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2021년 5월 25일 (화) 10:56 판
타이어(Tire)는 자동차나 이륜차 등의 바퀴 바깥 둘레에 끼워져 있는 고무이다. 고무로 만들어져 변형이 가능하고 공기를 넣어 부풀려져 있어서 자동차와 노면 사이에 접지부를 형성하고 고르지 않은 노면의 충격을 흡수한다.
목차
역사
1888년 카를 벤츠는 가솔린 차량을 발명했고 쇠로만 제작되던 바퀴는 고무를 두르고 그 속에 공기를 집어넣어 공기입 타이어가 되었다. 이때까지 딱딱한 바퀴에 익숙해져 있었던 사람들에게 공기입 타이어는 일대 혁신으로 받아들여졌다. 공기입 타이어는 1895년 처음 자동차에 적용되어 파리와 보르도를 달리는 자동차 경주에서 선보였다. 1895년 고무 타이어가 지면에 접하는 부분인 트레드를 개발했다. 두꺼운 고무로 제작되어 내부의 카카스, 브레이커를 보호하는 역할로, 트레드 타이어의 개발로 지면과의 마찰 계수가 높아졌으며 트레드는 여러 가지 형상의 패턴으로 가공되고 있다. 1913년 말, 포드는 컨베이어 벨트 조립라인을 세계 최고로 소개하면서 1차 자동차 대중화의 시작을 알렸다. 1931년 미국 듀퐁사는 합성 고무의 공업화에 성공하면서 이를 계기로 천연고무에 의존하던 타이어 공업은 질과 양에서 일대 전기를 맞이했다. 1923년에는 저압 타이어의 일종인 벌룬 타이어를 개발하여 타이어 내의 공기 압력을 낮게 하고 접지 단면적을 넓혀 각종 자동차에 사용되게 했다. 1940년에는 오일쇼크로 인해 치솟는 유가를 해결하기 위해 기존 차량의 사이즈와 무게축소 바람이 불면서 많은 자동차 제조사들이 전륜구동방식을 차량에 적용하기 시작했다. 타이어 또한 1903년 튜브리스 타이어의 양산이 본격화 되면서 타이어 중량이 감소되었고 이는 차량 연비절감으로 이어졌다. 1947년에는 고무 구조물 속에 공기를 넣는 튜브를 제거하고 타이어의 내부를 공기가 통과하기 어려운 고무로 마감한 튜브리스타이어를 개발하였고, 1949년에는 타이어 코드들이 원주방향에 대해 직각으로 배열되어 있는 래디얼 타이어를 개발하였다. 2차 세계대전 이후, 기술이 급격히 발달함에 따라 자동차의 생산도 늘어났는데, 1979년에는 주행 중 타이어가 펑크가 나더라도 타이어 교체없이 시속 80km로 주행할 수 있는 런플랫 타이어가 개발되었다. 자동차가 효율적인 운송수단에서 개인의 경제력과 자유를 상징하는 도구로서 변화하면서 사람들은 드라이빙 성능에 관심을 갖게 되었다. 타이어 기술의 발달에 따라 우수한 코너링과 주행력, 제동력을 갖춘 유에이치피 타이어가 개발되어 드라이빙 성능이 향상되었다. 2000년대에는 환경 보호에 관심이 높아짐에 따라 수소자동차, 전기자동차 등 친환경차가 개발되고 있어서, 타이어 또한 연료 효율을 높여 환경을 보호할 수 있는 상품이 개발되고 있다.[1]
구성
- 규격 표시 : 타이어 측면에 틀로 찍어서 새겨놓은 글자와 숫자 코드이다. 규격 표시는 타이어의 특성을 나타낸다.
- 트레드 : 노면과 직접 접촉하는 부분으로서, 카커스와 브레이커의 외부에 접착된 강력한 고무층이다. 트레드에 가공된 길이방향 그루브는 선회 안정성을 부여하고, 가로방향 그루브는 구동력을 전달하는데 기여한다. 트레드의 접지면적에서 그루브의 면적이 실제로 노면과 접촉하는 면적보다 클 경우를 부의 트레드라고 하는데, 겨울철이나 젖은 도로를 주행할 때는 장점이 된다. 그러나 주행 중 트레드 접지면의 변형에 의해, 부의 트레드에 밀폐된 공간이 형성될 수 있다. 이러한 밀폐된 공간이 노면에 빠르게 진입하거나 진출할 때 그루브에 공기가 채워졌다가 빠져나가는 공기 펌핑 현상이 발생할 수 있다. 이는 소음을 증가시키는 원인이 된다.
- 트레드 패턴 : 타이어 트레드의 도드라진 부분으로, 다양한 사용 환경에서 정지 마찰력을 향상시켜 준다.
- 고무 스트립 : 사이드월의 튀어나온 둥근 부분으로 타이어의 측면 충격과 마모로부터 보호한다.
- 사이드 월 : 트레드와 비드 사이의 타이어 부분이다. 카커스를 보호하는 동시에 굴신운동을 하여 승차감을 높여 준다. 사이드 월의 높이가 낮으면 타이어의 강성이 증가하므로, 조향 정밀성이 개선된다.
- 비드 : 단단한 스틸 와이어를 싸고 있는 타이어 부분으로, 타이어를 림에 고정하며 물이 스며들지 않게 해준다. 튜브리스 타이어에서는 추가로 타이어와 림 사이의 기밀을 유지시키는 기능을 한다.[2]
- 브레이커 : 트레드와 카커스의 중간에 위치한 코드 벨트로서 외부로부터의 충격이나 외부의 간섭에 의한 내부 코드의 손상을 방지한다. 고속 고부하 타이어에서는 브레이커를 여러 겹 사용한다. 브레이커 코드의 재질로는 스틸, 텍스틸 또는 아라미드 섬유가 사용된다. 브레이커 코드의 재질에 따라 스틸 타이어, 텍스틸 타이어 등으로 분류하기도 한다.
- 카커스 : 강도가 강한 코드 벨트를 겹쳐서 제작한다. 코드의 재질로는 나일론, 레이온, 폴리에스테르, 아라미드 또는 스틸이 사용되고, 타이어의 골격을 형성하는 중요한 부분으로서, 전체 원주에 걸쳐서 안쪽 비드에서 바깥쪽 비드까지 연결된다. 타이어가 받는 하중을 지지하고 충격을 흡수하고 공기압을 유지시켜주는 기능을 한다. 주행 중 굴신운동에 대한 내피로성이 강해야 한다.[3]
종류
구조별
바이어스 타이어
바이어스 타이어의 바이어스 구조는 건설차량용 타이어, 농경용 타이어, 산업차량용 타이어 제작에 적용되고 있다. 바이어스 타이어의 카카스는 1플라이(PLY)씩 서로 번갈아 코드의 각도가 다른 방향으로 엇갈려 있는 타이어이다. 따라서 교차하는 코드의 각도가 지면에 닿는 부분으로부터 원주방향으로 40도 전후로 되어 있고 카카스와 벨트는 나일론 재질을 사용한다. 주행 시 타이어 트레드의 변화는 타이어에 하중이 부과되고 코너링과 같은 선회에서 트레드의 움직임이 심하기 때문에 발열이 많고 마모에 불리하다. 그러나 하중에 잘 견디기 때문에 비포장도로용, 대형차량용으로 적합하며 주행 시 유연성과 승차감이 좋은 것이 장점이다.[1]
다이애거널 타이어
다이애거널 타이어는 카커스 코드의 배열각도가 타이어 트레드 중심선에 대해 약 26도에서 40도 정도인 타이어이다. 일반적인 용도의 경우에는 약 35도에서 38도인 경우가 대부분이고 스포츠카의 경우 약 30도에서 34도 정도가 대부분이다. 코드각이 크면 타이어가 부드럽지만 측면 안정성이 약하다. 반대로 코드각이 작으면 딱딱하기는 하지만 측면 안정성이 양호하고 선회 속도를 높일 수 있다.[4]
래디얼 타이어
래디얼 타이어의 래디얼 구조는 승용차용 타이어, 소형트럭용 타이어, 트럭 또는 버스용 타이어 제작에 적용되고 있다. 래디얼 타이어는 코드가 타이어의 원주방향에 대해 직각으로 배열되어 있는 타이어이다. 이러한 코드의 특성으로 인해 바이어스 타이어보다 편평비를 낮출 수 있고, 횡방향 강성이 크기 때문에 발진성, 가속성, 조정성, 선회성, 안정성이 우수하며 고속주행에 적합하다. 레디얼 타이어는 스틸 재질의 벨트를 사용하며 주행 시 타이어 트레드의 변화를 보면, 코너링 시에도 트레드와 도로의 접촉면적의 변화가 없는 것을 알 수 있다. 래디얼 타이어는 승용차에 많이 이용되고 트레드부의 강성이 높아 코너링 시 쉽게 미끄러지지 않으며, 회전저항이 낮은 것이 강점이다.[1] 또한 카커스 코드의 배열각도가 타이어 트레드의 중심선에 대해 90도인 타이어이지만, 브레이커 층의 코드각은 0도에서 20도 정도가 대부분이다. 브레이커 코드가 철선일 경우, 스틸 래디얼 타이어이고 섬유계일 경우에는 텍스틸 래디얼 타이어라고 불린다. 래디얼 타이어의 사이드 월은 압축되지만, 변형은 주로 굴신영역으로 제한되며 바이어스 타이어에 비해 브레이커 층이 강화되어 있기 때문에 저속에서는 바이어스 타이어에 비해 변형이 적기 때문에 노면과의 접촉성이 개선된다. 고속에서는 부드러운 카커스 층이 스프링 작용을 하기 때문에 바이어스 타이어에 비해 전동저항이 적다.[4]
튜브 타이어
튜브 타이어는 공기의 누설을 막기 위한 얇은 고무 튜브로서, 상용자동차 및 이륜차 또는 스포크 휠이 장착된 자동차 등에 사용되고 있다. 반면에, 튜브리스 타이어는 부틸로 만들어 공기가 새지 않는 고무막을 튜브 대신에 타이어의 안쪽 내벽에 직접 접착한 타이어이다. 튜브리스 타이어는 공기가 새는 것을 방지하지만 시간이 경과함에 따라 공기분자의 확산 손실에 의해 타이어 공기압은 점점 낮아진다. 더불어 질소분자가 공기분자보다 더 크기 때문에 공기 대신에 질소만을 주입할 경우에는 이론적으로 확산손실을 감소시킬 수 있다. 그러나 공기그이 76.8%wt%가 질소라는 점을 고려할 때 큰 영향을 미치지 않으며 휠 림에 설치된 공기밸브도 공기가 누설되지 않도록 조립되어 있어야 한다. 튜브리스 타이어의 장점은 튜브와 타이어 간의 마찰이 없어서 열의 발생이 적고 무게가 가벼우며 조립하기 쉽다는 장점이 있다.[4]
계절별
겨울용 타이어
겨울용 타이어는 승용차용 타이어, 소형트럭용 타이어, 트럭 또는 버스용 타이어 등 그 용도가 광범위하게 사용되며, 강설지역 에서의 겨울용 타이어 사용은 필수적이다. 일반적으로 겨울용 타이어의 트레드는 미세한 블록으로 나뉘어져 있고, 이것은 러그형의 구동력과 리브형의 옆미끄럼 방지의 장점을 각각 취하여 눈 위에서 주행 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 설계된다. 고무 배합 기술의 진보에 따라 겨울용 타이어 재료는 아무리 추운 저온에서도 부드럽고 말랑말랑하여 눈이나 얼음에 밀착될 수 있도록 특수한 고무를 사용한다. 이 고무는 섭씨 7도 이하에서도 딱딱해지지 않고 유연하여 그립감을 유지하도록 특수 배합되어 있다. 겨울용 타이어의 종류는 크게 스터드 타이어와 스터드레스 타이어로 나뉜다.
- 스터드 타이어 : 겨울용 타이어의 구동력, 제동력을 높이기 위해 타이어에 금속 스터드 핀을 박아 넣어 빙결 노면에서 주행성능을 높인 것이 스터드 타이어입니다. 스터드 타이어를 이용할 때는 트레드에 단단히 고정되면서 트레드를 손상시키지 않는 형상을 갖는 스터드 핀이 트레드 평면과 항상 적당한 정도로 돌출해 있도록 관리해야 한다.
- 스터드레스 타이어 : 스터드 타이어가 설로, 동결로에서 뛰어난 성능을 발휘하는 반면, 스터드 핀에 의한 도로 파손이 야기됩니다. 스터드레스 타이어는 스터드 핀을 사용하지 않고 미끄러지기 쉬운 설로나 동결로에서 주행 성능을 최대한 높인 타이어이다.[1]
여름용 타이어
여름용 타이어는 눈이 오지 않는 시기인 봄, 여름, 가을에 사용하는 타이어로서 고속주행에 따른 소음 및 승차감, 조종 안정성에 초점을 맞춘 타이어로 가장 널리 사용되고 있는 타이어이다. 일반적으로 별도의 지침이 없는 한 여름용 타이어는 일반 타이어를 의미한다.[1] 또한 여름용 타이어는 기온 적응성이 좋아야 하고 높은 주행속도 친화성을 가지고 있어야 한다. 더불어 타이어와 노면 간의 높은 접촉성, 수막현상에 대한 우수한 적응성, 낮은 전동저항 및 높은 안락성, 조향 정밀성 및 안정성과 내구성을 갖추고 있어야 한다.[4]
사계절용 타이어
사계절용 타이어는 적설기간이 짧은 지역에서 여름용과 겨울용 타이어를 교체하는 어려움을 해소하기 위하여 트레드에 커프를 여름용 타이어보다 더 많이 설계한 타이어를 의미한다. 커프는 트레드 형상의 일부로 타이어의 트레드면에 얇은 홈을 넣은 것을 의미하며, 타이어가 가류용 금형에 칼 모양의 것을 장치하여 가류하게 된다. 커프가 트레드에 조각되어 있는 이유는 제동 성능을 좋게 하거나 옆 미끄럼 방지의 효과를 높이기 위함이다.[1]
런플랫 타이어
런플랫 타이어는 주행 중 손상에 의해 타이어 내의 공기압이 제로가 되어도 80km/h의 속도로 일정거리 이상 주행이 가능한 타이어이다. 기존 런플랫 타이어보다 무게를 줄이고, 안전성은 물론 승차감과 소음 등을 크게 개선한 3세대 런플랫 타이어 기술로 일반 타이어와 같은 편안함을 느낄 수 있다. 또한 노면과의 마찰로 발생하는 열을 제어하는 타이어 발열을 효과적으로 개선했으며, 삼중 트레드 블록을 적용해 고속 주행에 적합한 뛰어난 코너링 성능을 갖추었다.[1]
각주
참고자료
- 한국타이어앤테크놀로지㈜ 공식 홈페이지 - https://www.hankooktire.com/kr/
- 〈타이어〉, 《네이버 지식백과》
- 〈타이어의 구조〉, 《네이버 지식백과》
- 행복남, 〈타이어의 종류〉, 《티스토리》, 2019-03-10
같이 보기
