현가상질량

현가상질량(sprung mass)은 차량의 서스펜션에 의하여 지지되는 부분의 총 중량을 뜻한다. 즉, 현가상질량은 차량의 현가장치인 서스펜션의 윗부분에 있는 질량의 총합을 뜻한다. 피스톤, 연료탱크 등이 현가상질량에 해당하며 탑승자의 무게 또한 더해진다. 자동차는 노면이 고르지 않은 도로를 달려야 하므로 충격을 흡수하기 위한 스프링이 필요하다. 스프링이 충격을 흡수하는 역할을 하여 운전자는 편안하게 주행할 수 있고, 차량 역시 서스펜션의 상하 진동에 의해 주행시 트랙션을 확보할 수 있다. 따라서 차량은 노면 또는 주행에 의해 스프링이 작용함으로써 충격을 받는 입장이기 때문에, 현가상질량이 무거울수록 차량의 진동이 적게 되고 승차감이 좋아진다.

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관계

로드홀딩

현가상질량은 클수록 승차감이 좋아지며, 이는 곧 현가하질량을 줄이는 것과 같은 효과를 낸다. 무거운 스틸휠보다는 가벼운 알로이휠이 훨씬 승차감이 좋은 것도 이런 이유이다. 현가사질량과 현가하질량이 함께 운동하는 자동차에서는 이 둘의 비율이 변위와 회복시간을 결정하게 되다. 즉 현가상질량÷현가하질량이 값이 클수록 로드홀딩이 좋게 된다. 결국 자동차의 로드홀딩의 변수는 현가상질량과 현가하질량의 비율이 된다. 현가하질량을 줄이는 것과 현가상질량을 늘리는 것 모두 로드홀딩을 높일 수 있다.

만약 차량 중량이 $1500kg$, 현가상질량이 $1400kg$, 현가하질량 $100kg$일 때 $1400kg$ ÷ $100kg$ ＝$14$가 된다. 이 차량에 경량휠과 경량 디스크로터를 장착하여, 1개 바퀴당 $2.5kg$ 감량했을 때 $2.5kg$ × $4$=$10kg$을 경량화했다. 그러면 현가상질량은 $1400kg$, 현가하질량은 $90kg$이 된다. 따라서 이 차량의 현가상질량과 현가하질량의 비율은 $1400kg$ × $90kg$ ＝ $15.6$이 된다. 따라서 현가하질량의 $10kg$ 경량화에 따른 로드홀딩은 $1.6$만큼 향상되는 것이다.

여기서 알 수 있듯이, 로드홀딩을 높이기 위한 방법으로 현가하질량 감량만이 있는 것은 아니다. 로드홀딩은 현가상질량과 현가하질량의 비율에 따라 결정되므로 현가상질량을 증가시키는 방법도 있다. $15.6$라는 비율이 나오도록 현가하질량은 그대로 두고, 현가상질량을 증가시키려면 현가상질량은 $100kg$ × $15.6$ ＝ $1560kg$이다. 이때 차량중량 ＝ $1560kg$(현가상질량) ＋ $100kg$(현가하질량) ＝ $1660kg$이다. 결국 $1.6$만큼의 로드홀딩을 향상시키기 위한 방법은 현가하질량을 $10kg$ 줄이거나, 현가상질량을 $160kg$ 늘리는 두 가지 방법이 있다는 결론이 나온다. 이 결론을 통해 현가하질량이 현가상질량에 비해 매우 작기 때문에 현가상질량을 늘리는 방식보다 로드홀딩 향상을 위해서는 현가하질량을 줄이는 방식이 더 효율적이라는 것을 알 수 있다.

참고자료

• 〈현가하질량〉, 《나무위키》
• 〈스프링의 모든것!〉, 《지바트》
• Teinkorea, 〈스프링과 승차감〉, 《티스토리》, 2011-11-07
• 사냥꾼, 〈사냥꾼 리포트_경량화와 로드홀딩에 대한 이해〉, 《네이버 블로그》, 2014-03-04
• Black Mamba Auto, 〈경량휠 효과 및 스프링하질량에 관하여〉, 《네이버 블로그》, 2017-10-06
• Bro, 〈자동차 스프링 하중량 이란 무엇일까요?〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-29
• 정리, 송지산 기자, 〈모터사이클의 상하 움직임을 제어한다, 스프링 알아보기〉, 《한국이륜차신문》, 2021-04-12

같이 보기

• 현가하질량
• 서스펜션
• 스프링

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