사륜

사륜(四輪)은 네 개의 바퀴를 의미한다.

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사륜차

사륜차는 바퀴가 네 개인 탈 것으로 마차를 제외하면 엔진이나 전기로 작동하는 모터가 달린 탈 것들이 대부분이다. 사륜차의 대부분은 자동차 범주에 속하는 탈 것이며 대표적으로 승용차가 있다. 사륜차는 이륜차와는 달리 네 개의 바퀴가 서로 사각형의 면으로 이루어져 지탱되기 때문에 기본적으로 지형에 덜 민감하고 안정성이 높다. 또한 유선형의 바디로 공기 저항을 줄이는 것은 물론이고 탑승자를 보호하는 역할도 한다. 이 때문에 구조상 낙차는 없지만 차가 뒤집히는 전복사고가 발생할 수 있다. 사륜차의 안정성은 전고와 전폭이 좌우하는데 전고가 낮고 전폭이 넓을수록 전복 사고율이 낮다. 반대로 전폭이 좁고 전고가 높다면 무게 중심이 높아져 전복 위험이 커진다. 그래서 주행성능을 높이는 스포츠카는 폭이 넓고 전고가 낮은 편이다.

사륜 오토바이

사륜 오토바이는 네 개의 바퀴를 가진 오토바이를 말한다. 전지형차(All Terrain Vehicle, ATV)라고도 하는데 차종의 대부분이 사륜 모델이기 때문에 대한민국에서는 통칭 사발이라고 부르며 사륜 오토바이로 많이 알려져 있다. 사륜 오토바이는 특성상 노면이 거친 곳에서 타기 위해 만들어졌으나 사고방지를 위해 평평하고 정돈된 흙바닥 서킷을 준비해 놓은 곳도 많다. 또한 공도 주행을 위해서는 운전면허가 반드시 필요하다. 보통 원동기장치자전거 이상의 면허만 있으면 공도 주행이 가능하나, 만일 125cc가 넘는 전지형차를 운전하기 위해서는 이륜차로 실기를 보는 2종 소형 면허가 필요하다. 게다가 애초에 대한민국에는 공도 주행용 전지형차라는 개념 자체가 없었는데 공도 주행을 합법화하면서 전지형차에도 공도 주행용 번호판 등록과 도로용 타이어, 일부 부품 추가 등을 요구했다. 하지만 기존의 사륜 오토바이에는 적용하기가 매우 어려워 사실상 공도 주행용을 탈 수밖에 없다. 사륜 오토바이는 도시와는 달리 시골에서는 매우 유용한 교통수단이자 운송수단이 되기도 한다. 일반적인 오토바이에 비해 조작이 쉽고 고속이 아니면 상대적으로 안전하면서도 짐도 적당히 실을 수 있어 노인들도 많이 타고 다닌다. 또한 험한 지형에서의 주행 역시 비포장길이 많은 농로나 산길에서 매우 유용하기 때문에 잘 활용하면 오토바이와 1t 트럭의 중간 정도의 역할을 해줄 수 있다. 그래서 시골에서의 보급은 꾸준히 늘고 있으며, 그 결과 2종 보통 면허에서 자동변속기 한정 면허를 일반인에게 개방했던 것과 같이 원동기장치자전거 면허에서 전지형차 전용 한정 면허를 만들게 되었다. 이 면허는 대도시권에서는 시험을 치르지 않는 경우도 있지만, 반대로 지방의 군 단위 시험장에서는 응시하는 특징이 있다. 사륜 오토바이는 화물 적재도 가능하고 경운기보다 속도가 빠르고 조작이 쉽기 때문에 농촌에서의 인기가 날로 늘어나고 있다.

사륜구동

사륜구동(Four Wheel Drive, 4WD)은 엔진의 회전력을 모든 바퀴에 전달해 구동하는 방식을 말한다. 앞, 뒤 사륜을 구동시키기 때문에 험로, 경사가 급한 도로, 미끄러운 도로를 주행할 때 성능이 뛰어나다. 일반적으로 사륜구동 자동차는 기존의 엔진, 변속기, 추진축 외에 바퀴의 회전반경 차이를 보정해 주기 위한 장치인 디퍼렌셜 기어가 앞, 뒤로 장착된다. 또한, 엔진의 동력을 모든 차축과 바퀴에 전달하기 위한 트랜스퍼 케이스가 설치된다. 자동차의 전, 후륜 방식의 도력이 엔진-변속기-추진축-차동기어 및 차동제한 장치-바퀴로 전달된다면 사륜구동 방식의 엔진에서 나오는 동력은 트랜스퍼케이스를 거쳐 전후의 모든 바퀴에 배분 전달되어 구동된다. 사륜구동은 구동력 관점에서 봤을 때 이륜구동보다 노면의 그립 한계가 높아 더욱 강력한 출력을 발휘할 수 있다. 또한, 사륜구동은 이륜구동보다 코너링 포스가 높다. 코너링 포스란 자동차가 코너를 돌 때 원심력에 대항하면서 자동차의 진행 방향을 바꾸려고 하는 힘을 말한다. 코너를 빠져나오며 가속페달을 밟을 때도 어느 한 바퀴에 힘이 몰리지 않아 안정적으로 밟고 나갈 수 있다. 즉 코너 구간의 안정성은 코너링 포스와 관련이 있는데 같은 힘을 사용하더라도 사륜구동이 좀 더 안정적으로 코너를 돌 수 있다. 또한 사륜구동은 험로나 눈길에서 발진할 때 네 바퀴의 모든 힘을 끌어낼 수 있기 때문에 안정적으로 출발할 수 있으며 고속 상황에서도 안정적이다. 제동 시에는 별다른 이점을 얻지 못하며 코너링 시에도 마찬가지로 사륜구동만을 믿고 험난한 조건에서 과속할 경우, 위험에 빠질 수 있다. 극한 조건이 아닌 평소에는 사륜구동 장비로 인해 자동차가 무겁고 그에 따라 연비가 나빠지며 정비성도 나빠지게 된다. 사륜구동 방식에는 일시 사륜구동과 상시 사륜구동이 있다.

일시 사륜구동

일시 사륜구동은 파트타임 방식이라고도 하는데 운전자가 노면의 조건 등에 따라서 임의로 이륜구동과 사륜구동을 조절할 수 있는 방식이다. 일시 사륜구동 방식이라고 불리는 것처럼 항상 사륜에 동력을 배분하지는 않는다. 평소에는 이륜구동으로 운행하다가 험로 및 눈길에서 사륜구동으로 조작하는 것이다. 하지만 전륜과 후륜의 동력 비율이 50:50으로 고정되기 때문에 코너링 시에 후륜의 슬립이 일어나면서 자동차가 멈칫거리는 현상이 발생하고 동력계통에 무리가 가해지기 때문에 접지력이 비교적 높은 포장도로에서는 사륜구동의 사용할 자제할 필요가 있다. 때에 따라서는 구동력 및 견인력을 증가시키기 위해 사륜구동에서 한 번 더 감속을 하는 저속 기어를 포함하기도 한다. 일시 사륜구동 메커니즘에서 가장 핵심적인 부분은 트랜스퍼 케이스라는 부품이다. 엔진과 변속기 바로 뒤에서 동력을 받는 이 부품은 평소에는 뒷바퀴로 동력을 건네는 일 말고는 아무것도 하지 않는다. 그러다가 운전자가 사륜구동 버튼을 누르는 순간, 앞바퀴에 연결된 동력전달 축을 물린 뒤 잠가 버린다. 앞바퀴에 뒷바퀴에 똑같은 힘과 회전수를 보내는 것이다. 또한 일시 사륜구동은 사륜구동으로 인한 에너지의 손실과 소음을 감소시킨다. 하지만 앞, 뒷바퀴의 회전반경 차이가 구동축이나 변속기에 무리를 줄 수 있어 사륜구동으로 고속주행이나 마른 도로를 달리면 문제가 생길 수도 있다는 단점이 있다. 이 방식에는 구동 방식을 조절하는 레버가 달려있어 이륜구동, 사륜구동 저속모드, 고속모드를 선택할 수 있다. 사륜구동은 고속과 저속으로 분류할 수 있는데, 고속은 빗길에서 미끄럼 방지를 위해 사용되고, 저속은 진흙이나 극도로 험한 산길에서 구동력을 유지하기에 최적화되어 있다.

상시 사륜구동

상시 사륜구동은 항상 사륜구동으로 주행하는 것으로 전륜과 후륜의 동력 비율을 가변적으로 조절하게 되어 있는 방식이다. 풀타임 방식이라고도 하며 자동차 제조사마다 동력 비율 조절 방식이나 명칭은 다양하다. 유체의 압력이나 다판클러치 등으로 전륜과 후륜의 동력을 조절하는 것이 일반적이지만 아우디(Audi)의 콰트로(Quattro) 시스템처럼 기어를 이용한 기계식도 있다. 때에 따라서는 일시 사륜구동과 마찬가지로 구동력 및 견인력을 증가시키기 위해 사륜구동을 한 번 더 감속하는 저속 기어를 포함하기도 한다. 상시 사륜구동은 네 바퀴에 항상 동력을 보내는 것이 특징이다. 상시 사륜구동에서 가장 중요한 부분은 세터 디퍼렌셜이라는 것이다. 디퍼렌셜은 회전할 때 생기는 양쪽 바퀴의 회전 차를 보상하는 기구로 모든 자동차의 좌우 동력 바퀴 가운데에는 반드시 달린 물건이다. 단 기존의 것이 오른쪽과 왼쪽의 동력을 조절했다면 이번에는 앞과 뒤의 가운데에서 조절한다. 이 장치를 통해 네 바퀴에 항상 동력을 분배하면서 아스팔트도 잘 달리게 된 것이다. 또한 에너지 소비 및 소음의 문제가 있으나 바퀴의 접지력이 최적화되어 안정적인 주행이 가능하고, 미끄러짐이 줄어 주행성이 향상된다. 또한 앞, 뒤 구동력을 100:0에서 0:100까지 상황에 따라 배분하는 기술도 있다.

참고자료

• 〈사륜차〉, 《나무위키》
• 쌍용자동차, 〈ATV = 사륜 오토바이 = 전지형차〉, 《네이버 포스트》, 2018-12-11
• 〈ATV〉, 《나무위키》
• 쌍용자동차, 〈(자동차 상식) 사륜구동 자동차의 모든 것〉, 《네이버 포스트》, 2017-03-27
• 코오롱 모터스, 〈"후륜 살까? 사륜 살까?", 차 살 때 고민하는 바로 이것〉, 《네이버 포스트》, 2020-08-19
• 휠라이프, 〈"사륜구동" -자동차 구동방식 3편-〉, 《네이버 포스트》, 2017-10-26
• 〈4륜구동〉, 《위키백과》

같이 보기

• 사륜차
• 사륜구동
• 바퀴

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