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후륜조향
후륜조향(Rear Wheel Steering)은 스티어링 휠 조작에 따라 앞바퀴만 움직였던 방식에서 벗어나, 속도에 따라 뒷바퀴가 같이 움직이는 기능을 뜻한다. 줄여서 RWS라고 한다. 네 바퀴가 모두 조향되어 어원 상 사륜조향이라 칭하는 것이 맞지만, 후륜조향은 그간 고정돼 있었던 뒷바퀴를 움직이는 것이 핵심이라면 사륜구동은 네 개의 바퀴가 '독립적으로' 모두 각기 다른 방향으로 향하도록 할 수 있는 경우를 칭한다. 가령 왼쪽 앞바퀴는 오른쪽으로, 오른쪽 앞바퀴는 왼쪽으로 돌아가도록 할 수 있는 것이다. 두 방식 모두 네 개의 바퀴를 사용하지만 뒷바퀴의 조향각이 더 발전한 단계를 사륜조향이라 칭한다.
개요
자동차 조향시 앞바퀴뿐만 아니라 뒷바퀴 또한 능동적으로 조향에 참여하는 것을 말한다. 적용되는 차종에 따라 기술에 차이가 있어 뒷바퀴 조향각이 다르기는 하지만 양산차에 적용된 조향각을 살펴보면 평균적으로는 저속에서 3~4도, 기술 선도 기업인 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)의 경우 추가 옵션을 선택하면 많게는 10도까지 조향된다. 후륜조향의 효과는 크게 두 가지다. 우선 뒷바퀴를 앞바퀴와 반대 방향으로 꺾는(역상) 방법으로 회전 반경을 줄인다. 편도 이차로 도로에서 유턴하거나 아파트 화단이나 인도 등을 향해 전면주차를 해야 할 경우 매우 유용하다. 좁은 골목길에서 운전대를 많이 돌리지 않아도 되는 효과도 있다. 두 번째 효과는 뒷바퀴를 앞바퀴와 같은 방향으로 꺾는(동상) 방법을 이용해 차체 뒤쪽의 반응 속도를 높이는 것이다. 고속주행 시 차로 변경을 하는 경우 뒷바퀴 조향 기능이 없다면 앞바퀴가 옆 차로로 들어간 후 차 뒤쪽이 따라가는 모양새가 된다. 앞으로 고정된 뒷바퀴가 옆으로 끌려가기 때문에 구름저항이 생기고, 휠베이스가 길수록 이질감이 커진다. 이 때문에 후륜조향 시스템은 저속주행 시의 민첩함과 고속주행에서의 안정감을 모두 개선하는 데 많은 도움을 준다.[1]
역사
아래의 역사는 조향시 네 바퀴를 모두 사용하는 것 자체를 사륜조향으로 보고 작성되었다.
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. 특히 앞바퀴와 연동해 저속 역상과 고속 동상을 언제 어떻게 전환할 것인가는 많은 자동차 엔지니어들을 괴롭힌 문제였다. 너무 낮은 속도에서 이 위상을 바꾸면 역상 상태의 날렵함이 사라지고, 너무 높은 속도에서 바꾸면 고속 안정성을 되려 해칠 수 있기 때문이다. 아울러 후륜조향과 연관된 부품의 내구성과 제어 정밀도를 확보하는 것 또한 해결이 어려운 문제였다.
그렇게 사장될 것만 같았던 사륜조향이 다시 등장한 것은 2000년대 후반이었다. 20년간 크기는 동일하지만 전기모터의 성능이 월등히 발전하며 사륜조향 기술은 새로운 국면을 맞이했다. 차체 크기를 점점 키우면서, 특히 실내 공간 확장을 위해 앞뒤 차축의 거리인 휠베이스를 늘이면서 이 조합만으로는 해결하기 힘든 문제들이 발생하게 된다. 자동차의 앞바퀴는 꺾을 수 있는 각도가 정해져 있는데, 앞바퀴와 뒷바퀴의 거리가 길어지면서 회전 반경이 늘어나고, 앞바퀴를 돌렸을 때 차체 뒤쪽이 따라오는 시간차가 커지는 것이다. 게다가 차가 주로 달리는 도심 환경은 점점 더 좁아지고 복잡해졌다. 후륜조향 기술이 다시 주목받기 시작한 배경이다.[1] 여기에 차량에 탑재되는 부품들도 발전했다. 먼저 ECU를 통한 제어가 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.[2] 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.[3]
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.[4][5]
역위상 조향
역위상 조향은 앞뒤 바퀴를 역방향으로 조향하여 중속과 저속에서 조향성을 향상시키고 회전 반지름을 작게한 방식이다.[6] 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.[7][8] 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.[4][9]
적용
메르세데스-벤츠
메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)는 10세대 S클래스에 처음으로 후륜조향 시스템을 적용했다. 시스템 이름은 리어액슬 스티어링(Rear-Axel Steering)으로, 후륜조향 각도는 최대 10도에 달해 외관상에서도 이를 확연히 알아볼 수 있을 정도다. 메르세데스-벤츠에 따르면 차량이 시속 60㎞ 미만으로 주행할 경우, 뒷바퀴가 앞바퀴와 반대 방향으로 최대 10도까지 움직이며, 시속 60㎞ 초과로 주행 시 뒷바퀴가 앞바퀴와 동일한 방향으로 최대 3도까지 움직여 뛰어난 기동성과 안정성을 제공한다. 특히 회전 시 회전 반경을 최대 2미터까지 감소시켜 차체 조작을 콤팩트카 수준으로 끌어올리며, 5미터가 넘는 전장에도 좁은 길에서 주차나 유턴이 용이해진다.[10] 이후 EQS 등의 차량에 후륜구동 시스템 적용을 확대하기 시작했는데, 메르세데스-벤츠가 대대적으로 홍보하고 있는 후륜조향 기술에 대해 구독료를 받고 제공하는 것을 검토하면서 지나친 상술이라는 비판이 일었다. 메르세데스-벤츠는 유럽 일부 국가에서 연간 약 70만원의 구독료를 받고 리어액슬 스티어링의 락을 해제해주고 있다. 대상 차종은 전기세단 EQS로, 기본적으로 4.5도를 제공하지만, 구독료를 지불한 고객에게는 100% 쓸 수 있도록 무선업데이트 기술로 락을 해제해준다. 시범 사업의 성격이 강하지만 대한민국에도 곧 적용될 예정이다. 이에 대해 벤츠코리아 관계자는 "차를 출고할 때 '10도 조향'을 옵션으로 선택할 수 있고, 그렇지 못한 고객들이 좀 더 스포티한 주행을 원할 경우 나중에 구독료를 지불하고 사용할 수 있도록 한 것"이라고 해명한 바 있다.[11]
제네시스
G80 스포츠 다이내믹 패키지에는 제네시스(Genesis) 브랜드 최초로 후륜조향 시스템이 적용되었다. 주행 속도 60km/h 이하 저속 주행시 뒷바퀴를 앞바퀴와 반대방향으로 움직여 회전반경을 축소함으로써 유턴, 좁은 골목길 주행, 주차시 편의성과 민첩성을 향상시킨다. 후륜조향 시스템 적용시 최소 회전반경이 쏘나타 수준으로 축소되어 편리한 유턴과 향상된 선회 성능을 제공한다. 고속 주행시에는 전륜과 동일한 방향으로 조향하여 차량이 횡방향으로 미끄러짐을 억제하고 빠른 차선변경과 고속 선회 및 긴급 회피 상황에서 선회 안정성과 차선 추종성을 향상시킨다.[12] 이후 출시된 제네시스의 완전변경 4세대 모델이자, 플래그십 세단인 G90에도 후륜조향 시스템이 적용되었다. 능동형 후륜조향 시스템이라고 불리는 이 기술은 저속 역상에서 최대 4도, 고속 동상에서 최대 2도 범위 내에서 뒷 바퀴를 조향한다. 유턴이나 좁은 골목길, 주차 등의 상황에서 낮은 속도로 선회 시 앞바퀴가 돌아가는 반대 방향으로 뒷바퀴가 최대 4도까지 돌아가 회전 반경을 중형차 수준으로 줄여준다. 중·고속 주행 중 차선변경 혹은 장애물 회피 상황 등에서 앞바퀴가 돌아가는 방향으로 뒷바퀴를 최대 2도까지 함께 조향해 선회 안정성을 높이고 민첩한 차체 기동을 돕는다.[13]
동영상
각주
- ↑ 1.0 1.1 제네시스, 〈G80 스포츠, 차별화에서 시작해 운동성과 편리함까지 잡다〉, 《현대자동차그룹》, 2021-08-27
- ↑ 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
- ↑ 4.0 4.1 〈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》
- ↑ 이강준 기자, 〈"뒷바퀴 돌려라"…자동차 회사가 '후륜 조향' 기술 넣는 이유〉, 《머니투데이》, 2021-07-12
- ↑ 천원기 기자, 〈"현대차가 따라 할까 겁나"…벤츠, 후륜 조향 원하면 '구독료 내라'〉, 《아시아타임즈》, 2022-03-17
- ↑ 현대자동차그룹 뉴스룸, 〈제네시스, ‘G80 스포츠’ 출시〉, 《현대자동차그룹》, 2021-08-10
- ↑ 제네시스, 〈제네시스, 고급차의 새로운 방향성 제시한 ‘G90’ 공개〉, 《현대자동차그룹》, 2021-12-14
참고자료
- 〈동위상 조향 (同位相操向 , same direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
- 〈역위상 조향 (逆位相操向 , opposite direction steering between front and rear wheels)〉, 《자동차 용어사전》
- 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
- 박준영 편집장, 〈"이러니 삼각별에 환장하죠" 신형 S클래스의 미친 옵션 실제로 작동하는 모습 국내 포착〉, 《오토포스트코리아》, 2021-02-04
- 이강준 기자, 〈"뒷바퀴 돌려라"…자동차 회사가 '후륜 조향' 기술 넣는 이유〉, 《머니투데이》, 2021-07-12
- 현대자동차그룹 뉴스룸, 〈제네시스, ‘G80 스포츠’ 출시〉, 《현대자동차그룹》, 2021-08-10
- 제네시스, 〈G80 스포츠, 차별화에서 시작해 운동성과 편리함까지 잡다〉, 《현대자동차그룹》, 2021-08-27
- 신화섭 기자, 〈"U턴이 쉬워졌다" G80부터 S클래스까지…고급차의 새 기준 '후륜 조향'〉, 《모터그래프》, 2021-08-30
- 브리또맛있다, 〈후륜 조향 시스템의 장점 (총륜 조향, 사륜조향)〉, 《개인 블로그》, 2021-10-22
- 오토헤럴드, 〈(칼럼) '마법 같은 방향 틀기' 20년 전에 나왔는데 요즘 주목 받는 사륜조향〉, 《다나와자동차》, 2021-11-16
- 제네시스, 〈제네시스, 고급차의 새로운 방향성 제시한 ‘G90’ 공개〉, 《현대자동차그룹》, 2021-12-14
- 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
- 천원기 기자, 〈"현대차가 따라 할까 겁나"…벤츠, 후륜 조향 원하면 '구독료 내라'〉, 《아시아타임즈》, 2022-03-17
같이 보기
