내 차가 더 강력한 머신으로 탈바꿈 하는 방법, 자동차 튜닝 제 3탄!
안녕하세요, 토비토커 카레귀신입니다.
지난 시간에는 첫 번째 시간과 마찬가지로, 내 차를 더욱 강력하게 만드는 튜닝에 대해 간단하게 알아보는 시간을 가졌습니다.
경량화에 대해 너무 길게 이야기 하다보니 서스펜션에 대한 이야기는 뒤로 미룰 수 밖에 없었습니다. 이번 시간에는 경량화에 이어서 코너링 성능에 영향을 크게 주는 서스펜션에 대해 알아보기로 하고, 또한 퍼포먼스 뿐 아니라 차량 외관을 꾸미는 데도 안성맞춤인 드레스업 튜닝의 효자상품, 경량휠에 대해서도 알아보도록 하겠습니다.
네 번째, 서스펜션 및 무게중심의 높이
무게중심과 하중이동에 대해 조금 더 이야기를 하면, 서스펜션에 따른 차량의 롤링 특성도 하중이동에 영향을 미치게 되는데 일반적으로 서스펜션이 단단할수록, 무게중심이 낮을수록 하중이동을 작아지게 하고, 서스펜션이 빨리 복귀함으로써 접지력이 향상됩니다.
먼저 무게중심을 낮추는 방법에는 스포츠 서스펜션 킷 등을 이용하여 차고를 낮추는 방법이 있습니다. 또는 아예 무게중심이 낮은 파트들을 이용하는 방법이 있는데, 예를들어 무게중심이 낮은 엔진으로 엔진을 통째로 바꾸는 방법 등이 있습니다.
이 이야기는 아베오RS에 대해 언급하는 것이 이해가 빠를 것 같습니다. 아베오RS는 스포츠 서스펜션 킷의 적용을 통해 차고를 낮춤과 동시에 단단한 서스펜션을 이용함으로써 앞에서 언급한 코너에서의 하중이동을 최소화 시켰습니다.
또한 다운사이징 된 1.4L 터보엔진을 적용하면서 무게중심을 낮추고, 전/후 무게배분 특성도 개선하여 더욱 다이나믹한 핸들링을 즐길 수 있게 하였습니다. 크~~게, 아주 넓~~게 보면 '쉐보레'라는 제조사의 의한 튜닝이라고 볼 수 있지요.
다만 무게중심을 낮추는 것이 하중이동에 영향을 주는데 효과적인 방법임에도 불구하고, 무게중심의 튜닝에는 한계가 있습니다. 자동차는 사진 속 트랙을 달리는 카마로처럼 평탄한 도로만 주행하는 것이 아니기 때문에 서스펜션을 무한정 낮출 수 없고, 그렇다고 자동차의 엔진 배치 등, 설계 자체를 바꾸려면 일이 매우 커지기 때문입니다.
다음으로, 서스펜션은 롤링에 의한 롤모멘트 및 캠버각에도 영향을 미쳐, 결과적으로 하중이동에 영향을 주게 됩니다. 먼저 롤링이라는 것은 차량이 코너를 돌 때 원심력에 의해 좌/우 한쪽으로 무게가 쏠려 차가 기울어 지는 현상을 이야기하는데, 일반적으로 롤링이 적을 수록 좌/우의 하중이동이 적어져 그만큼 코너링 성능이 향상됩니다.
이는 롤각과 롤률이라는 공식에 의해 표현될 수 있는데, 공식을 쉽게 설명하자면 서스펜션의 스프링이 단단할 수록, 차량의 무게가 가벼울수록, 무게중심이 낮을수록 롤링이 줄어드는 효과를 가져올 수 있습니다.
하지만, 무게중심과 마찬가지로 자동차는 평탄한 도로만 주행하는 것이 아니기 때문에, 서스펜션을 무한정 단단하게 만들수는 없습니다. 서스펜션은 승차감과 직결되는 문제이기 때문에, 제조사 및 튜닝업체들은 어느 정도 승차감이 보장되는 기준을 두고 서스펜션의 단단함의 정도를 설정합니다.
한편 캠버각이라는 것은 차체 중심에서 타이어가 좌/우로 얼마나 기울어져 있는지 나타내는 것입니다. 그림처럼 타이어 하단부가 차체쪽으로 기울어져 있으면 정캠버(Positive Camber), 반대로 상단부가 차체쪽으로 기울어져 있으면 부캠버(Negative Camber) 라고 합니다.
일반적으로 부캠버로 세팅하는 것이 정캠버로 세팅하는 것 보다 코너링 성능이 향상된다고 알려져 있습니다. 자동차가 선회하면 서스펜션에 의해 롤링이 발생하는데, 이 때 바깥쪽 휠에 하중이 쏠리면서 캠버각의 변화가 생겨 타이어의 접지면이 향상되는 효과가 발생하기 때문입니다.
이는 캠버 스러스트 (Camber Thrust)라고 하는, 롤각과 캠버각에 의해 유도되는 공식으로 나타낼 수 있지만 역시 공식을 깊게 파게 되면 머리가 아파오기 때문에 각 항에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠습니다.
그란투리스모 6에서도 위의 사진과 같이 서스펜션의 여러가지 지오메트리를 바꿀 수 있는 풀 커스터마이즈 항목이 있습니다. 다만 일반 유저가 사용하기에는 난해한 감이 있기 때문에, 풀 커스터마이즈 서스펜션보다는 하드타입 서스펜션만 선택해서 게임을 즐기시는 것을 추천해 드립니다.
다섯 번째, 경량휠 교환
지난 시간에 언급한 경량화를 조금 복습하도록 하겠습니다. 차량의 무게가 줄어들 수록 하중이동이 줄어들고 이는 곧 코너링 성능의 상승과 연관이 있다고 하였습니다.
차량의 휠도 마찬가지로 경량화가 이루어 지면 코너링 성능과 더불어 노면 추종성이 상승합니다. 다만 다른 파트의 경량화와는 다르게 경량화에 의한 효과의 개념이 다른데, 이는 다시 한번 현가하중량(Unsprung mass)에 대한 개념을 이해해야 합니다.
현가하중량은 서스펜션 스프링 아래부분을 구성하고 있는 파트들의 무게입니다. 지난 시간 경량화 후반부에 언급하였듯이, 현가상중량이 증가하거나 현가하중량이 감소할수록, 또는 서스펜션이 단단할수록 노면 추종성이 상승한다고 하였습니다.즉, 타이어가 지면과 최대한 밀착할 수 있게 도와주면서 노면 추종성을 극적으로 올릴 수 있게 하는 것입니다.
좀 더 자세하게 알아보려면 자동차를 간단하게 모델링 한 다음 기계진동학을 이용하여 위의 복잡한 연립방정식을 풀어야 하지만, 이 부분은 이해하기가 굉장히 난해한 부분이므로 넘어가기로 합니다. 결과적으로는 휠의 경량화는 현가하중량(m)을 감소시켜 자동차의 움직이는 변위를 감소시켜 타이어의 접지력인 노면 추종성을 올려준다 라고만 이해하고 넘기기로 하겠습니다.
경량휠의 두 번째 장점은, 가속 및 감속이 용이하다는 점에 있습니다. 엔진에서 나온 토크는 구동축을 거쳐 휠을 돌리는데 사용됩니다. 이 때 휠이 가벼울수록, 무게중심이 가운데 위치할 수록 관성모멘트(I)가 작아져 휠의 각가속도(α)가 증가하는데 유리합니다. 쉽게 이해하려면 극단적인 예로 가벼운 접시를 돌리는 것과 멧돌을 돌리는 것, 어느 것이 힘든지 상상하시면 됩니다.
회전 관성 외에도 현가하중량 감소에 의해 타이어의 접지력이 올라가 가속 및 감속에 유리하게 됩니다. 접지력이 가/감속에 어떤 영향을 주는지 알아보려면 마른 노면과 빗길 혹은 눈길에서의 가/감속 성능을 상상해 보시면 쉽게 이해가 가실 것입니다.
마지막으로, 휠의 교환에서 오는 가장 궁극적인 가치는 바로 '멋'에 있습니다. 무엇인가 부족했던 자동차의 휠을 신발이라고 비유하면, 상·하의를 깔끔하게 입고 멋진 신발로 갈아신었을 때 비로소 패션의 완성이 되는 것이지요.
다만, 단순히 멋을 위해 휠의 인치업 튜닝은 다시 한 번 생각해 볼 필요가 있습니다. 통상적으로 타이어 동반경은 그대로 유지시킨다는 전제 하에 휠을 인치업하게 되면, 타이어의 높이는 낮이지고 폭은 넓어지는 결과를 가져옵니다. 즉 편평비가 낮은 광폭타이어를 사용할 수 있게 되지요. 이에 따라 타이어의 면적이 넓어져 접지력이 향상되고, 타이어의 강성이 강해지면서 코너링 능력이 향상됩니다.
그러나 광폭타이어를 사용하게 되면 타이어의 접지력이 좋아지는 대신 구름저항, 즉 로드로드(Roadload)를 증가시키기 때문에, 차의 출력에 맞지 않는 큰 사이즈의 타이어는 자동차의 운동성능의 저하를 불러올 수 있습니다. 또한 타이어 자체도 노면의 충격을 거르는 서스펜션의 역할을 일부 하기 때문에, 편평비가 낮아지면 노면의 충격이 더 크게 전해져 승차감의 하락도 불러올 수 있습니다.
쉬는시간입니다. 잠시 머리를 식히고 가도록 하겠습니다.
지금까지 서스펜션 및 휠의 경량화를 통해 차량의 코너링 특성 및 노면 추종성이 어떻게 변화하는지 간단하게 둘러보았습니다. 역시 이번시간에도 최대한 쉽게 풀어서 설명하려고 하였는데, 이해하기 쉬우셨을지 모르겠습니다. 다음 시간에는 마지막 시간으로, 멋진 휠과 더불어서 자동차의 외관에 큰 영향을 미치는 에어로파츠에 대해 이야기 하도록 하겠습니다.
이상 아베오RS의 단단한 승차감에 새삼스럽게 납득을 하고 있는 카레귀신이었습니다.
