수막현상

수막현상(水膜現象, aquaplaning 또는 hydroplaning)은 물에 젖은 노면을 고속으로 달릴 때 타이어가 노면과 접촉하지 않아 조종이 불가능한 상태를 말한다.

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개요

수막현상은 타이어의 마찰력이 거의 제로에 가까운 상태에서 자동차가 도로 위의 얇은 물(수막)에 의해 물 위를 미끄러지는 현상이다. 이 현상이 일어나면 스티어링휠이나 브레이크, 액셀러레이터를 제어할 수 없게 된다. 조건이 나쁠 때에는 시속 80km 정도에서도 발생할 수 있고, 특히 아무런 예고 없이 발생하므로 주의해야 한다. 고속으로 회전하는 타이어와 노면 사이에 수막(水膜)이 생기면 차가 물 위에 뜬 상태가 되며, 당황해서 급브레이크를 밟거나 스티어링휠을 돌리지 말고, 타이어가 접지력을 회복할 때까지 기다려야 한다. 1cm 이하로 수심이 얕은 노면에서는 타이어홈의 배수 능력이 중요하고 물이 깊게 고인 곳에서는 타이어의 형태와 공기압의 영향을 받는다. 수막현상이 일어날 때 무리하게 자동차를 조종하려고 하거나 급브레이크를 밟으면 역효과가 일어나 차량을 더 통제할 수 없게 된다. 운전자는 수막현상이 일어났을 때 당황하지 말고 즉시 엑셀에서 발을 뗀 뒤 서서히 속도를 낮춰야 한다. 속도가 떨어지면서 타이어와 지면이 다시 접지하게 될 때까지 속도를 낮춘다. 만약 브레이크를 꼭 밟아야 하는 상황이라면 부드럽게 브레이크를 밟으면서 차가 불안정하게 움직일 것을 생각하고 핸들링을 해야 한다.

원리

빗길 포장도로면의 수막은 보통 수 mm 정도이기 때문에 타이어가 물위를 굴러 트레드가 물속에 잠기면 트레드 홈 속으로 물이 들어가 고무 블록이 접지하면서 마찰력이 발생한다. 트레드에는 후방으로 물을 내보내기 위한 세로 홈과 물을 옆으로 튀기는 가로 홈이 설계되어 있는데 모두 홈의 폭이 넓고 깊을수록 배수성이 좋고 큰 마찰력을 얻을 수 있는 것은 당연하다. 젖은 노면의 마찰계수는 자동차의 속도가 빨라짐에 따라 작아진다. 이것은 트레드 접지 부분의 바로 위부터이며, 트레드 고무의 블록이 물을 가르며 노면에 접촉되기 때문에 속도가 빨라질수록 블록 앞에 있는 물이 배제되기 어려워져 실제의 접지면적이 점차 작아지기 때문이다. 자동차의 속도가 80km/h 이상이 되면 트레드가 노면을 밀쳐내는 속도는 배수 속도를 웃돌게 된다. 수심이 얕을 때는 물을 갈라 블록의 표면이 노면에 접촉되지만 수심이 트레드의 홈보다 깊을 경우 즉, 수심이 10mm 이상이 되면 트레드가 접지되는 순간에 7~8mm 밖에 안되는 트레드의 홈 속은 물이 가득차기 때문에 블록 아래의 물을 밀쳐낼 수 없어 그대로 잔류하게 된다. 이와 같이 타이어가 완전히 물 위에 떠있는 상태가 수막현상이다. 수막현상은 트레드의 표면이 노면에 접촉되지 않기 때문에 발생하는 것으로 그 발생속도를 높이기 위해서는 트레드의 배수성이 좋은 타이어 즉, 가능한 한 홈이 깊고 홈의 면적이 넓은 타이어를 사용하는 것이다.

발생 원인

• 도로 위에 고여 있는 빗물의 양 : 타이어가 배출할 수 있는 빗물의 양보다 많은 비가 내릴 경우 수막현상이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서 폭우가 내리는 날 도로를 운전할 경우, 반드시 주의를 기울여야 한다.
• 자동차 주행 속도 : 주행 속도가 빠르면 빠를수록 타이어의 빗물 배수기능이 떨어져 수막현상이 쉽게 발생한다. 그러므로 젖은 노면에서는 주행 속도를 시속 80km 이하로 낮추는 것이 안전 운전을 위해 꼭 필요하다. 전문가들은 빗길에서는 평상시 규정 속도보다 20%, 폭우가 내릴 때는 50% 감속 운전하라고 조언한다.
• 타이어 트레드 홈 깊이 : 트레드 홈은 도로 위 빗물을 배출하는 역할을 한다. 트레드 홈 깊이가 깊을수록 배수능력이 우수하며, 홈 깊이가 마모한계선인 1.6mm에 가까워질수록 이 능력이 떨어져 수막현상이 쉽게 일어난다. 따라서 트레드 홈이 마모한계선에 이르기 전 타이어를 교체하는 것이 바람직하다.
• 타이어 공기압 : 타이어의 공기압이 부족할 경우 배수 면적이 좁아져 수막현상이 발생할 확률이 높아진다. 실제로 수막현상과 미끄러짐을 예방하는 서머 타이어도 시중에 따로 나와 있다.

예방 방법

• 타이어 상태 체크하기 : 먼저 타이어의 마모상태를 확인해야 한다. 정상 타이어의 경우 타이어에 있는 트레드 홈으로 물이 빠져나가지만, 타이어 트레드가 적정 수준 이상 마모된 경우나 편마모된 경우에는 배수 능력이 떨어져 제동거리가 길어진다. 일반적으로 트레드 홈 깊이의 경우 새 타이어는 7~8mm이며, 3.2mm부터는 배수능력이 저하된다. 타이어 공기압 또한 미리 확인하면 좋다. 적절한 타이어 공기압은 타이어가 제대로 기능을 발휘할 수 있도록 형태를 유지시켜준다. 또 타이어와 도로면의 접지면적을 최대로 확보해 트레드의 배수기능을 극대화하며 수막현상을 예방하는 데 도움을 준다.
• 감속운전하기 : 빗길 운전에는 평소보다 20% 이상 서행하는 것이 좋다. 비가 많이 오는 날 80km/h 이상의 속도로 주행할 경우 수막현상이 발생할 확률이 더 높기 때문에 서행하는 것만으로도 사고 예방에 도움이 된다. 또한 수막현상으로 인해 차량이 미끄러지기 쉬운 만큼, 갑작스러운 핸들 조작도 지양해야 한다.
• 안전거리 유지하기 : 빗길에서는 운전자가 생각한 것보다 제동거리가 더 길기 때문에 앞차와의 안전거리 확보가 중요하다. 2017년 한국교통안전공단에서 시행한 실험에 의하면 시속 50km/h로 주행했을 때 일반 승용차의 경우 마른 노면에서 제동거리는 9.9m이지만, 젖은 노면에서는 18.1m로 제동거리가 1.8배나 증감했다. 빗길에서는 차량 간 안전거리를 항상 평소보다 넓게 유지하는 것을 유념하면 좋다.

주의사항

승용차 타이어에는 트레드의 홈 깊이가 1.6mm가 되면 홈의 일부가 옆으로 연결되는 슬립 사인(Slip Sign)이 설계되어 있으며, 법적으로는 홈의 깊이가 1.6mm 이하의 타이어는 사용이 금지되어 있으나, 조금 거센 비가 올 경우 수심은 금방 2mm 이상이 되기 때문에 슬립사인이 보이는 타이어는 위험하다. 건조한 노면에서의 그립성능도 생각하면, 경험적으로는 홈의 깊이가 4~5mm로 신제품의 1/2이 되면 타이어를 교환하는 것이 이상적이다. FF 형식의 자동차가 고속주행 중에 물웅덩이로 돌진했을 때 엔진의 회전수가 급격히 상승되면 수막현상이 발생되어 타이어가 공회전하고 있다는 증거이다. 타이어의 방향이 바뀌지 않도록 스티어링 휠을 꽉 잡고 액셀러레이터 페달을 느슨하게 하면 물의 저항으로 곧 속도가 내려가 타이어가 노면에 접지된다. 그러나 액셀러레이터 페달을 느슨히 하지 않고 물웅덩이를 통과하여 타이어의 그립이 급히 회복되면 자동차가 이상한 움직임으로 변화될 가능성이 있기 때문에 위험하다.

참고자료

• 〈수막현상〉, 《네이버 지식백과》
• 〈수막현상〉, 《네이버 지식백과》
• 불스원, 〈빗길 안전운전을 방해하는 수막현상! 제대로 알고 대처하자〉, 《티스토리》, 2021-06-22
• 장준영 기자, 〈브리지스톤, “폭우 속 타이어 수막현상 조심하세요”〉, 《상용차신문》, 2021-08-12

같이 보기

• 수막

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