오늘은 자동차의 서스펜션에 대해 알아보겠습니다.
WHAT/WHY : 서스펜션? 왜 중요한지?
서스펜션은 차량 운행 중 노면으로부터 발생하는 충격을 걸러주고 차량의 자세 제어를 담당하는 장치입니다.
서스펜션은 승차감과 핸들링 성능을 결정짓기 때문에 차량의 운동성과 편의성을 고려하여 구성됩니다.
- 예시 1. 스포츠카 : 승차감 < 핸들링
운동성이 뛰어난 차량으로, 셋팅을 딱딱하게 하여 차량의 거동이 한쪽으로 기우는 현상이 최소화되도록 설계합니다. 반면 셋팅이 딱딱하여 지면으로부터의 충격 전달을 거르기 어렵습니다.
- 예시 2. 고급세단 : 승차감 > 핸들링
승차감이 중요한 차량으로, 셋팅을 부드럽게 하여 지면에서 오는 진동을 최소화하도록 설계합니다. 반면 셋팅이 물렁하므로, 차량의 하중 이동에 따른 거동이 기우는 현상이 동반될 수 있습니다.
WHO/WHERE/WHEN : 서스펜션의 역사와 종류들!
서스펜션은 크게 차축 현가식(Rigid Axle)과 독립 현가식(Independent)으로 구분할 수 있습니다.
각각에 대해 상세히 알아보겠습니다.
1. 차축 현가식(Rigid Axle) : 양쪽 바퀴가 하나의 차축에 연결된 서스펜션입니다.
+ 구조가 단순하여 제작이 쉽고 가격이 저렴합니다.
+ 강성이 강합니다.
- 고속에서 한 바퀴에 힘이 실리면 다른 바퀴가 떠버려 접지력이 떨어집니다.
- 노면에서의 충격이 양 바퀴에 다 전달되므로 승차감이 좋지 않습니다.
1) 토션빔(Torsion beam)
: 가장 많이 사용되는 서스펜션입니다. '토션바'라는 막대(beam)모양의 강체 스프링으로 좌우 휠이 연결되어 있어, 좌우 휠이 독립적으로 움직이려고 할 때 비틀리는 힘을 이용해 억제합니다. 이는 코너링 시 내외륜 휠의 독립적 운동을 제한시켜, 핸들링 성능을 저하시킵니다. FF 차량일수록 무게중심이 앞쪽이 치우쳐있어서 굴곡진 도로에서 균형이 무너지기가 더욱 쉽습니다. 그럼에도 소형/준중형 차량에는 구조의 단순성, 가격의 저렴함 때문에 주로 적용됩니다.
2. 독립 현가식(Independent) : 양쪽 바퀴가 각각의 차축에 연결된 서스펜션입니다.
+ 코너에서도 안정적입니다.
+ 승차감도 차축 현가식 대비 좋습니다.
크게 1) 맥퍼슨스트럿, 2) 더블위시본, 3) 멀티링크로 나누어지는데 각각의 개요도는 아래와 같습니다.
1) 맥퍼슨 스트럿(MacPherson strut)
: 암은 1개이며 로워에 위치합니다. 스트럿 어셈블리(스프링과 쇽업소버)로 구성되어 있어, 휠을 위아래로 움직일 수 있습니다. 암이 1개라서 가볍고 공간을 많이 확보할 수 있어서, FF 차량에서 전륜에 많이 사용됩니다. 구조는 단순한 편이라 저렴하나, 코너링 중 횡력으로 인해 스트럿 어셈블리에 스트레스가 많이 가해집니다. 1개뿐인 암에 힘이 많이 쏠려 변형이 올수도 있고 운동성에 제한이 있습니다.
2) 더블 위시본(Double wishbone)
: 암은 2개로 Y자 모양으로 되어 어퍼암과 로워암으로 위치합니다. 맥퍼슨에 비해, 대항할 수 있는 힘과 방향이 늘어납니다. 두개의 암에서 차량이 쏠리는 힘을 나눠갖기 때문에 변형에도 강합니다.
3) 멀티 링크(Multi-link)
: 특정 구조를 가리키는 것은 아니고, 암 또는 링크의 수를 늘려서 더욱 세밀하게 제어하고자 하는 서스펜션을 의미합니다. 위시본의 파생과도 같습니다. 여러 개의 암을 이용하므로 설계의 자유도가 높고 세밀한 셋팅이 가능한 반면, 구조가 복잡하고 비용이 많이 상승합니다. 또한 수리가 복잡하여 고급 차량에 많이 들어가는 방식입니다.
HOW : 차량에 장착되는 서스펜션 조합
| 전륜 | 후륜 | 차량 |
| 맥퍼슨 스트럿 | 토션 빔 | 베뉴, 아반떼, K3, SM3, 크루즈, 티볼리, 코나 |
| 맥퍼슨 스트럿 | 멀티 링크 | 소나타, K5, 그랜저, 아슬란, K7, 임팔라, 투싼, 싼타페, 펠리세이드, N-Line, G70 |
| 멀티 링크 | 멀티 링크 | G80, G90, K9 |
| 더블 위시본 | 멀티 링크 | M6, 458 이탈리아 |
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.