현가하질량

현가하질량(unsprung mass)은 서스펜션의 스프링보다 아래에 위치한 휠과 타이어 등을 포함하는 구조물의 무게를 뜻한다. 즉, 현가하질량은 차량의 현가장치인 서스펜션의 아랫부분에 있는 질량의 총합을 뜻한다. 현가하질량이 줄어들면 불필요한 진동이 감소하기 때문에 주행성능 개선에 도움을 준다. 또한 바퀴의 관성이 적어지고 타이어의 접지력이 높아지며 핸들링 성능과 승차감이 향상된다. 반대말은 현가상질량이다.

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범위

현가하질량의 정확한 범위에 대한 의견은 엔지니어와 연구자에 따라 다르다. 하지만 기본적으로 휠과 타이어, 서스펜션의 로어암, 브레이크, 너클과 허브, 스태빌라이저, 리지드액슬, 토션빔 등과 같은 부품들에 대해서는 입을 모아 현가하질량에 해당한다고 인정하는 편이다. 반면 드라이브 샤프트와 스프링 및 쇼크업소버에 대해서는 절반정도의 부위만 현가하질량에 해당한다고 인정하는 편이다.

효과

감소

자동차를 개발할 때 현가하질량을 감소시키는 가장 큰 이유는 현가상질량을 늘리는 방식보다 현가하질량을 감소시키는 것이 훨씬 효율적이기 때문이다. 현가하질량은 현가사질량에 비해 매우 작기 때문에 같은 효과를 보려면 엄청난 증량을 해야 하고, 그에 따라 가속 및 감속 능력의 저하는 물론이며 연비에서도 손해를 볼 수 있다. 현가하질량 감소의 가장 큰 효과는 로드홀딩의 향상이다. 현가하질량이 작으면 현가상질량으로 만들어지는 중력이 현가하질량을 누르는 효과, 즉 가속도가 상대적으로 커져 노면 접지력이 향상한다. 고성능 차량들이 화재 위험성이 매우 높음에도 마그네슘 휠이나 매우 비싼 카본 휠을 장착하는 이유 중 하나가 바로 이때문이다. 현가하질량 감소의 또 다른 효과는 승차감의 향상이다. 승차감은 서스펜션과 타이어 사이드월 그리고 공기압의 영향을 가장 많이 받지만, 현가하질량 감소도 큰 영향을 끼친다. 현가하질량이 줄어들 경우 노면의 요철에서 받는 충격도 그만큼 줄어들게 된다. 이러한 충격이 현가장치 위로 전달될 때 현가장치 위의 물체가 움직이는 속도, 즉 가속도가 상대적으로 작아져 차의 흔들림이 상대적으로 줄어들고, 이는 곧 승차감 향상으로 연결된다.

증가

현가하질량이 클수록 좋은 점은 크고 작은 요철이 많아 불규칙성이 매우 빈번한 노면에서의 진동폭을 감쇠시킬 수 있다는 것이다. 자동차 등의 현가 스프링 밑의 질량을 현가하질량이라고 한다면 그 부분의 진동을 현가하진동이라 한다. 노면의 불규칙 빈도는 노면 자체의 상태에 따라 달라지지만 기본적으로 차량의 속도에 비례하여 높아진다. 현가하질량이 작다면 바퀴가 일일이 요철의 충격으로 인해 현가하진동이 생기지만, 현가하질량이 크면 요철에서 받는 충격 효과가 감쇄되어 현가하진동이 줄어들게 되고, 노면 소음이 줄어드는 효과가 있다.

참고자료

• 〈스프링 하중량 ( unsprung mass , non-suspended weight , -下重量 )〉, 《네이버 용어해설》
• 〈현가하질량〉, 《나무위키》
• 사냥꾼, 〈사냥꾼 리포트_경량화와 로드홀딩에 대한 이해〉, 《네이버 블로그》, 2014-03-04
• 김태환, 〈현가하질량과 승차감 관계에대해서〉, 《개인홈페이지》, 2017-04-2
• 제네시스, 〈제네시스 G80의 승차감과 핸들링이 뛰어난 이유〉, 《현대자동차그룹》, 2020-04-10
• 제네시스, 〈제네시스 G80 정숙성의 비밀, 중공 흡음 휠〉, 《현대자동차그룹》, 2020-08-06
• 현대자동차, 〈현대자동차 최초의 고성능 SUV, ‘코나 N’ 세계 최초 공개〉, 《현대자동차그룹》, 2021-04-27
• 현대자동차, 〈다재다능한 일상의 스포츠카, 코나 N을 만나다〉, 《현대자동차그룹》, 2021-09-09

같이 보기

• 서스펜션
• 휠
• 타이어

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