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사륜조향
사륜조향(Four Wheel Steering)은 자동차의 앞바퀴와 뒷바퀴를 함께 조향하는 방식이다. 사륜조향 차량은 안정감이 있고 선회 성능이 우수하며 최소 회전 반지름이 작다는 장점이 있다. 고급차를 중심으로 사륜조향 시스템이 본격적으로 탑재되고 있다. 줄여서 4WS라고 한다.
역사
1960년대부터 뒷바퀴까지 조향하여 자동차의 기동성과 안전성을 높이는 본격적인 기술 논의가 시작되었다. 기술 개발에 가장 앞섰던 국가는 일본이었다. 1962년 일본자동차공학회 기술회의에서 사륜조향에 대한 발표가 있고 난 뒤, 일본의 자동차 제조사들은 본격적인 연구를 시작했다. 양산차에 처음 적용된 시기는 1980년대로, 당시 전기모터를 세밀하게 조작할 수 있는 기술이 없었기 때문에 뒷바퀴의 조향은 유압을 통한 기계식 방식이었다. 기계식 방식은 구조가 매우 복잡했고 뒷바퀴를 조향하는 능력도 한정적이었다. 이런 단점을 극복하기 위해 전기모터를 사용한 전자식 방식이 개발되었다. 전자식 방식은 자동차의 속도, 스티어링, 휠의 가속센서 등을 통해 정보를 취합하고, ECU가 이를 분석한 후 전기모터를 회전시켜 뒷바퀴를 제어했다. 기존적인 원리와 방식은 오늘날과 거의 동일했지만 부족한 전기모터의 출력, 뒷바퀴 서스펜션의 구조적인 한계, 자동차 조작과 움직임의 이질감 등으로 인해 제대로 빛을 보지 못한 채 확대되지 못했다. 그렇게 사장될 것만 같았던 사륜조향이 다시 등장한 것은 2000년대 후반이었다. 20년간 크기는 동일하지만 전기모터의 성능이 월등히 발전하며 사륜조향 기술은 새로운 국면을 맞이했다. ECU를 통한 제어도 더욱 정교해졌다. 기존에는 스티어링 각도나 속도 등에 따라 정해진 각도로 뒷바퀴를 조향하고 고정했다면, 2000년대 후반에는 더 유연하게 뒷바퀴의 방향을 바꿀 수 있게 되었다. 뒷바퀴가 최대 5도가량 꺾인다면 스티어링 각도나 속도 등을 통해 뒷바퀴가 점진적으로 각도를 조절하면서 자동차의 기동성과 안전성을 높여주게 되었다.[1] 또 리튬이온 배터리가 장착되는 자동차가 늘면서 사륜조향은 다시 한 번 큰 발전을 겪고 있다. 충분한 전력을 바탕으로 전기모터의 동작은 더 빨라졌고, 사륜조향을 고려한 서스펜션을 도입한 자동차는 더 큰 폭으로 뒷바퀴를 조향할 수 있게 되었다. 전 세계에서 판매되고 있는 양산차 중에서 뒷바퀴의 각도가 10도까지 꺾이는 모델이 있기도 하다. 이 수치는 눈으로도 그 조향 각도가 쉽게 보일 정도이다. 사륜조향은 여전히 대형의 고급차에 주로 탑재되고 있다. 완전한 대중화를 맞지는 않았지만 부품이나 비용적인 측면에서 아직 저렴한 수준은 아니다. 또 부품이 파고들 공간을 확보하는 것도 어렵다. 그럼에도 소형 스포츠카에까지 점차 확대되고 있는 것을 보면 시스템의 소형화가 매우 빠르게 진행되고 있다는 것을 알 수 있다.[2]
특징
사륜조향은 네 바퀴 모두 상황에 따라 조향하는 방식이다. 비슷한 용어로 4WD라고 불리는 사륜구동은 전륜과 후륜 모두에 구동력을 전달한다.[3] 사륜조향 차량은 매우 특이한 움직임을 보인다. 적용되는 차종에 따라 기술에 차이가 있어 뒷바퀴 조향각 등이 다르기는 하다. 사거리 등에서 방향을 틀 때 앞바퀴와 반대로 뒷바퀴가 돌면서 원주를 크게 돌아 안전하게 회전하는 장점이 있다. 주차장 등에서 전진과 후진을 반복하며 여러 번 조향하는 불편함을 한두 번으로 해결할 수 있는 것이다. 대형트럭이 회전할 때 중앙선을 넘어 크게 도는 것도 뒷바퀴가 차체에 끌려오면서 안쪽 영역을 침범해야 하는 전륜조향의 한계 때문이다. 사륜조향은 중속에서는 전륜조향과 달리 뒷바퀴는 중간 정도로 움직이고 고속에서는 전륜조향과 같은 방향으로 뒷바퀴가 움직인다.[4] 고속도로 등에서 앞차를 추월하기 위해 차로 변경을 할 때 일반적인 차는 차체 진행 방향과 바퀴 방향이 갑작스럽게 틀어지면서 차제 움직임이 불안정한 특성이 나타난다. 그러나 사륜조향은 같은 방향으로 바퀴가 움직이면서 네 바퀴가 동시에 틀어져 차량이 사선으로 움직이기 때문에 차체가 흔들리지 않고 안정적으로 차로 변경을 하게 한다. 전체적으로 사륜조향은 안정적이고 안전한 운전을 하는 데 큰 도움이 된다.[5]
종류
동위상 조향
동위상 조향은 스티어링 휠을 돌렸을 때 앞바퀴와 뒷바퀴를 같은 방향으로 동시에 조향하는 방식이다. 고속주행에서의 안전성을 높이는 방식으로, 자동차의 조종안정성을 개선할 목적으로 개발되었다. 원래 뒤늦게 발생하는 뒤 타이어의 코너링 포스를 앞 타이어와 동시에 발생시키는 것이다. 이렇게 하면 운전자가 스티어링 휠을 돌리면 자동차가 곧바로 그 방향을 향하여 진행하기 때문에 급히 핸들을 꺾을 때나 변속을 하였을 때 요잉(yawing)이 적다. 따라서 고속의 코너링과 고속주행에서의 차선 변경이 안정적으로 이루어질 수 있어, 횡풍에 의한 외력에 대해서도 스티어링 휠을 약간의 조작으로 수정하여 대처할 수 있게 된다. 그리고 일반적으로 자동차의 움직임이 앞바퀴 조향의 경우에 비교해서 안정되어 있다.[6][7]
역위상 조향
역위상 조향은 앞뒤 바퀴를 역방향으로 조향하여 중속과 저속에서 조향성을 향상시키고 회전 반지름을 작게한 방식이다.[8] 저속으로 코너링 할 때 뒤 타이어를 앞 타이어의 반대방향으로 조향하여 회전반경이 작은 선회가 되도록 한 것이다. 적은 회전과 기동성을 목적으로 하여 특수차에서 채용되고 있었지만, 현재에는 고속 선회 능력의 향상으로 승용차에도 채용되고 있다.[9][10] 자동차의 조종성이나 작은 회전이 필요한 중속 및 저속 주행에서 일반적인 앞바퀴 조향의 경우에 비하여 양호한 조향성을 얻을 수 있고, 주차나 입고할 때에 자동차를 다루기가 쉽다. 단, 스티어링 휠을 돌렸을 때의 자동차의 움직임을 보다 신속하게 이루어지도록 하기 위해 스티어링 휠을 돌리는 순간 역위상으로 하며, 동위상으로도 코너링을 할 수 있는 시스템도 개발되고 있다.[6][11]
각주
- ↑ 한국교통안전공단, 〈"요즘은 이게 대세!" 사륜조향 시스템의 장점과 미래〉, 《네이버 포스트》, 2022-01-04
- ↑ 불스원, 〈사륜 조향, 유행하는 자동차 기술이라고?〉, 《불스원 공식 블로그》, 2022-02-17
- ↑ 오토헤럴드, 〈(칼럼) '마법 같은 방향 틀기' 20년 전에 나왔는데 요즘 주목 받는 사륜조향〉, 《다나와자동차》, 2021-11-16
- ↑ 김필수, 〈주목받고 있는 자동차 4륜 조향장치, 앞으로의 가능성은?〉, 《글로벌오토뉴스》, 2021-11-13
- ↑ 관리자, 〈"이게 유행할거야…" 뒷바퀴 도는 4륜 조향〉, 《더드라이브》, 2021-11-14
- ↑ 6.0 6.1 〈섀시는 이렇게 되어 있다 - 4륜 조향 시스템〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈동위상 조향 (同位相操向 , same direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
- ↑ AC타이어, 〈자동차 용어 이해하기 - 사륜 조향 & 사륜 조향 장치〉, 《네이버 블로그》, 2017-06-26
- ↑ jjang4090, 〈조향장치의 구조〉, 《네이버 블로그》, 2012-08-15
- ↑ 글루니, 〈(조향장치 1) 1. 조향 장치의 개념〉, 《네이버 블로그》, 2006-03-17
- ↑ 〈역위상 조향 (逆位相操向 , opposite direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
참고자료
- 〈역위상 조향 (逆位相操向 , opposite direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
- 〈동위상 조향 (同位相操向 , same direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
- 〈섀시는 이렇게 되어 있다 - 4륜 조향 시스템〉, 《네이버 지식백과》
- 글루니, 〈(조향장치 1) 1. 조향 장치의 개념〉, 《네이버 블로그》, 2006-03-17
- jjang4090, 〈조향장치의 구조〉, 《네이버 블로그》, 2012-08-15
- AC타이어, 〈자동차 용어 이해하기 - 사륜 조향 & 사륜 조향 장치〉, 《네이버 블로그》, 2017-06-26
- 김필수, 〈주목받고 있는 자동차 4륜 조향장치, 앞으로의 가능성은?〉, 《글로벌오토뉴스》, 2021-11-13
- 관리자, 〈"이게 유행할거야…" 뒷바퀴 도는 4륜 조향〉, 《더드라이브》, 2021-11-14
- 오토헤럴드, 〈(칼럼) '마법 같은 방향 틀기' 20년 전에 나왔는데 요즘 주목 받는 사륜조향〉, 《다나와자동차》, 2021-11-16
- 한국교통안전공단, 〈"요즘은 이게 대세!" 사륜조향 시스템의 장점과 미래〉, 《네이버 포스트》, 2022-01-04
- 불스원, 〈사륜 조향, 유행하는 자동차 기술이라고?〉, 《불스원 공식 블로그》, 2022-02-17
같이 보기
