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2022년 9월 20일 (화) 12:05 기준 최신판
휠(wheel)이란 바퀴 중에서 고무 재질인 타이어의 안쪽을 받쳐주는 금속제 부품을 뜻한다.[1]
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목차
개요[편집]
휠은 타이어와 함께 차량의 하중을 지지하고 차체의 구동력과 제동력을 노면에 전달하는 역할을 하는 자동차와 땅을 연결하는 중요한 부분이다. 휠은 자동차의 무게를 감당하고 타이어를 지지하는 중요한 역할과 함께 외관을 결정하는 중요한 디자인적 이미지도 가지고 있다. 휠은 제조 방식에 따라 주조 방식과 단조 방식으로 나누어진다. 주조방식의 경우 액체 상태의 알루미늄 합금을 형틀에 넣어 만드는 방식이다. 단조 방식은 다양한 디자인과 높은 강도를 유지할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 경제성이 떨어져 주조보다 가격이 3배가량 비싸다. 피치 중심 직경은 볼트 구멍의 중심에서 원형 직경을 의미한다. 단위는 밀리미터(mm)를 쓰며 볼트 구멍 수와 함께 표기된다. 이 수치가 맞지 않으면 휠 장착이 불가능하다. 피치 중심 직경 변환 스페이서라는 부품을 통해 수치가 맞지 않아도 휠을 장착할 수는 있지만 정말 마음에 드는 휠이라서 꼭 장착해야 하는 경우가 아니면 안정성을 고려할 때 추천하지는 않는다.[2]
역사[편집]
1400년대부터 1900년대 초기에 등장한 목재 휠을 살펴보면 초기 목재 휠은 나무를 그대로 사용했으나 고무가 실용화되면서 목재 휠 테두리에 통고무를 덧대는 등의 대책이 강구되었다. 그리하여 나중에는 바퀴에서 휠과 타이어를 분리하는 결과를 낳게 된다. 1880년대에 등장한 와이어스포크휠(wire spoke wheel) 같은 경우 1886년 카를 벤츠(Karl Friedrich Benz)의 모터바겐(Motorwagen)에는 자전거 휠과 같이 가는 여러 개의 스포크가 붙은 휠이 장착되었다. 목재 휠보다 매우 가벼웠으나, 자동차의 속도가 점점 빨라지면 휘거나 파손되어 스포크의 개수가 많아지고 교차하는 등의 변화를 거치게 된다. 1935년에 등장한 디스크 휠 같은 경우 철판을 프레스로 성형해 용접한 것으로 제작이 쉽고 저렴해 대량 생산에 적합한 휠이다. 1917년에는 증기자동차 메이커인 로코모빌(Locomobile)이 디스크 휠을 처음 채용하기 시작하였고 1935년경부터 일반적으로 사용되었다. 1950년대에 등장한 알루미늄 휠을 살펴보면 알루미늄 휠은 가볍고 충격 흡수 능력이 강하며 열전도율이 높아 브레이크에서 발생하는 열을 빨리 식혀 준다. 최초의 알루미늄 휠은 1924년 아름다운 자동차를 만들기로 유명한 부가티(Bugatti)에서 최초로 경주용 자동차 35 타입 레이서에 알루미늄 휠을 장착했다. 이후 합금 기술의 발달에 따라 널리 사용되었고 오늘날 대부분의 승용차에 알루미늄 휠이 장착되고 있다. 1960년대에 등장한 마그네슘 휠 같은 경우를 살펴보면 철과 알루미늄보다 월등히 가벼운 마그네슘 휠은 1958년 로터스(Lotus)의 설립자인 콜린 채프만(Colin Chapman)이 착안해 로터스 타입 15, 16에 채용한 것이 시작한 것이 시초이다. 1960년대에 들어 일반 양산 차에도 마그네슘 휠의 장착이 활발해졌지만, 제조공정이 까다롭고 비싸기 때문에 일반화되기는 어려운 점이 남아있다.[3] 이렇듯 나무로 만들어진 휠로부터 시작해 이후 쇠로 된 휠을 사용하면서 자동차 휠의 발전이 시작되었고, 2000년대 초반까지 쇠로 된 휠을 사용하다가 이후 튼튼함과 가벼움을 동시에 갖춘 알루미늄 휠이 등장했다. 10여 년 전까지만 해도 스틸 재질의 순정 휠이 대다수였으나, 최근에는 스틸 휠에 비해 가벼우면서도 강성, 열 발산 능력이 뛰어난 경합금의 알루미늄 휠로 일반화되고 있다.[2]
특징[편집]
구조[편집]
휠(wheel)의 기본구조는 타이어가 장착되는 림(rim), 허브(hub)용 구멍과 체결용 볼트구멍이 가공되어 있는 휠디스크로 구성된다. 휠디스크는 스파이더(spider)와 스포크(spoke)로 대체가 가능하다. 휠은 강판으로 강화시킬 수 있으며 경합금으로도 제작되고 있다. 특히 경합금은 중량이 가벼우며, 방열성이 우수하기 때문에 브레이크 환기에도 효과적이다. 휠의 기능은 타이어와 차량의 하중을 차지하며 구동력, 제동력, 횡력 등의 힘을 노면에 전달하는 역할을 맡고 있다. 따라서 직경이 크고 경량일수록 효율성이 높다. 강성과 탄성이 클 경우 노면에서 충격을 견디기에 더욱 효과적이다. 빠른 속도로 오래 주행하는 자동차의 특성상 타이어에 열이 가해지는 경우가 많은데 이러한 열을 발산하기 위해 방열성이 높은 휠일수록 좋다.[2]
소재[편집]
휠은 소재에 따라 크게 3가지로 구분된다. 강철 소재의 스틸 휠(Steel Wheel), 알루미늄 소재의 알루미늄 알로이 휠(Aluminum alloy Wheel), 알로이 휠과 같은 소재지만 제작 공법이 상이한 플로우 포밍 휠(Flow Forming Wheel)으로 구분할 수 있다. 이 밖에도 단조 알루미늄 휠, 마그네슘 합금 휠, 카본 파이버 휠 등이 있지만 일반 승용차에서는 사용되고 있지 않다.[4] 알로이(alloy)는 합금이라는 뜻으로, 90% 이상의 알루미늄에 규소와 마그네슘, 티타늄 등의 금속을 혼합해 만들어진다. 알루미늄 휠은 스틸 휠보다 열전도율과 충격 흡수력이 뛰어난 데다 중량도 스틸 휠의 33% 정도여서 무게 감소에 영향을 미친다. 알로이 휠은 만드는 방식에 따라 단조 휠(포지드 휠)과 주조 휠(캐스팅 휠)로 구분 짓는다. 먼저 단조 휠은 알루미늄합금 덩어리를 가열한 뒤 다시 압력을 가해 원하는 형태로 제작한다. 일반적으로 예전 대장장이들이 칼을 만드는 방식을 생각하면 이해하기 쉽다. 실제 일본도(日本刀)는 예부터 단조 방식으로 만들어졌다. 또한 유명 명품 휠의 제조 방식으로도 잘 알려져 있다. 정밀도와 함께 높은 기술력이 요구돼 가격이 비싼 편이다. 그러나 생산 설비와 복잡한 공정 상 다양한 디자인의 제약이 뒤따르는 것이 단점이다. 한편, 보통 단조 휠이 주조 휠보다 내구성이 뛰어난 것으로 알려져 있지만 제조 방식이 내구성 전체에 영향을 미치는 것은 아니다. 국내 자동차 휠 전문가는 "내구성에 있어 중요한 것은 휠의 두께"라며 "보통 주조 휠이 단조 휠보다 두껍게 제작되는 만큼 내구성을 가지고 우위를 말하기는 어렵다"고 설명한다.[5]
훨 얼라인먼트[편집]
휠 얼라인먼트는 타이어가 틀어졌을 때 이를 가지런히 정렬하는 교정 작업이다. 자동차 주행 중 발생하는 마찰, 중력, 원심력 등 모든 힘을 균형 있게 조절, 차량 운행 최적의 상태로 만들어 주는 역할을 한다. 휠 얼라인먼트 점검을 소홀히 할 경우 타이어의 편마모, 자동차 연비의 저하, 핸들의 불안정함과 떨림 등의 문제가 발생할 수 있다. 얼라인먼트 체크 주기는 일반적으로는 계절의 변화에 따라 6개월에 한 번, 또는 최소 1년에 한 번 정도인데 평소 자신의 주행 습관에 따라, 차량 쏠림이나 핸들의 떨림을 느낀다면 점검을 하는 것이 좋다.[6]
종류[편집]
디스크휠[편집]
타이어를 유지하는 림과 자동차의 허브에 부착하는 디스크를 함께 부르는 이름이 바로 디스크휠(disk wheel)이다. 주로 강판을 이용하여 제작되어, 중량이 가볍고 방열성이 우수하다는 장점이 있다. 구조가 간단하기 때문에 대량생산 시 용이하여 다양한 자동차에 널리 사용되고 있다. 최근에는 강성이 높은 알루미늄이나 마그네슘 등 경금속 합금을 소재를 이용해 더욱 가볍고 내구성이 좋은 다양한 디스크휠이 생산되고 있다.
스파이더휠[편집]
스파이더휠(spider wheel)은 림과 허브를 방사선 상으로 연결된 것을 말한다. 림 지지대가 부착되어 있어 강성이 높다. 또한 지지대 사이의 거리가 넓어 브레이크 냉각효과가 뛰어나다. 이러한 특징으로 큰 지름의 타이어도 쉽게 장착이 가능하여 대중적으로 많이 사용되고 있다. 디스크휠이 승용 자동차나 경트럭에 주로 사용된다면, 스파이더휠은 대형 차량이나 특수 차량에 주로 사용된다.
스포크휠[편집]
림과 허브를 강철선으로 연결한 스포크휠(spoke wheel)은 스파이더휠과 마찬가지로 냉각효과가 우수하다. 또한 방사선상으로 림 지지대가 있어 강성이 크고 중량이 가벼우며 충격을 완화하는데 효과적이다. 하지만 가격이 비싸고 타이어의 구조가 복잡하여 관리에 어려움이 있다. 마차의 수레바퀴를 본떠 만든 휠로 대다수 기본 순정 알루미늄 휠에 적용된 형태이다. 굵직한 5~7개의 스포크로 이루어져 있는데 무게가 가벼워 내구성이 좋고, 주로 중소형 차량과 스포츠카, 이륜차에 장착되고 있다. 가격도 가장 저렴하여 많은 운전자가 손쉽게 선택하여 사용하는 기본형이다.
기타[편집]
- 디쉬타입 (dish) : 말 그대로 접시처럼 생긴 디자인 형태다. 디쉬 타입 휠은 외부 공기가 통하는 부분이 스포크 타입에 비해 좁아 브레이크 냉각 기능이 떨어지지만, 공기 저항은 덜 받는 장점이 있다.
- 메쉬타입 (mesh) : 스포크 타입보다 가는 바퀴살이 거미줄이나 그물 모양으로 복잡하게 뻗은 형태이다. 바퀴살의 구조적 특징으로 차량이 받는 충격과 하중을 분산 시켜 내구성이 좋지만, 복잡한 휠의 형태를 관리하기 어렵다는 단점이 있다.
- 핀 타입(pin) : 일반적인 스포크 타입과 가장 유사한 형태지만, 10개 이상의 스포크로 제작되어 고급 세단 차량에 주로 장착된다. 고급 소재로 정교하게 제작되는 만큼 가격대가 높다.
- 에어로타입 (Aero) : 앞선 휠들이 직선 형태의 디자인으로 제작되었다면, 에어로 휠은 공기저항을 최소화하기 위해 곡면을 강조한 형태다. 공기 저항을 덜 받고, 연비 감소 효과를 확인할 수 있어 최근 친환경자동차에 많이 적용되고 있다.[7]
관련 용어[편집]
- 직경 : 휠의 테두리의 지름을 인치로 표시한 것을 말한다. 휠 인치는 올릴 수도 있고 내릴 수도 있는데, 차종에 따라 한계치가 있으므로 구매 전에 가장 먼저 확인해야 한다. 1인치는 2.54cm로 20인치는 직경 50.8cm 정도의 휠이라고 생각하면 된다.
- 림 폭 : 휠을 바로 옆에서 보았을 때 폭을 말한다. 림 폭의 단위는 인치를 사용하는데, 대부분 림 폭을 'j'라고 표기하다. 일반적으로 0.5인치 단위로 나뉘며 이 수치가 클수록 휠의 폭이 넓어지기 때문에 두꺼운 타이어도 장착할 수 있다. 일반적으로 자동차마다 적절한 크기가 있기 때문에 너무 굵지도 가늘지도 않은 것이 좋다. 너무 두꺼울 경우 휠이 차체에 간섭하는 상황이 발생할 수 있고, 안정적인 주행에 방해가 될 수도 있기 때문이다.
- 인 세트 : 림 폭의 중심 부분에서 허브까지의 거리를 나타내며 단위는 밀리미터로 표기한다. 휠 장착 시 반드시 알아둬야 할 규격 중 하나이기 때문에 잘 알아보고 사는 것이 좋다. 볼트 구멍 수는 휠을 차체에 장착할 때 허브에 고정하기 위한 볼트 구멍 수를 나타낸다. 경차와 소형차는 4홀(h), 승용차는 5홀, 대형 스포츠 유틸리티 차량은 6홀을 사용하는데 아주 드물게 3홀을 쓰는 차도 있다.[8]
- 옵셋 : 휠의 중심선에서 휠이 허브에 닿는 면까지의 거리를 나타낸다. 옵셋이 큰 휠과 옵셋이 작은 휠을 같은 차에 바꿔 끼우면 옵셋이 작은 휠이 차 바깥쪽으로 더 튀어나가게 된다.[9]
고려사항[편집]
휠을 선택할 때 디자인을 위주로 선택하게 되는 경우가 많다. 신발을 고를 때 쿠션감과 착화감을 고려하는 것처럼, 휠을 선택할 때에도 디자인 외에 다른 부분도 함께 고려해야 한다. 예를 들어 스포츠 유틸리티 차량(SUV)이나 미니밴(minivan)은 승용차보다 중량이 무거운 특징을 지니고 있다. 따라서 승용차에 사용하는 경량 휠을 사용할 경우, 외부 충격으로 인해 파손과 변형의 우려가 있다. 타이어에 하중지수, 사이즈, 폭 등이 표시된 것처럼 휠에도 하중지수, 림 폭, 옵셋, 제조사 등의 정보가 표시되어 있는데 제품을 선택하기 전에 반드시 내 차에 맞는 휠인지 확인해야 한다. 특히 지름과 옵셋 폭을 정확하게 알고 선택해야 한다. 자동차 휠을 디자인을 완성하는 요소 중 하나라고 생각할 수 있다. 하지만 휠의 축들은 자동차의 하중을 견뎌내는 역할과 함께 승차감과 연비, 타이어 관리에도 영향을 미치는 부품이다. 따라서 휠을 선택할 때에는 겉으로 보이는 디자인적인 요소 외에 내 차를 잘 보호할 수 있고 성능을 향상해 줄 수 있는 제품을 따져 보고 고르는 것이 좋다.[10]
각주[편집]
- ↑ 〈자동차/휠〉, 《나무위키》
- ↑ 2.0 2.1 2.2 MCARFE, 〈자동차 휠의 구조와 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-03-02
- ↑ 최고관리자, 〈자동차 휠의 발전사〉, 《Horseless Vehicle》, 2017-07-16
- ↑ 바름정비, 〈자동차의 완성 '휠'에 대한 모든 것!〉, 《네이버 포스트》, 2018-03-14
- ↑ 김성윤 기자, 〈자동차 휠, 주조와 단조의 차이는?〉, 《오토타임즈》, 2014-08-15
- ↑ 굳맨, 〈놓치기 쉬운 타이어 점검! 휠 얼라인먼트의 모든 것〉, 《쌍용자동차 공식 블로그》, 2017-05-18
- ↑ 〈타이어만큼 중요한 자동차 휠에 대한 모든 것〉, 《불스원 공식 블로그》, 2020-11-06
- ↑ 국토교통부, 〈자동차 휠 교체 시 알아야 할 용어 5가지〉, 《네이버 블로그》, 2020-10-12
- ↑ 320Nm, 〈자동차 휠 사이즈에 대해 알아봅시다〉, 《한국지엠 톡 블로그》, 2010-04-12
- ↑ 금호타이어, 〈자동차 휠의 역할과 선택 방법〉, 《금호타이어 공식 블로그》, 2017-09-14
참고자료[편집]
- 〈자동차/휠〉, 《나무위키》
- 320Nm, 〈자동차 휠 사이즈에 대해 알아봅시다〉, 《한국지엠 톡 블로그》, 2010-04-12
- 김성윤 기자, 〈자동차 휠, 주조와 단조의 차이는?〉, 《오토타임즈》, 2014-08-15
- MCARFE, 〈자동차 휠의 구조와 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-03-02
- 굳맨, 〈놓치기 쉬운 타이어 점검! 휠 얼라인먼트의 모든 것〉, 《쌍용자동차 공식 블로그》, 2017-05-18
- 최고관리자, 〈자동차 휠의 발전사〉, 《Horseless Vehicle》, 2017-07-16
- 금호타이어, 〈자동차 휠의 역할과 선택 방법〉, 《금호타이어 공식 블로그》, 2017-09-14
- 바름정비, 〈자동차의 완성 '휠'에 대한 모든 것!〉, 《네이버 포스트》, 2018-03-14
- 국토교통부, 〈자동차 휠 교체 시 알아야 할 용어 5가지〉, 《네이버 블로그》, 2020-10-12
- 〈타이어만큼 중요한 자동차 휠에 대한 모든 것〉, 《불스원 공식 블로그》, 2020-11-06
같이 보기[편집]
