구동

구동(驅動)은 동력을 가해서 움직이는 행위이자 자동차의 엔진에서 발생하는 동력이 바퀴에 전달되어 자동차가 움직이는 방식이다.

종류

자동차의 구동 방식은 동력을 전달받은 바퀴 개수에 따라 이륜구동과 사륜구동으로 나뉘며 이륜구동은 다시 바퀴에 위치에 따라 앞바퀴인 전륜구동과 뒷바퀴인 후륜구동으로 분류할 수 있다.

이륜구동

이륜구동은 자동차의 구동 방식 가운데 두 바퀴에만 엔진의 동력이 전달되는 방식이다. 사륜구동 방식에 비해 구조가 간단하고, 차체도 가벼워 연료소비가 적고, 유지 및 보수비도 적게 든다. 이 구동 방식은 다시 앞바퀴 굴림인 전륜구동과 뒷바퀴 굴림인 후륜구동으로 나뉘며, 보통 FF 차(Front engine Front drive), FR차(Front engine Rear drive), RR차(Rear engine Rear drive) 세 종류로 나뉜다. FF차는 앞바퀴를 굴리는 방식인 전륜으로 엔진이 자동차 앞쪽에 있다. 똑같은 크기의 차량에 비해 실내공간이 넓고, 경제성이 좋아서 소형차에서부터 중형차, 대형차까지 두루 사용된다. FR차는 뒷바퀴를 굴리는 방식인 후륜으로 기존에는 이 방식이 압도적으로 많았으나, 갈수록 줄어들고 있다. RR차는 엔진이 자동차의 뒷바퀴를 굴리는 방식이다.

사륜구동

사륜구동은 동력을 전달받은 바퀴 개수에 따라 이륜구동과 사륜구동으로 나눌 수 있다. 또한 바퀴를 이용하는 방식에 따라 상시 사륜구동과 일시 사륜구동으로 나눌 수 있다. 또한 엔진의 회전력을 모든 바퀴에 전달하는 방식이기 때문에 험로, 경사가 급한 도로, 미끄러운 도로를 주행할 때 성능이 뛰어나다. 사륜구동의 4*4 표시는 SUV 측면에 붙여놓은 스티커로 많이 나타난 표식이다. 이것은 사륜구동 그 자체를 직관적으로 표현한 것으로 앞의 숫자는 자동차의 바퀴 수, 뒤의 숫자는 그 중 힘이 전달되는 바퀴의 숫자를 뜻한다. 따라서 4개의 바퀴 중 4개에 동력이 전달되는 자동차라는 것을 축약한 것이다. 뒷바퀴는 자동차를 앞으로 밀고 앞바퀴는 자동차를 원하는 방향으로 잡아당겨 미끄러운 길이나 가파른 길도 쉽게 달릴 수 있게 하는 것이다. 4WD는 4 Wheel Drive를 줄여 부른 말로, 이 표시도 동일하게 4개의 바퀴를 구동시킨다는 의미이다. 자동차 업계에서는 그중에서도 파트타임 일시 사륜구동 방식만을 부를 때 사용하기도 하며 상시 사륜구동 방식과는 대비되는 개념으로 사용되고 있다.

• 일시 사륜구동 : 파트타임 사륜구동으로도 불리며 운전자가 주행 환경에 맞춰 이륜 또는 사륜구동을 선택하는 방식이다. 일시 사륜구동은 항상 사륜을 동력에 배분하지 않는다. 보통 때는 이륜구동으로만 움직이다가 산길이나 오르막길 등 험로에서는 운전자가 사륜구동 방식을 선택하여 주행이 가능하다. 일시 사륜구동의 가장 핵심적인 부분은 트랜스퍼 케이스라는 부품이다. 엔진과 변속기 바로 뒤에서 동력을 받는 이 부품은 평소에는 뒷바퀴로 동력을 건네는 일 이외에 다른 일은 하지 않는다. 그러다가 운전자가 사륜구동 버튼을 누르는 순간, 앞바퀴에 연결된 동력 전달 축을 물린 뒤 잠가, 앞바퀴와 뒷바퀴에 똑같은 힘과 회전수를 보낸다. 이 방식은 사륜구동으로 인한 에너지 손실과 소음을 감소시킨다. 하지만 앞바퀴, 뒷바퀴의 회전반경 차이가 구동축이나 변속기에 무리를 줄 수 있기 때문에 사류구동으로 고속주행이나 마른 도로를 달리면 문제가 생길 수 있다.
• 상시 사륜구동 : 말 그대로 매 순간 사륜구동 상태를 유지하는 방식으로 상시 사륜구동은 다시 기계식 사륜구동과 전자식 사륜구동으로 나눌 수 있다. 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)의 전자식 사륜구동 시스템인 전자식 사륜구동 시스템은 바퀴에 전달되는 동력을 시시각각 변하는 주행 환경에 맞춰 능동적으로 배분하는 기술이다. 운전자가 선택하는 주행 모드에 따라 바퀴의 구동력과 제동력 등을 실시간으로 제어한다. 특히 각 바퀴에 분배되는 구동력이 클러스터에 표시되어 전자식 사륜구동 시스템이 잘 작동되는지 쉽게 확인할 수 있다. 더불어 상시 사륜구동은 일시 사륜구동과 달리 4개의 바퀴에 항상 동력을 보내는 것이 특징이다. 따라서 AWD라고 부르기도 하며 상시 사륜구동에서 가장 중요한 것은 센터 디퍼런셜로, 회전할 때 생기는 양쪽 바퀴의 회전 차를 보상하는 기구이다. 모든 자동차의 좌우 동력 바퀴 가운데 반드시 달려 있다. 하지만, 기존의 것이 오른쪽과 왼쪽의 동력을 조절했다면, 상시 사륜구동의 경우 앞과 뒤의 가운데에서 조절하여 4개의 바퀴에 항상 동력을 분배하면서 아스팔트도 잘 주행할 수 있게 한다.

• 전륜구동 : 앞바퀴 굴림을 사용하는 것으로, 앞 엔진 앞바퀴 굴림 방식은 엔진과 변속기, 구동 바퀴가 모두 차체의 앞부분에 모여 있다. 이것이 전륜구동 모델의 특징을 결정 짓는다. 구동 바퀴인 앞바퀴에 많은 중량이 가해지므로 접지력이 좋아지고 방향을 전환하는 차체 앞부분에 중량이 모여 있음으로 관성이 커서 주행 안정성도 높아진다. 높은 접지력과 주행 안정성은 전륜구동 방식의 가장 큰 장점이다. 코너링 중 미끄러운 노면에서 앞바퀴가 코너 바깥으로 미끄러질 때 본능적으로 가속 페달에서 발을 뗀다. 이렇게 되면 전륜구동 차량은 자연스럽게 앞바퀴로 하중이 이동하므로 구동 바퀴이자 조향 바퀴인 앞바퀴의 접지력이 좋아져서 차체는 자연스럽게 코너 안쪽으로 돌아오며 안정성을 찾는다. 전륜구동은 차체 앞부분에 구동 계통이 모여 있음으로 실내공간은 더 넓어지고 프로펠러 샤프트가 차 바닥을 지나가지 않음으로 뒷좌석 중앙이 비교적 평평해진다. 엔진이 가로로 놓인 전륜 차량은 차체 크기보다 실내 공간이 넓다. 하지만 전륜구동의 가장 큰 단점은 승차감이다. 앞뒤 바퀴에 걸려 있는 무게가 다르므로 서스펜션의 단단한 정도도 달라진다. 따라서 앞바퀴와 뒷바퀴가 동일한 요철을 통과하는 느낌이 다를 수밖에 없다. 두 번째 단점은 차 앞부분이 무겁기 때문에 코너링 때 앞부분에 원심력이 더 작용하므로 코너 바깥쪽으로 궤적이 부풀어 나가는 언더스티어 현상이 커질 가능성이 높다. 구동과 조향을 모두 담당하는 앞 타이어의 마모율도 상대적으로 높다. 가로 엔진 배치 형식은 좌/우 구동축의 길이가 달라서 급가속 때 운전대가 한쪽으로 돌아가려는 토크 스팅어 현상이 나타날 가능성도 있다.

• 후륜구동 : 고급 승용차들은 대부분 후륜구동을 사용한다. 대부분의 후륜구동 모델은 앞 엔진 뒷바퀴 구동 방식을 적용한다. 이 경우 앞뒤 무게가 거의 균등하게 배분된다. 따라서 앞뒤 서스펜션 강도가 비슷해 승차감이 균일하고 코너링 때 차체 앞부분과 뒷부분이 받는 원심력이 비슷하다. 앞바퀴는 방향 전환을 담당하고 뒷바퀴는 추진을 담당하므로 타이어가 고르게 마모된다. 후륜구동의 단점은 코너링 특성을 이해하기 복잡하다는 것이다. 일상적인 상황에서는 이상적인 무게 배분으로 우수한 주행 안정성을 보인다. 하지만 미끄러운 노면에서 코너에 진입할 경우 코너 안쪽을 향하려는 앞바퀴와 달리 뒷바퀴는 여전히 직진 방향으로 차를 추진하고 있기 때문에 앞바퀴가 제대로 방향을 바꾸지 못하는 푸시 언더스티어 현상을 보일 우려가 있다. 코너링 도중에 구동 바퀴인 뒷바퀴가 접지력을 잃으면 차 뒷부분이 코너 바깥으로 미끄러져 나가는 오버스티어 현상을 일으키기 쉽다. 약한 언더스티어 현상으로 주행하던 차량이 갑자기 반대 특성인 오버스티어로 바뀌는 것이다. 이때 본능적으로 가속페달에서 발을 떼면 하중이 앞으로 이동하므로 뒷바퀴의 접지력이 더욱 약화한다. 후륜구동 차량은 뒷바퀴의 접지력을 회복하려면 인간 본능과는 반대로 가속페달을 더 밟아서 뒷바퀴로 하중을 더 이동시켜야 한다. 이런 적극적인 하중 이동은 차량의 주행 특성을 운전자가 직접 좌우할 수 있다는 점에서 운전하는 재미를 만들어준다. 또한 요즈음 출시되는 후륜구동 차들은 주행 안전 장비의 발달로 좀처럼 주행 안정성을 잃지 않는다.

활용

한화에어로스페이스㈜

2021년 6월 14일, 한화에어로스페이스㈜(Hanwha Aero Space)가 드론택시 등 미래형 개인 비행체(PAV, Personal Air Vehicle)에 사용되는 핵심 구동장치 전기식 작동기 개발에 나서며 산업통상자원부 차세대 운송수단용 고신뢰 전기식 작동기(EMA) 개발사업을 수주했다. 전기식 작동기는 전기에너지를 이용한 모터의 회전 동력을 통해 직진 운동, 회전 운동 등을 제어하는 구동장치로, 비행체의 방향과 자세를 제어하는 비행 조정 장치나 착륙장치에 적용된다. 한화에어로스페이스㈜는 한국항공우주연구원을 비롯해 한국기계연구원, 한국항공대학교 및 국내 중소기업들과 산학연 컨소시엄 구성을 마쳤다. 한화에어로스페이스㈜는 2019년 ㈜한화(Hanwha Group)로부터 항공 기계 사업을 인수해 항공우주, 방위산업 분야에서 유압 시스템과 비행 조종작동기 등을 생산하고 있다. 한국형 전투기 KF-21 보라매의 유압식 작동기와 한국형발사체 누리호(KSLV-II)의 전기식 작동기를 제작하는 등 독자 기술력을 갖추고 있다고 회사는 설명했다. 한화에어로스페이스㈜는 향후 다양한 도심 항공 모빌리티 플랫폼에 전기 구동장치 사업을 확대해 미래형 개인 비행체용 핵심 구동 시스템 전문 업체로 성장한다는 계획이다.

기아자동차㈜

2021년 6월 10일, 기아자동차㈜(KIA Motors Corporation)의 첫 전용 전기자동차인 EV6의 1회 충전 주행거리가 공개됐다. EV6의 77.4kWh 배터리를 장착한 롱 레인지 후륜구동 모델의 산업부 인증 주행거리는 최대 475㎞이다. 19인치 타이어를 선택했을 때의 기준으로, 롱 레인지 사륜구동 모델의 인증 주행거리는 최대 441㎞, 스탠더드 후륜구동 모델은 최대 370㎞다. EV6는 2021년 4월 사전예약 첫날에만 2만 1,016대의 판매를 기록했다. 2020년 3월 출시한 4세대 쏘렌토가 보유하고 있던 기아자동차㈜ SUV 모델 역대 최다 첫날 사전계약 대수 1만 8,941대를 뛰어넘는 기록이자, 단 하루 만에 2021년 판매 목표치 1만 3,000여 대를 162% 초과한 기록이다.

르노삼성자동차㈜

르노삼성자동차㈜(Renault Samsung Motors) QM6의 디젤 라인업 dCi를 출시하면서 LPG, 가솔린, 디젤로 이어진 라인업을 완성했다. dCi에는 르노삼성자동차㈜의 사륜구동 시스템인 올 모드 4*4i가 기본으로 탑재됐다. 올 모드 4*4i는 르노(Renault)와 닛산(Nissan)의 협업으로 탄생한 첨단 사륜구동 시스템이다. 단순히 험로를 달리기 위한 네 바퀴 굴림이 아닌 일상에서도 알아서 안정적으로 달리기 위한 기능에 초점을 맞춰, 모두를 위한 네 바퀴 굴림 시스템이다. 스티어링 휠의 조향 각도와 차의 속도, 커브 길을 돌 때의 기울기, 네 바퀴가 땅에 맞닿아 있는 정도 등 모든 상황을 실시간으로 파악한다. 그리고 앞뒤 구동축에서 힘이 부족한 곳을 채워 어떤 상황에서도 안정적으로 나아갈 수 있도록 돕는다. 운전자의 의도와 차의 움직임이 항상 일치하도록 보이지 않는 손의 역할을 한다. 스위치 조작만으로 앞바퀴 굴림인 이륜구동과 오토, 4*4락 등 세 가지 주행 모드를 쉽게 선택할 수 있다. 일반적으로 많이 쓰이는 이륜구동 모드에선 말 그대로 앞바퀴에만 힘을 보탠다. 일상에서 달리는 마른 도로처럼 굳이 뒷바퀴로 동력을 보낼 필요가 없을 때 사용하면 되고, 힘을 앞바퀴에만 보내기 때문에 네 바퀴로 달릴 때보다 연료를 적게 쓴다. 오토모드에선 주행 상황에 따라 힘을 앞뒤 구동축으로 나눈다. 일반적으로 앞바퀴로 달리다가 접지력이 약해지거나 뒤에서 밀어주는 힘이 필요할 때 뒷바퀴가 나선다. 안정적인 주행을 돕는 르노삼성자동차㈜의 사륜구동 시스템이 탑재된 QM6 dCi에는 최고출력 184마력을 발휘하는 2.0 dCi 디젤엔진이 적용되어 1,750rpm~3,500rpm의 구간에서 최대 토크 38.7kg.m의 파워를 발휘한다. 낮은 rpm 구간부터 최대 토크가 구현될 뿐만 아니라 구현되는 rpm의 영역 대가 넓어 뛰어난 응답성과 가속 성능을 지속해서 느낄 수 있고 중속, 저속 구간이 많은 도심에서 우수한 역량을 발휘하는 것이 특징이다. 더불어 경사로 저속주행 장치가 탑재되어 급경사의 도로를 저속으로 내려가고자 할 경우, 브레이크 페달 등을 조작하지 않고 차량을 저속으로 주행할 수 있게 감속시켜준다.

참고자료

• 현대자동차㈜, 〈전륜구동과 후륜구동의 차이는? 헷갈리는 자동차 구동방식 알아보기!〉, 《현대자동차㈜ 키즈》, 2019-10-16
• 〈이륜구동〉, 《네이버 지식백과》
• 쌍용자동차㈜, 〈4×4, 4WD, 4WD란? 사륜구동 자동차의 모든 것〉, 《쌍용자동차㈜ 공식 블로그》, 2017-03-20
• 타이어버즈, 〈사륜구동 자동차의 모든 것〉, 《네이버 블로그》, 2019-01-22
• 나윤석 자동차 칼럼니스트, 〈(카 인사이트) 전륜·후륜·4륜구동 장단점〉, 《매일경제》, 2017-04-24
• 김철선 기자, 〈한화에어로스페이스, '드론택시' 핵심 구동장치 개발 추진〉, 《연합뉴스》, 2021-06-14
• 이균진 기자, 〈기아 "EV6, 롱레인지 후륜구동 1회 충전 주행거리 최대 475㎞"〉, 《뉴시스》, 2021-06-10
• 박상우 기자, 〈'같은 듯 다른 4륜구동'르노삼성 QM6에 탑재된 4륜구동시스템 특징은?〉, 《엠오토데일리》, 2021-06-15

같이 보기

• 자동차
• 운전
• 바퀴
• 전륜구동
• 후륜구동
• 이륜구동
• 사륜구동

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