필요합니다.
그러므로 건장한 한 남성이 차 시동이 꺼져있는 상태에서 우측으로 5도 움직이기 위해서는 813kg + 10kg(이상) = 820kg(이상)의 힘을 가해야 하겠죠?
위 사진의 주인공 정도의 파워(?)를 갖고계신 분이라면야 가능하겠지만 말입니다.ㅎㅎ
그렇다면 차 시동이 켜져있는 상태에서는 스티어링 휠을 움직이기 쉬운 이유는 무엇일까요?
눈치 빠른 분들이라면 답을 아셨을 것 같은데요...제목에 적은 바와 같이 EPS 와 HPS 같은 파워 스티어링 시스템이 장착되어 있기 때문입니다.
EPS? HPS?
파워스티어링은 크게 HPS(Hydraulic Power Steering) 그리고 EPS(Electric Power Steering)로 나눌수 있습니다.
위 사진을 보면 HPS와 EPS에 차이를 알 수 있습니다. 우선 동력 전달 체계 및 명칭에 익숙해 지셔야죠^^ 스티어링 휠을 회전시킵니다(1), 연결된 스티어링 컬럼도 같이 회전하게 됩니다(2), 인터미디에이트 샤프트(3)도 회전하게 됩니다. 마지막으로 스티어링 기어가 움직입니다.
이 스티어링 기어(붉은 화살표시)를 움직이는 동력원이 무엇인지에 따라서 유압인 경우에는 HPS, 전기인 경우에는 EPS로 나누는 것입니다. 과거에는 HPS가 주류를 이루었으나 최근 들어서는 EPS로 옮겨가는 추세입니다. EPS는 회전시 엔진에 부하를 가하지 않기 때문에 연비측면에서 HPS보다 좋으며 친환경을 중시하는 하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 EPS가 필수적인 요소이기 때문입니다.
여기서 잠깐 회전운동(스티어링 휠)이 직선운동(스티어링 기어)으로 변경되는데 왜 차량은 회전하는 것일까요?
위 그림을 보시는 바와 이 스티어링 기어와 연결된 너클이라는 것이 타이어에 위와 같은 힘을 가하기 때문입니다. 우축으로 움직일때는 파란색 방향으로 이동하는 것이고 좌측으로 움직일때는 붉은색 방향으로 움직이는 것입니다.
파워 스티어링 휠은 한걸음 더 진화되어서 저속에서는 스티어링 휠을 적게 돌려도 앞바퀴가 많이 돌아가게 되고, 고속에서는 스티어링 휠을 많이 돌려도 앞바퀴가 적게 돌아가게 되는 SPS(Speed Sensitive Power Steering)가 개발되어 이미 적용되고 있습니다.
이번 포스트에서는 스티어링 휠의 역할, 기능 그리고 구조에 대해서 말씀드렸습니다. 마지막으로 한번 더 강조해 말씀드리는데요, 이제부터 핸들이 아닌 스티어링 휠이라 부르시는거 잊지않으셨죠? ^^
이상 토비토커 지고릴라 였습니다.
