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타이어 무늬
타이어 무늬(tire pattern)는 타이어가 가지고 있는 무늬를 말한다. 트레드 패턴(tread pattern)이라고도 한다.
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목차
개요
타이어 무늬는 다양한 무늬가 있으며, 개중에는 무늬가 없는 타이어도 있다. 타이어 무늬와 패턴이 존재하는 이유는 빗길이나 눈길을 달릴 때 수막 현상으로 인해 미끄러지는 것을 방지하기 위해서이다. 이 외에도 도로 위에 있는 이물질 및 모래 등으로 인하여 마찰력이 줄어들어 제동이 잘 되지 않는 것을 방지하기 위한 목적도 있다. 먼저 타이어에서 지면에 닿는 부분을 트레드라고 한다. 트레드는 노면과 직접 맞닿은 부분으로, 다양한 형태의 선들이 음각되어 있다. 이 선들은 단순히 외관상 아름답게 보이거나 다른 제품과의 차별성을 부각하기 위해 새겨 넣은 것이 아니다. 타이어 트레드에 새겨진 모든 선은 각각의 기술적인 역할에 맞게 디자인된다. 트레드 부위를 보면 중심에 세로로 굵게 새겨진 3~4개의 선이 있다. 이를 메인그루브(Main Groove)라고 부르는데, 타이어가 물 위를 지나갈 때 신속하게 물을 배출할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 타이어 무늬는 연구실에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 타이어를 디자인한다. 다양한 그루브와 패턴의 조합을 찾는다. 그런 다음 설계도에 따라 타이어 표면을 칼로 깎는다. 이후 일반 주행과 똑같은 상태에서 타이어를 테스트하는 플랫 트랙(flat track) 실험실을 거친다. 타이어를 돌려 제동 능력, 배수 능력, 조향(핸들링) 능력, 내구성 등을 점검한다. 이렇게 해서 합격한 타이어 무늬 틀을 만들어 양산에 들어간다. 트레드의 무늬에 따라 리브형, 러그형, 리브러그형, 블록형 등으로 나눌 수 있다. 또한 타이어 무늬는 단순한 디자인을 넘어 무늬의 모양에 따라 주행성능과 기능이 달라진다.[1][2]
요소
자동차 타이어의 무늬는 가운데 있는 3~4개의 굵은 세로선인 그루브(Groove)와 그루브 사이의 블록(Block), 블록 안의 무늬인 사이프(Sipe)로 이루어져 있다. 그루브는 타이어를 세워서 세로 면으로 단면적을 보았을 때 파여있는 흠으로, 물을 신속하게 배출한다. 사이프는 세로로 가늘게 파인 선들을 의미하는데, 소음을 감소시키고 안정적인 승차감을 제공한다. 사이프가 많고 촘촘하면 빗길이나 눈길에서 접지력이 좋아진다. 사이프는 0.6~0.8㎜ 정도로 그루브에 비해 확연히 구별될 정도로 얇다. 그래서 겨울용 타이어에는 사계절용 타이어보다 사이프가 많은 것을 확인할 수 있다. 또 겨울용 타이어는 사계절용 타이어에 비해 깊은 블록 형태의 패턴과 커프, 배수를 위한 넓은 홈을 지닌 것이 특징이다. 그루브와 사이프가 만나서 하나의 블록을 형성하는데, 블록은 트레드에서 튀어나온 곳으로, 견인력, 제동력, 코너링을 담당한다. 이 세 가지 요소들이 어떻게 조합되느냐에 따라 타이어 무늬의 패턴이 형성되는 것이다. 이처럼 타이어 트레드 패턴은 제동성, 가속성 등 차량의 주행성능을 높이는데 중요한 역할을 맡고 있다. 하지만 그루브나 사이프가 너무 많으면, 타이어 표면과 노면이 접촉하는 면적이 줄어들어 제동력이 저하될 가능성이 있다. 또한, 가로 방향의 그루브나 사이프들은 주행 방향과 직각 방향으로 디자인되어 진동과 소음에 안 좋은 영향을 미칠 수도 있다. 따라서 타이어 디자인 및 연구개발자들은 타이어 퍼포먼스를 극대화하기 위해 블록의 가장자리 부분에 다양한 단면 각도를 적용하여 접지압을 균일하게 분포시키고 핸들링 및 제동성능을 향상시키는 등의 아이디어를 적용하기도 한다.[3][2][4]
종류
리브
리브(Rib)형은 타이어 둘레를 따라 지그재그 형태의 여러 개의 홈이 있는 것이 특징이다. 이 패턴을 가진 타이어는 주행 중 회전 저항이 낮으며, 코너링 및 조정 안정성과 승차감이 좋다는 장점이 있다. 일반 도로주행에서 발군의 성능을 보이는 리브형 타이어는 일반 도로주행이 많은 승용차와 버스에 많에 사용된다. 최근에는 경트럭에서도 많이 사용되고 있다.[3]
러그
러그(Lug)형은 타이어 둘레 방향 직각으로 좌우 양쪽 끝 부분에 홈이 있다. 구동과 제동력이 좋아서 일반 도로는 물론 비포장도로에서 탁월한 힘을 발휘한다. 이러한 특성 때문에 군용자동차 혹은 비포장도로에서 험한 운전을 해야 하는 대형트럭 등 특수목적 차량 등에 주로 이용된다. 단점으로는 고속주행 시 소음이 많이 발생하고 회전 방향과 반대의 패턴을 가지고 있어 회전저항이 큰 편이라 연비에 취약하다는 단점이 있다.[3]
리브러그
리브러그(Rib-Lug)형은 리브와 러그 패턴이 모두 적용된 형태의 패턴이다. 따라서 각 패턴의 장점은 부각되며 단점은 보완된 패턴이라고 할 수 있다. 리브 패턴의 장점인 안정적인 주행이 가능함과 동시에 러그 패턴의 단점이었던 고속주행시 생기는 소음을 잡아 준다. 따라서 다양한 차량에 적용할 수 있다. SUV나 고속버스에 리브러그 패턴의 타이어를 많이 사용하고 있다.[3]
블록
블록(block)은 트레드가 사각형이나 육각형, 마름모 등 여러 가지 블록 모양으로 된 무늬이다. 블록 형태로 홈이 파여 있는 것이 특징이다. 사각이나 육각 등 지그재그 형태로 다양한 패턴의 디자인이 새겨져 있다. 다양한 블록 모형들이 탄탄하게 잡아 주기 때문에 미끄러움에 강한 강점을 가지고 있다. 견인력과 제동력이 우수해 노면이 미끄러운 눈길이나 빗길에서도 안정적이다. 일반 승용차용 타이어나 스노우 타이어에 많이 적용된다.[3][5]
민무늬
민무늬 타이어는 슬릭타이어라고 한다. 슬릭은 '매끈하다'는 뜻으로, 트레드 패턴이 없는 타이어를 뜻한다. 사실 홈이 전혀 없는 것은 아니고 곳곳에 작은 구멍이 있어 고무의 두께를 가늠할 수 있다. 이는 일반적인 자동차에서는 잘 쓰이지 않으며, 경주용 차량에 주로 사용된다. 경주용차에 사용되는 이유는 접지력에 있다. 타이어의 접지력이 높을수록, 다시 말해 타이어가 가능한 지면에 많이 닿을수록 가속과 코너링이 안정적으로 이루어지기 때문에 경주용차에는 무늬가 없는 타이어를 사용하는 것이다. 하지만 타이어에 아무런 무늬가 없으면 비나 눈이 오는 날, 지면과 타이어 사이에 수막 현상이 생기기 때문에 오히려 접지력이 떨어져 차량을 제어할 수 없게 된다. 그래서 무늬가 없는 타이어는 맑은 날 주행하는 경주용 자동차에만 사용한다.[6][7]
V자형
V자형 또는 Y자형 패턴은 스포츠카 등 고속주행용 타이어에서 찾아볼 수 있으며 직진 주행에서의 그립력을 극대화시킨다. 주행 승차감이 좋아 연비를 절약할 수 있지만 수명이 짧고 교체 시기가 빠르며, 특히나 겨울철 눈길 운전에 취약하다는 단점이 있다. 타이어 패턴의 중심을 기준으로 좌우의 패턴이 다른 비대칭 타이어도 많이 출시되고 있다.[8][9]
비대칭
비대칭형은 타이어에 가능한 한 많은 기능을 조합해 넣기 위해 좌우 무늬를 비대칭으로 만든 것이다. 비대칭형은 안쪽 트레드 무늬에 그루브를 많이 넣어 물의 배출을 극대화하고, 바깥쪽에선 그루브를 없애고 사이프를 넓고 깊게 새겨 넣는 것을 통해 접지력을 높여 코너링 때 급격하게 힘을 받는 상황에서 든든하게 버텨주는 역할을 하도록 한다. 한 개의 타이어에서 두 가지 장점을 얻는 것이다. 비대칭형은 주로 고속주행에 특화된 승용차에 많이 사용되고 있다. 한국타이어앤테크놀로지㈜는 비엠더블유(BMW)·아우디(Audi)·폭스바겐(Volkswagen) 등 유럽 완성차 업체에 비대칭 타이어만 수출한다.[10]
특허권
타이어 무늬에도 특허권이 있다. 따라서 타사의 타이어 무늬를 따라 하면 위법이다. 2019년 9월 27일 한국지식재산연구원에 따르면 중국 상하이 고급인민법원은 8월 22일 중국 완리타이어(Wanli Tire)가 일본 브리지스톤(Bridgestone)의 타이어 트레드 패턴을 사용하여 타이어를 제조 판매한 행위는 특허권 침해에 해당한다고 판결했다. 브리지스톤은 2015년 10월 자사의 특허권이 있는 SUV 차량용 타이어의 패턴을 사용한 완리타이어를 상대로 상하시 지식재산권법원에 제소하여 2017년 5월 승소 판결을 받았다. 그러나 완리타이어가 판정에 불복하여 상하이 고급인민법원에 항소했다. 상하이 고급인민법원은 완리타이어에게 브리지스톤의 특허권을 침해하는 타이어의 제조판매 행위의 중지 및 약 60만 위안의 손해배상금 지불 명령을 받았다. 앞서 브리지스톤은 2011년 9월 중국 정조우 중급인민법원에 지엔신(建新), PT베스트스톤(PT.Beststone) 등 2개 업체와 타이어 디자인 특허 침해로 소를 제기했다. 두 회사가 브리지스톤의 특허 디자인인 트럭·버스 타이어 트레드 패턴을 무단으로 사용해 타이어를 제조 판매함으로써 브리지스톤의 지적재산권이 상당 부분 침해당했다는 것이다.[11][12]
전망
인공지능 빅데이터 기술을 통해 타이어의 정숙성을 향상시키는 새로운 타이어 무늬가 개발되었다. 넥센타이어㈜는 2020년 현대자동차그룹과 인하대학교와 함께 NVH(noise, vibration and harshness/소음, 진동, 충격) 빅데이터 연구를 위한 산학 공동연구 진행을 통해 소음저감 예측시스템을 구축했다. 이를 통해 넥센타이어㈜는 국내 최초로 타이어 패턴 형상과 소음 설계 인자에 따른 주행 소음 빅데이터 결과값을 인공지능 기술을 활용한 새로운 타이어 무늬를 개발했다. 그리고 넥센타이어㈜가 인공지능 빅데이터를 활용해 타이어 소음을 한층 저감시킨 제품인 '엔페라 AU7 AI'를 개발하고, K8에 신차용 타이어로 공급한다. 넥센타이어㈜는 인공지능 빅데이터 기술의 합성곱 신경망(Convolution Neural Network)을 이용해 타이어 트레드 패턴 형상을 저소음화 방향으로 최적 설계해 실내 유입 소음을 줄일 수 있게 했다. 기존에는 타이어 소음의 복잡한 매커니즘을 예측 분석하기에 한계가 있었다. 그러나 빅데이터를 기반으로 저소음 무늬를 예측해 인간과 자동차 간 상호관계를 최적화하고 차량의 감성 성능을 향상시키는데 성공했다. 연구에는 현대자동차그룹과 함께 측정한 차량 로드 노이즈 평가의 실차 자료와 넥센타이어㈜ 무향실의 축적된 타이어 소음 자료, 트레드 패턴 자료 등이 활용됐다. 넥센타이어㈜는 지속적인 R&D 투자를 통해 향후 인공지능 빅데이터 기술을 자율주행에도 활용할 뿐만 아니라 프리미엄 순정 타이어(OE)와 교체용 타이어(RE) 제품에 적용하며 미래 모빌리티 산업을 선도해 나갈 계획이다.[13] 또, 한국타이어앤테크놀로지㈜는 미래에 노면 상태에 맞춰 타이어 무늬가 바뀌는 기술을 연구 중이다. 'HPS(Hankook Platform System)-Cell'이라고 이름 붙인 미래 타이어는 단위격자 형태 구조체·센서·가변 휠 등 기술을 바탕으로 한다. 센서 기술을 이용해 타이어 트레드와 노면 상태를 실시간으로 파악해, 마모에 따른 위험에 대응해 바닥 상태에 맞는 최적의 트레드 무늬를 교체하는 것이 핵심이다. 미래 스마트시티 안에서 이동 확장성과 효율성을 극대화할 수 있을 것으로 기대된다.[14]
각주
- ↑ 신차연구소 카랩, 〈타이어 무늬에 따른 성능의 차이 및 특징은?〉, 《네이버 포스트》, 2017-03-06
- ↑ 2.0 2.1 손해영 기자, 〈(타이어ABC)①타이어 무늬가 주행능력을 좌우한다.〉, 《중앙일보》, 2017-11-02
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 토식이, 〈너에게 들려주는 타이어 패턴이야기〉, 《쉐보레 공식 블로그》, 2017-07-24
- ↑ 〈자동차 타이어에 홈은 왜 있나요?〉, 《아하》
- ↑ GS칼텍스, 〈(전기차백서) 전기차용 타이어는 따로 있다! 일반 타이어랑 뭐가 다를까?〉, 《지에스칼텍스 미디어허브》, 2021-11-15
- ↑ 금호타이어, 〈타이어 무늬의 비밀! 발자국으로 주인을 찾을 수 있다?〉, 《티스토리》, 2014-04-07
- ↑ 유카, 〈자동차 타이어 무늬〉, 《네이버 블로그》, 2019-04-26
- ↑ 〈(타이어 하이테크) 물 배출하고 소음 튕겨내고…'타이어 패턴의 마법'〉, 《매일경제》, 2015-12-21
- ↑ h920228, 〈(정보) 패턴마다 기능이 다른 타이어! 타이어의 모든 것!〉, 《티스토리》, 2018-01-17
- ↑ 김현우 기자, 〈(생생과학)타이어에 숨겨진 비밀들〉, 《한국일보》, 2018-11-10
- ↑ 이진수 기자, 〈자동차 타이어 '트레드 패턴'도 따라하면 위법〉, 《더리포트》, 2019-09-27
- ↑ 조규정 기자, 〈브리지스톤, 中 타이어 디자인 특허소송서 ‘승소’〉, 《파이낸셜투데이》, 2015-01-26
- ↑ 임명재 기자, 〈타이어 패턴, AI·빅데이터 기술로 바꿨더니〉, 《이경제뉴스》, 2021-04-21
- ↑ 이재림 기자, 〈한국타이어 "미래엔 노면 상태 맞춰 타이어 패턴 바뀔 것"〉, 《연합뉴스》, 2020-11-10
참고자료
- 손해영 기자, 〈(타이어ABC)①타이어 무늬가 주행능력을 좌우한다.〉, 《중앙일보》, 2017-11-02
- 신차연구소 카랩, 〈타이어 무늬에 따른 성능의 차이 및 특징은?〉, 《네이버 포스트》, 2017-03-06
- 토식이, 〈너에게 들려주는 타이어 패턴이야기〉, 《쉐보레 공식 블로그》, 2017-07-24
- 금호타이어, 〈타이어 무늬의 비밀! 발자국으로 주인을 찾을 수 있다?〉, 《티스토리》, 2014-04-07
- 유카, 〈자동차 타이어 무늬〉, 《네이버 블로그》, 2019-04-26
- 〈(타이어 하이테크) 물 배출하고 소음 튕겨내고…'타이어 패턴의 마법'〉, 《매일경제》, 2015-12-21
- 임명재 기자, 〈타이어 패턴, AI·빅데이터 기술로 바꿨더니〉, 《이경제뉴스》, 2021-04-21
- 김현우 기자, 〈(생생과학)타이어에 숨겨진 비밀들〉, 《한국일보》, 2018-11-10
- GS칼텍스, 〈(전기차백서) 전기차용 타이어는 따로 있다! 일반 타이어랑 뭐가 다를까?〉, 《지에스칼텍스 미디어허브》, 2021-11-15
- h920228, 〈(정보) 패턴마다 기능이 다른 타이어! 타이어의 모든 것!〉, 《티스토리》, 2018-01-17
- 〈자동차 타이어에 홈은 왜 있나요?〉, 《아하》
- 이재림 기자, 〈한국타이어 "미래엔 노면 상태 맞춰 타이어 패턴 바뀔 것"〉, 《연합뉴스》, 2020-11-10
- 조규정 기자, 〈브리지스톤, 中 타이어 디자인 특허소송서 ‘승소’〉, 《파이낸셜투데이》, 2015-01-26
- 이진수 기자, 〈자동차 타이어 '트레드 패턴'도 따라하면 위법〉, 《더리포트》, 2019-09-27
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