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주파수 감응형 댐퍼
주파수 감응형 댐퍼(Frequency sensitive damper)는 도로 상태에 따라 타이어에 다르게 전달되는 주파수 영역에 대응하여 쇼크업소버의 감쇠력을 변경하는 장치이다. 거친 노면이나 요철이 있는 도로를 주행할 때 댐퍼의 감쇠력을 저감하여 부드럽고 편안한 승차감을 느낄 수 있으며, 코너링을 하는 상황에서는 감쇠력을 일정하게 유지하여 차량의 거동이 안정화될 수 있도록 작동한다.
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상세[편집]
주파수 감응형 댐퍼는 노면 입력을 가장 효율적으로 제어할 수 있는 댐퍼이다. 과속방지턱이나 굴곡이 심한 노면 등 차량이 다소 큰 모션으로 움직이는 조건에서는 적절히 설정된 감쇠력을 발생시켜 안정감을 제공하고, 거친 아스팔트나 콘크리트, 날카로운 임팩트 노면 등을 지날 때는 인장 감쇠력을 낮춰 안락함을 보장해 준다. 핵심 부품인 주파수 컨트롤 유닛(Frequency Control Unit)을 댐퍼 내부에 구성함으로써 저주파(느리고, 큰 스트로크) 작동시에는 파일럿 챔버의 입력을 빠르게 높이고, 고주파(빠르고, 작은 스트로크) 작동 조건에서는 파일럿 챔버 내의 압력 상승을 지연시킴으로써 전자제어시스템 없이 노면으로부터 입력되는 작동 주파수에 감응하여 감쇠력을 가변 시킬 수 있도록 설계되었다.
차량 및 부품 개발은 엔지니어링의 영역이고, 훌륭한 엔지니어링은 언제나 가성비적인 측면에서 타당성이 확보되어야 한다. 이러한 관점에서, 주파수 감응형 댐퍼는 눈앞으로 다가온 전기자동차 시대에 합리적인 제품 가격으로, 최상의 승차감을 제공해 줄 수 있는 해결책이 될 것으로 사료된다. 수많은 원리 시험과 실차 평가를 통해 성능의 기반을 다지고, 혹독한 품질 평가를 거쳐 생산된 주파수 감응형 댐퍼가 앞으로 더 많은 전기차 사용자들에게 안락하고 편안한 승차감을 경험시켜 줄 것이다.[1]
원리[편집]
쇼크업소버라고도 불리는 댐퍼는 오일을 채운 통 안에 작은 구멍이 뚫린 피스톤을 넣은 구조인데, 구멍의 크기에 따라 피스톤의 상하 움직임이 빠르거나 느려지며 노면의 충격은 물론 한번 눌린 스프링이 계속 늘었다 줄었다를 반복하는 것을 막아주는 역할을 한다. 주사기를 떠올리면 이해가 쉬운데, 바늘구멍이 클 수록 더 쉽게 움직이는 것처럼 메인 밸브의 오일 통로가 좁을수록 감쇠력이 커지는 효과가 있다.
일반적임 댐퍼는 하나의 통로만 있어 상하 움직임의 길이(주파수)와 상관 없이 일정한 감쇠력을 갖는데, 주파수 감응형 댐퍼는 메인 밸브와 함께 주파수에 따라 변화하는 압력으로 닫히고 열리는 밸브가 하나 더 있다고 생각하면 이해가 쉽다. 예컨대 차가 과속방지턱을 넘을 경우 그 높이만큼 바퀴가 크게 위아래로 움직이지만, 이 경우 주파수 반응 밸브를 잠가 감쇠력을 높여 흔들림이 줄어든다. 반대로 댐퍼가 짧게 움직일 경우 주파수 반응 밸브가 열리며 부드럽게 바뀐다. 이를 통해 노면 상태가 좋을 때는 물론 거친 노면에서도 차체에 전달되는 진동이 줄어들고, 큰 충격을 받게 되더라도 차가 위아래로 계속 흔들리는 여진을 빨리 잡아주게 된다. 이렇게 효과적으로 진동을 흡수하면 타이어에서 생긴 공명음까지 줄어들어 전반적으로 조용한 차를 만들 수 있다.[2]
전기차 적용 사례[편집]
현대 아이오닉6(Hyundai IONIQ 6)에 적용된 주파수 감응형 고성능 댐퍼는 겉보기에는 내연기관 자동차에 적용한 것과 같은 부품이지만, 최적화를 위해 내부 구조를 다르게 개발했다. 일반적으로 쇼크업소버는 요철을 지나거나 코너를 돌 때 차가 위아래로 흔들리는 현상을 잡아주는 역할을 한다. 이때 동급 내연기관차보다 훨씬 무거운 전기자동차는 중량에 의해 위아래로 움직이는 에너지가 커서 기존의 유압 쇼크업소버로는 움직임을 제어하는 데 한계가 있기 때문이다. 이럴 경우 고속도로 이음매를 빠르게 지날 때 차가 위로 뜨거나 허둥대는 것처럼 안정적이지 않다는 느낌을 받을 수 있다.
아이오닉6에 적용된 주파수 감응형 고성능 댐퍼는 기존 쇼크업소버의 피스톤 로드 내부에서 쇼크업소버 움직임의 속도를 제어하는 고정 밸브 아래로 주파수 감응형 밸브를 추가한 구조다. 아울러 기존 피스톤 로드 내부의 오일이 주파수 감응형 밸브의 챔버(내부공간)로 이동할 수 있도록 새로운 유로를 적용했다. 그 결과, 저주파 거동이 발생할 때 감쇠력을 추가로 높여주는 효과를 구현할 수 있다.
주파수 감응형 밸브는 진동의 주파수에 맞춰 감쇠력을 조절해 서스펜션 스프링이 압축됐다가 다시 늘어날 때의 리바운드 현상을 효과적으로 제어한다. 즉 아이오닉6에 적용된 주파수 감응형 고성능 댐퍼은 승차감과 핸들링 성능을 동시에 높이기 위해 개발한 부품으로, 전기자동차인 아이오닉6의 승차감과 주행성능에 최적화하기 위해 주파수 감응형 밸브를 설정하고, 고정 밸브를 보완하는 형태로 다듬었다. 아이오닉6는 아이오닉5보다 민첩한 핸들링과 고속에서의 안정적인 승차감을 갖추는 게 목표였으며, 이 과정에서의 차의 조작 반응이 느려지거나 승차감이 너무 거칠어지면 두 밸브의 균형을 조절하며 최적점을 찾아가는 방향으로 개발했다.[3]
각주[편집]
- ↑ 백광덕, 김무권, 김규도, 정우진, 〈전기차 특화 Smart Frequency Damper (주파수 감응형 댐퍼)〉, 《한국자동차공학회》, 2022-11
- ↑ 현대자동차, 〈전기차는 무겁다, 그런데 그것이 꼭 단점만은 아니다〉, 《브런치스토리》, 2024-04-17
- ↑ HMG저널, 〈아이오닉 6의 이상적인 승차감은 어떻게 탄생했을까? - 아이오닉 6의 승차감을 완성한 담당 연구원에게 비결을 물었다.〉, 《브런치스토리》, 2022-10-27
참고자료[편집]
- 제임스 앳우드(James Attwood), 〈스포티한 고급 감성, 기아 EV6 GT-라인〉, 《오토카코리아》, 2021-10-17
- HMG저널, 〈아이오닉 6의 이상적인 승차감은 어떻게 탄생했을까? - 아이오닉 6의 승차감을 완성한 담당 연구원에게 비결을 물었다.〉, 《브런치스토리》, 2022-10-27
- 백광덕, 김무권, 김규도, 정우진, 〈전기차 특화 Smart Frequency Damper (주파수 감응형 댐퍼)〉, 《한국자동차공학회》, 2022-11
- 장대한 기자, 〈신형 싼타페가 ‘박시’ 스타일링을 택한 3가지 이유 (현장에서)〉, 《시사오늘》, 2023-08-10
- 최동훈 기자, 〈신형 싼타페 세계 최초 공개…현대차 “중형SUV 독보적 입지 확보”〉, 《매일일보》, 2023-08-10
- 김한솔 기자, 〈‘착한 가격 동결’ 테슬라 신형 모델3, 어디가 업그레이드됐나?〉, 《탑라이더》, 2024-01-16
- 윤지수 기자, 〈제네시스 신형 G80, 주목할 만한 6가지 특징은?〉, 《탑기어코리아》, 2024-03-08
- 현대자동차, 〈전기차는 무겁다, 그런데 그것이 꼭 단점만은 아니다〉, 《브런치스토리》, 2024-04-17
같이 보기[편집]
