무진동차량

무진동차량은 아주 약간의 충격도 파손이나 기능 불량, 변질 등으로 이어질 수 있지만, 완충재를 사용하기에는 까다로운 화물들의 이동을 돕는 차량이다. 저진동차량이라고도 부른다.

특징

무진동 차량은 엄밀히 말해 '저진동 차량'을 가리킨다. 통상 적재공간으로 전해지는 충격을 30~50%로 저감하는 수준이기 때문이다. 또한 제조사에 직접 만드는 것이 아니라 에어서스펜션 시스템 제작 및 장착 전문 기업이 카고 트럭이나 트랙터를 구입하여 이를 장착하고, 운송 기업에 판매한다. 진동을 줄이는 원리는 서스펜션의 충격 저감 시스템에 있다. 기존 트랙터나 카고 트럭 구동축의 판스프링 타입 서스펜션을 탈거하고 에어서스펜션을 장착해 진동 계수를 줄이는 것이 기본 원리이다. 또한, 이를 통해 차체의 높이를 상하로 조절해 차량의 무게중심을 낮출 수 있다. 일반적으로 하중이 주로 실리는 뒷 바퀴에 에어 서스펜션을 장착하지만, 고성능 무진동 차량의 경우 앞뒤 모두 설치하기도 한다.

에어서스펜션

에어스프링	프레임을 연결해 균형을 잡는 레터럴 로드

에어서스펜션은 문자 그대로 공기 압력을 사용한 현가장치. 공기압이 현가상질량을 지지하면서 노면으로부터의 충격도 받아낸다. 이 공기압은 전기 혹은 엔진 동력으로 에어컴프레서를 돌려 발생시키며, 서스펜션이 작동하다 보면 수시로 누설될 수 있기 때문에 압력이 일정 이하로 떨어지거나 차량의 높이가 어느 정도 낮아지게 되면 수시로 컴프레서가 돌아 보충하게 된다. 압력을 받는 벨로우즈는 유연하고 탄성이 좋은 고무재질에 아라미드 같은 섬유를 합쳐 만든다. 구성하는 부품들은 에어스프링과, 여기에 공기를 주입하는 에어탱크, 좌우 롤링을 억제하는 하이 토크 쇼크업소버, 프레임과 적재 공간 사이 접지를 넓혀 스트레스를 줄이는 브라켓 그리고 고중량 지지용의 고무 부싱 등으로 구성된다. 또한 공기의 압력으로 높이를 조절할 수 있는 레벨링 밸브 링키지 등이 적용되며, 이러한 무진동 시스템과 프레임을 좌우로 연결해 중심을 잡아주는 레터럴 로드가 있다. 여기에 갑작스런 충격 시 차량에 필요 이상의 탄력이 가해지는 것을 막기 위해 급속 배기 밸브가 설치되어 있다. 차량의 높이는 운전석에서 버튼으로 제어할 수 있다. 다만 이 경우는 주차 상태에서만 가능하며 주행 중에는 해당 시스템이 자동으로 충격을 저감하고 높이를 조절한다. 무진동 차량을 위한 에어서스펜션은 장착뿐만 아니라 운행이나 정비 시에도 주의를 요한다. 워낙 높은 중량의 화물들을 싣는 데다, 여기에 안정성을 구현하는 과정에서 해당 시스템의 각 부품들이 항시 스트레스에 노출되어 있는 까닭이다.

장점

• 우수한 승차감 : 에어 벨로우즈의 진동절연 능력이 매우 뛰어나서 작은 잔 진동은 벨로우즈가 거의 걸러 내주기 때문에 뛰어난 정숙성은 덤이다. 사실상 에어 서스의 상징적인 장점이다.

• 일정한 차고 유지 및 자유로운 차고 조절' : 사람이 승차하거나 짐을 싣거나 트레일러를 연결하는 등으로 인해 하중이 커져 차가 내려앉으면 차고 센서가 이를 감지해 해당 차축에 공기압을 더 넣어 차고를 보정해준다. 또한 기아자동차㈜ 모하비(초기형 한정), 랜드로버(Land Rover) 레인지로버, 지프(Jeep) 그랜드 체로키 같은 고급 SUV들은 운전자가 지형에 따라 차고를 임의로 조절하는 것도 가능하며, 좀 더 발전된 능동형 서스펜션에서는 속도에 따른 차고 조절을 하기도 한다. 간혹 애프터마켓 튜닝 파츠로 나오는 에어서스펜션은 극단적인 차고 조절이 가능하여 차를 아예 바닥에 주저 앉힐 수도 있다.

• 현가하질량의 감소 : 강철 스프링에 비해 스프링이 플라스틱 계열의 벨로우즈와 공기 그 자체라서 무게가 매우 가벼워 현가하질량이 줄어들고 로드홀딩 향상에 도움을 준다.

단점

• 비싼 가격 : 일반적인 강철 스프링을 쓰는 차와 달리 공기압 라인과 컴프레서, 어큐뮬레이터, 에어밸브 블록 등 여러 가지 부품들이 추가로 더 붙는다. 그에 따라 구조가 복잡해지고 정비가 어려워진다.

• 내구성 - 최신차량은 많이 나아졌지만, 차량의 노후화로 에어호스나 피팅, 벨로우즈 고무의 경화로 균열이 생겨 누기가 발생하면 이를 보충하기 위해 컴프레서가 계속 돌게 되고, 컴프레서마저 잦은 가동으로 과열로 사망하면 차량을 지탱할 공기압을 상실하고 차가 주저앉는다. 특히 일부 악명높은 차들의 경우 에어 서스펜션을 고장난 부분만 교체하는 게 아니라 시스템 전체를 교체해야 하는 경우도 있다.

• 세팅의 난이도 : 일정한 탄성 계수를 유지하는 강철 재질 스프링과 달리, 축하중에 따라 탄성계수가 수시로 달라지기 때문에 스프링 압력과 댐퍼 감쇄력의 세팅이 다소 어렵다. 차량 제조사의 세팅 기술력이 부족하면 심각한 언더댐(Underdamp) 현상이 걸리면서 고무공처럼 통통 튀게 되어 승차감이 오히려 일반 강철 스프링을 쓴 차량만 못하게 되는 수가 있다. 테슬라 모델 S가 대표적인 예이다

제원

소형	종류	포터2
	휠베이스	2,640mm
	최고출력	133ps
	최대 토크	26.5kg∙m대의 2.5리터(2,497cc) 직렬 4기통 디젤 엔진
5톤	종류	현대자동차 메가트럭, 타타대우
	휠베이스	4,895~6,600㎜
	최고 출력	280ps
	최대 토크	95kg∙m의 6.3리터급 디젤 엔진
9.5톤	종류	볼보, 만, 다임러 트럭, 현대자동차의 엑시언트
	휠베이스	6,100~7,300㎜
	최고 출력	350~540ps,
	최대 토크	140~265kg∙m를 발휘하는 10리터급 유로 6 기준 디젤 엔진

보완

무진동 파레트	무진동 대차

무진동 차량이 흡수하지 못하는 일부충격마저도 흡수하기 위해 화물 적재시 '무진동 팔레트'를 사용한다 또한 무진동 차량에 적재하는 과정에서 발생하는 비교적 큰 충격으로부터 적재 화물을 보호하기 위해 '무진동 대차'를 사용하기도 한다. 이를태면 지면에서의 화물이동, 지게차를 이용하여 무진동 차량에 싣는 과정까지 큰 충격 없이 화물을 이동시킬 수 있다.

사례

국내에서 무진동차량이 사용된 사례는 생각보다 많다. 대표적으로 나로우주센터에서 인공위성을 운반할 때 사용되었으며 세종대왕 동상을 광화문 한복판에 옮기는 데 활용하기도 했다. 그리고 미술품 위반, 2011년 프랑스 국립도서관에 보관되어 있던 외규장각 도서 또한 무진동 차량이 사용되었다. 특히 세종대왕 동상의 경우 충격으로 인한 손상을 예방하기 위해 동상이 제작된 경기도 이천에서 광화문 광장까지 110km를 30km/h의 속력으로 이동한 것으로 유명하다. 또한 나로호에 탑재되었던 과학기술 위성은 충격 흡수뿐만 아니라 섭씨 18도, 습도 40%를 유지하며 대전 과학기술원 인공위성 센터에서 나로우주센터까지 이동했다. 그 밖에 이삿짐 운송에 사용되거나 기타 충격으로부터 보호해야 할 화물을 운송하는데 폭넓게 사용된다.

참고자료

• VIEW H, 〈귀한 몸을 모십니다! 무진동 차량의 모든 것〉, 《네이버 포스트》, 2018-05-23
• 다키포스트, 〈흔들림 없는 편안함, 무진동 차량 이야기〉, 《네이버 포스트》, 2017-08-29
• 〈에어 서스펜션〉, 《나무위키》

같이 보기

• 진동
• 차량

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