차량 소개를 보는 영상에보면 승차감을 설명할때 자주 듣게되는게 바로 에어 서스펜션 즉, 에어 쇼바에 관한 얘기다. 해서 필자는 이 에어 쇼바에 대한 기능에 대해서 좀 더 상세히 알아보고 싶었고, 많은 분들이 혹시나 모르는 부분이 있는 것들을 설명 드리고 싶기도 했다.
오늘은 이 에어 서스펜션에 대해서 설명을 드리고, 많은 분들이 차량을 선택할 때 도움이 될 수 있는 내용으로 한번 글을 담아볼까 한다.
Air spring Suspension 서스펜션의 충격흡수를 위한 스프링으로 에어 벨로우즈를 사용하는 서스펜션이 바로 에어 서스펜션이라고 한다.
말 그대로 공기 압력을 사용한 현가장치이며 공기압이 현가상질량을 지지하면서 노면으로부터 충격을 받아낸다. 공기압은 전기 혹은 엔진동력으로 에어컴프레셔를 돌려 발생시키고, 서스펜션이 작동하다보면 수시로 누설될 수 있기 때문에 압력이 일정 이하로 떨어지거나 차량의 높이가 어느 정도 낮아지게 되면 수시로 컴프레셔가 돌아 보충을 시키게 된다.
압력을 받는 벨로우즈는 유연하고 탄성이 좋은 고무 재질에 아라미드 같은 섬유를 합쳐서 만든다고 한다.
* 아라미드 : 섭씨 500도에서도 타지 않을 정도로 내열성이 강한 합성 섬유로 유기 섬유 중에서 불에 타지 않는 성질이 매우 강하고, 유독 가스의 발생이 적다고 알려져 있는 섬유)
1901년 미국에서 특허가 처음 출원되었지만, 완성차 업체가 이를 적용하기 시작한 것은 좀 늦은 1950년대 들어서 적용이 가능했다고 한다.
1954년 스트로엥 DS에 처음으로 질소 압축 챔버를 스프링으로 사용한 하이드로뉴메틱 서스펜션이 적용되었다고 한다. 허나 이는 질소가스가 손실되면 압력을 보충하는게 아니라 가스가 봉입된 챔버를 통교환 하는 방식이다.
컴프레서를 돌리는 진짜 에어 서스펜션을 적용한 양산차는 캐딜락 엘도라도 중 3세대 브로엄으로 기본장비로 장착되었지만 초기 기술의 한계로 고장이 잦았다고.
이후 캐딜락은 엘도라도의 모든 라인업에 에어 서스펜션을 확대 적용하였다고 한다.
에어 서스펜션의 장점.
1. 우수한 승차감 : 에어 벨로우즈의 진동절연 능력이 매우 뛰어나서 작은 잔진동은 벨로우즈가 거의다 걸러내주기 때문에 뛰어난 정숙성은 덤이라고 한다. 사실상 에어 서스펜션의 상징적인 장점이다.
2. 일정한 차고 유지 및 자유로운 차고 조절 : 사람이 승차하거나 짐을 싣거나 트레일러를 연결하는 등 하중이 커져 차가 내려 앉으면 차고 센서가 이를 감지해서 해당 차축에 공기압을 더 넣어서 차고를 보정시켜준다.
고급 SUV 같은 경우 운전자가 지형에 따라 차고를 임의로 조절하는 것도 가능하고, 좀 더 발전한 능동형 서스펜션에서는 속도에 따른 차고 조절을 하기도 한다.
3. 현가하질량의 감소 : 강철 스프링에 비해 스프링이 플라스틱 계열의 벨로우즈와 공기 그 자체라서 무게가 매우 가벼워서 현가하질량이 줄어들고 로드홀딩 향상에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
에어 서스펜션의 단점.
1. 비싼 가격 : 공기압 라인과 컴프레서, 어큐뮬레이터, 에어밸브블록 등 여러가지 부품들이 추가로 더 붙기 때문에 정비가 어려워져 가격이 비싸진다.
2. 내구성 : 최신 차량들은 많이 나아졌지만, 차량의 노후화로 에어호스나 피팅, 벨로우즈 고무의 경화로 균열이 생겨 누기가 발생하면 이를 보충하기 위해서 컴프레서가 계속 돌게 되고, 잦은 가동으로 과열로 사망하면 차량을 지탱할 공기압을 상실하고 차가 주저 앉는다고 한다.
3. 세팅의 난이도 : 일정한 탄성 계수를 유지하는 강철 재질 스프링과 달리, 축하중 따라 탄성계수가 수시로 달라지기 때문에 스프링 압력과 댐퍼 감쇄력의 세팅이 다소 어렵다고 한다.
에어 서스펜션 적용 차량.
1. 국산차
- 제네시스 / 에쿠스 / 제네시스 G90 / 기아 K9 / 모하비 / 체어맨 / 카이런 / 렉스턴
2. 수입차
- 벤츠 C클래스 / E 클래스 / S 클래스 / 벤츠 GLE / 벤츠 GLS / BMW 6 시리즈 / 7 시리즈 / BMW X5 / BMW X6 / BMW X7 / 렉서스 LS / 테슬라 모델S / 테슬라 모델X / 테슬라 사이버트럭 / 폭스바겐 페이톤 / 폭스바겐 투아렉 / 아우디 A7 / A8 / 아우디 E-트론 / 아우디 Q7 / 아우디 Q8 / 지프 그랜드 체로키 / 링컨 에비에이터 / 쉐보레 타호 / 쉐보레 서버번 / 캐딜락 에스컬레이드 / 랜드로버 디스커버리 / 레이지로버 스포츠 / 레인지로버 / 마이바흐 S클래스 / 벤틀리 플라잉스퍼 / 롤스로이스 고스트 / 롤스로이스 컬리넌 / 롤스로이스 팬텀등이 적용되어 있다고 한다.
고급차에서 에어 서스펜션을 왜 쓸까?
현 시대에는 서스펜션의 기능으로 '접지력 향상'이라는 개념이 추가가된다. 때문에 그저 노면의 충격만 걸러내는게 아니라 4개의 바퀴를 안정적으로 노면에 밀착시킬 수 있는지가 중요하다. 바로 '안전'과 직결되기 때문이다.
스프링은 충격을 흡수하고, 댐퍼는 스프링이 일정 수준 진동하려는 움직임을 억제시킨다. 스프링이 단단하고 댐퍼가 부드러우면 저속 주행에서 노면의 충격을 흡수시키지 못하게된다.
고속이나 한쪽으로 무게가 실리는 상황에서는 댐퍼가 제 역할을 하지 못해서 차량이 출렁거리게 되기도 한다. 때문에 스프링과 댐퍼를 조화롭게 맞추는 것이 기술적인 난제이다.
아직까지 많은 제조사들도 연구를 지속하고 있고, 벤츠, BMW 등 프리미엄 브랜드들이 승차감도 좋으면서 잘 달릴 수 있는 것도 이 부분의 이해도가 높기 때문이다.
에어 서스펜션을 공부하면서 느낀 점은 확실히 관리하기가 쉬운 부품들은 아니구나 하는 생각들을 하게되었다. 국내 차량 제네시스 G90도 적용하지 못했다는 걸 보면 더더욱 그렇다. 물론 최근에 출시될 G90에는 적용이 되었다고 하니 차량 리뷰할 때 한번 승차감을 리뷰하는 영상을 한번 꼭 챙겨볼까 한다.
차량이 노면의 상태를 그때그때 파악하고 정확하게 운전자에게 편안함을 전달해줘야 하기 때문에 서스펜션이 더더욱 똑똑해져야하고, 전자식 제어장치들 또한 같이 좋아져야 하기 때문에 이 부분에 대해서 많은 완성차 업체들이 고민이 많을 듯 한 생각이든다.
필자 또한 현업에서 일하고 있는 사람으로써 모순의 법칙이라는게 존재한다. 어떤 곳이 좋아지면 분명히 안좋아지는 쪽이 한 곳이상 생기기 때문에 그 부분까지 다 생각해서 설계를 해야하고, 커버를 해야 한다.
그런 부분에 있어서 에어 서스펜션은 정말 많은 노면의 노이즈들에 대한 커버를 해야하기 때문에 엔지니어들이 많이 힘들겠다는 생각을 하게된다.
국산차량에도 점점 고급차량에 많이들 적용될 것으로 보이는데, 그 기술력이 얼마나 많이 따라와줄지 기대를 해본다.
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