안녕하세요~! 쮜범이입니다 ^_^
자동차에서 가장 중요한 요소는 앞으로 주행 시 잘 달려 나아가는 것과 제동 시 제자리로 잘 멈추는 것이다. 그래서 이를 가장 효율적으로 구사하기 위해 많은 브랜드 제조사들은 엄청난 비용과 노력을 투자해 그 결과물로써 결실을 맺고 있다. 구동 시스템을 제대로 이해하려면 구동력 생산의 원동력이자 강력한 심장인 엔진이 장착되는 위치와 최종적으로 바퀴를 굴려주는 구동 시스템의 위치를 알고 있어야 한다.
1. FF 타입(Front engine Front-wheel drive)
앞쪽에 엔진이 자리잡고 있으며 전륜 구동을 사용하는 자동차다. 앞바퀴에서 구동과 조향을 동시에 행하는 방식이다. 무거운 엔진이 자동차 앞쪽은 눌러줌으로써 접지력을 상승시킬 수 있다는 특징이 있다. 다른 구동방식과 다르게 구동축이 뒤로 지나가지 않기 때문에 자동차를 가볍고 낮게 제작할 수 있다.
그러나 엔진과 변속기 모두 앞쪽에 밀집되어 있기 때문에 엔진룸 구조가 복잡해지는 특성을 가지고 있다. 그래도 변속기가 뒤쪽으로 빠지지 않아 차량 내부로 들어오지 않기 때문에 실내가 넓어질 수 있다는 장점이 있다.
앞쪽에 무게중심이 집중되어 있으며 조향과 구동을 동시에 수행해야 하기 때문에 고성능 차량에는 적합하지 않은 구조를 가지고 있다. 국산차량과 대부분 많은 모델이 FF방식을 사용하고 있다.
2. FR(Front engine Front-wheel drive)
앞쪽에 엔진이 자리잡고 있으며 후륜구동을 사용하는 자동차다. 앞쪽에 엔진이 뒤로 변속기가 빠지기 때문에 공간 활용에 유리하지만 실내 공간을 줄이기 때문에 단점으로 작용할 수 있다.
위에서 언급한 FF방식과는 다르게 조향을 앞바퀴에서 하고 구동은 뒷바퀴에서 전달하기 때문에 핸들링 및 코너링이 더 좋아진다. 그러나 무게 중심이 분배되어 있어서 접지력이 떨어지기 때문에 빗길과 눈길에서는 취약하다는 어마어마한 단점이 존재한다.
3. MR(Mid engine Rear-wheel drive)
미드십 엔진은 슈퍼카 브랜드에서 많이 사용하며 람보르기니에서 최초도 시도했다고 볼 수 있다. 엔진이 차량의 가운데 위치하여 무게 배분에 매우 유리하다. 그래서 날카롭고 재빠른 위치 변경과 코너링이 가능한 구조를 지닌다.
이 때문에 많은 슈퍼카 브랜드에서 사용되는 배치 방식이며 몇몇 차량들은 롱 노즈 숏 데크 형식으로 설계하여 프런트 미드십 구조를 가지고 있는 차량도 있다. 예를 들면 벤츠 SLS AMG, 페라리 F12 베를리네타 등이 앞쪽에 엔진을 배치했지만 중앙까지 끌어당겨 설계한 구조이다.
4. RR(Rear engine Rear-wheel drive)
뒤쪽에 엔진이 자리잡고 있으며 후륜구동을 사용하는 자동차다. 엔진이 차량 가장 뒤쪽에 자리 잡고 있고 그 앞으로 변속기가 위치하고 있다. 이 배치는 일반적인 자동차를 생각했을 때 굉장히 불리한 조건을 가지고 있다. 특히 스포츠카에서는 코너링을 돌 때 원심력에 의해 뒤쪽이 날아가게 되는데 이 현상을 오버스티어라고 한다.
오버스티어는 운전자가 차량 컨트롤에 미숙하면 큰 사고가 발생할 수 있기 때문에 자동차를 잘 이해하고 있지 않은 사람들한테는 위험한 무기가 될 수 있다. 그러나 엔진이 뒤에 위치하고 뒤 바퀴를 굴리기 때문에 FF와 같이 접지력이 상승되는 효과를 가지고 있다.
결론적으로 말하자면 위험성 때문에 큰 단점이 존재하지만 이 방식은 스포츠성이 강한 슈퍼카 브랜드에서는 가장 좋은 무기로 활용되고 있다. 포르쉐의 경우 이 단점을 잘 극복한 케이스 중 하나로 꼽히고 있다.
5. 4WD(Four Wheel Drive) & AWD(All Wheel Drive)
앞쪽과 뒤쪽에 엔진이 자리잡을 수 있고 모든 바퀴 구동을 사용하는 자동차다. 4륜 구동은 네 바퀴 모두 동력이 전달되기 때문에 모든 힘이 전달되어 가속력이 좋다. 또한 눈길이나 빗길과 같이 미끄러운 도로 조건에서도 주파력이 좋기 때문에 탈출능력이 좋다.
그러나 네바퀴 모두 구동하기 때문에 코너링 능력이 좋지 않다는 단점을 가지고 있다. 앞쪽 바퀴가 뒤를 끌고 가거나 앞바퀴 조향에 따라 뒷바퀴가 밀어내는 게 아니기 때문에 코너링에서 약간의 어려움을 가지고 있다.
이에 따라 단점을 보완하기 위해 뒷바퀴에 약간의 조향 기술을 넣거나 4바퀴의 구동 배분을 다르게 해서 코너링을 빠져나오게끔하는 기술 개발이 이루어져서 많이 보완된 부분이기도 하다.
4WD(Four Wheel Drive)와 AWD(All Wheel Drive)의 구분 기준
4WD(Four Wheel Drive)와 AWD(All Wheel Drive)는 네 바퀴 굴림장치인 4륜 구동 시스템의 약자로 사용되고 있다. 일반적인 자동차는 4개의 바퀴가 장착되지만 간혹 4개 이상의 바퀴가 장착되는 차량이 있기 때문에 깊숙이 들어가 보면 차이점이 존재한다. 그러나 사실상 4WD나 AWD는 같은 뜻을 담고 있다. 각 브랜드 제조사들은 이 두 가지 용어를 필요에 따라 자기들 마음대로 사용하고 있긴 하지만 결국 모든 바퀴를 구동한다는 의미에서 일반인들이 헷갈릴 이유는 없다.
4륜 구동 시스템의 개발시기와 탄생시기를 따져보면 4WD가 먼저 세상에 등장했고 그 다음 AWD가 등장했다. 그러나 지금까지도 4륜 구동 자동차를 가리키는 표현으로 4WD가 통상적으로 사용되었다. 대부분의 4륜 구동 시스템은 SUV에 주로 사용되었지만 주행 안전성을 위해 세단에도 사용되고 있다. 많은 사람들이 SUV=4WD로 자연스럽게 인식하고 있다. 그러나 이런 고정관념은 혼란을 일으킬 수 있는 부분이다.
SUV와 세단 모든 자동차 분야에서 구분 없이 4륜 구동 시스템이 개발되고 적용되어오고 있다. 이전에 SUV에 쓰이던 구방식의 사륜 구동은 옛것이 되어버렸고 점차 차이점을 보이는 4륜 구동 시스템이 나오기 시작했다.
단순하게 결과만 보면 자동차 4 바퀴에 구동력이 전달된다는 공통점을 가지고 있지만 이전 4륜 구동 시스템과 점차 발전된 4륜 구동 시스템과는 서로 다른 부분들이 있다.
세월이 흐르면 흐를수록 많은 부분이 사람 중심적인 안정성에 집중되었다. 이 때문에 매번 새 기술을 개발하고 적용하는 제조사들은 그 부분을 어떻게든 부각시키기 위해 엄청난 비용과 노력을 쏟아부었다. 그래서 추가된 용어가 바로 AWD다.
즉, 구동되는 바퀴의 수를 4개로 한정하는 게 아닌 모든 바퀴 수로 끌어올리겠다는 의미다. 우리가 일반적으로 타고 다니는 자동차의 바퀴는 4개이기 때문에 이게 무슨 소리인지 이해하기 어려울 수도 있지만 범위를 확장한다는 부분에서 차이점을 보인다.
미국자동차기술학회(SAE)가 4WD와 AWD를 구분하는 기준을 정의내렸다. 주로 구동력이 전달되지 않는 바퀴에 필요할 때만 동력이 전달되는 기능을 탑재한 것이 AWD 구동 시스템이고, 이에 해당하지 않는 것들은 모두 4WD 시스템이라고 결론을 내렸다.
그러나 이런 결론도 일반인들에게는 속 시원한 해답을 주진 않았다. 실제 이런 정의로 구동 시스템을 구분 짓는다고 하더라도 정확하게 어느 쪽으로 구분지어야 할지 애매한 시스템들이 존재하기 때문이다.
4WD(Four Wheel Drive)와 AWD(All Wheel Drive)의 차이점
4WD와 AWD의 구분을 이해하기 쉽게 접근하려면 보다 기계적인 관점에서 바라보아야 한다. 트랜스퍼 케이스와 별도의 저속 기어가 있는 것은 4WD 그리고 두 장치가 모두 없는 것은 AWD라고 이해하면 쉽다. AWD라는 명칭이 나오면서 보다 정확한 용어와 개념이 나오기 전까지 전형적인 4WD 시스템은 파트타임 4WD라고 불리는 방식이다.
전형적인 4WD= 파트타임 4WD 시스템은 앞 엔진 뒷바퀴 구동을 바탕으로 변속기 뒤에 트랜스퍼 케이스라는 장치가 추가되는 형태로 제작된다. 트랜스퍼케이스는 별도의 기어를 이용해 뒷바퀴로 구동력이 전달되는 회전력을 분산시키도록 추가된 장치다. 그래서 파트타임 4WD는 평소에 뒷바퀴로 구동을 하다가 필요에 의해 트랜스퍼 케이스의 기어를 연결시켜 앞바퀴로도 구동이 가능하게끔 만들어준다.
이런 구동 방식의 시스템을 사용하는 차량들은 대부분 오프로드, 비포장도로, 험로, 산악주행에 염두를 두고 개발되었기 때문에 일반적인 도로보다 가혹한 주행 조건에서 쉽게 탈출할 수 있도록 별도의 감속기어, 저속기어를 마련했다. 저속 기어는 주 구동 기어보다 톱니 수가 더 많아서 바퀴의 회전수를 낮추면서 토크를 높이는 역할을 한다.
위에서도 언급했듯이 오랫동안 사용되던 4WD 방식은 위와 같은 방식이 대부분이었기 때문에 당연하게 4WD 시스템이라고 단정지어 왔다. 그리고 트랜스퍼 케이스 내부에는 구동력을 나누는 기어가 항상 연결되어 있도록 만들어진 것이 초기의 풀타임 4WD 시스템이다.
초기 풀타임 4WD 시스템의 기본적인 구성은 뒷바퀴 굴림 구동계를 조건으로 하고 있었다. 그러나 4WD 시스템에서 심각한 단점이 드러나면서 이를 해결하기 위한 해결책과 앞바퀴 굴림 구동계를 바탕으로 만들어진 4륜 구동 시스템이 나오면서 사륜 구동 시스템의 구분에 혼란이 오기 시작했다.
전통적인 개념의 4WD는 커브길에서 코너를 돌 때 문제가 생겼다. 자동차가 커브를 돌 때 앞바퀴와 뒷바퀴는 서로 움직이는 거리가 달라져야만 한다. 그래서 앞/뒤 바퀴의 회전을 조절하는 기능이 요구되는데 초기의 4WD 시스템에는 이런 기능이 들어가 있지 않다.
워낙 낮은 속도에서 가혹 조건의 도로 상황에서 탈출만을 위해 4WD 기능을 활용하면 되었던 파트타임 4WD에서는 큰 문제가 되진 않는다. 그러나 항상 네 바퀴에 구동력이 전달되는 풀타임 4WD에서는 고속 주행 때 구동계에 무리가 가거나 차의 움직임이 답답해지는 단점이 생겼다.
이러한 단점을 해결하기 위해 나온 게 바로 센터 디퍼렌셜이다. 센터 디퍼렌셜은 앞/뒤 차축 사이에 설치되며 각 구동축에 걸리는 힘에 따라 전달되는 동력의 크기를 조절해주는 역할을 한다. 그런데 트랜스퍼 케이스가 있는 전통적인 4WD 시스템에 센터 디퍼렌셜을 설치하려고 하니 구조적으로도 복잡하고 구동계의 무게가 올라가는 것을 피할 수가 없었고 비용도 많이 들어간다는 문제가 발생했다.
각 자동차 제조사는 오프로드 주행 조건 에서 아주 험한 상황이 아니면 굳이 저속 기어를 활용하는 4WD 시스템은 쓰지 않아도 충분히 커버할 수 있다는 결론을 내렸다. 이렇게 진행되다 보니 기술 발전을 거듭해 앞바퀴 굴림 구동계를 응용해서 네 바퀴에 구동력을 전달할 수 있게 되는 수준까지 완성했다. 이 기술은 추후 AWD 구동 시스템 탄생으로 이어졌다.
가장 기본적인 형태의 AWD는 앞 바퀴 구림 구동을 바탕으로 변속기 내부 또는 외부에 동력을 배분하는 별도의 장치를 추가해서 뒷바퀴 쪽으로 동력을 전달하는 기술이다. 이 시스템에서 앞/뒤 바퀴의 구동력 배분은 센터 디퍼렌셜이 진행한다. 이 점이 바로 4WD와 AWD의 차이를 만들어준다.
결론부터 말하자면 4WD는 강제로 네 바퀴에 구동력을 배분하는 구조이고 AWD는 앞/뒤 바퀴의 구동력 차이를 감지해야 구동력 배분이 조절되는 구조를 가지고 있다. AWD의 구조는 물론 별도의 장치를 이용해 앞/뒤 구동력 배분 비율을 일정한 상태로 만들 수 있지만 근본적으로는 입력이 있어야 반응하는 수동적인 장치로써 사용된다.
초기의 AWD는 앞/뒤 바퀴의 구동력 배분을 기계식 센터 디퍼렌셜에 의존했다. 그러나 요즘 생산되는 차량들은 발전을 거듭해 차량의 주행상태와 바퀴의 회전상태를 감지하는 센서가 있다. 이 센서가 감지한 입력 값과 상태를 바탕으로 각종 컴퓨터와 모듈이 앞/뒤 바퀴에 전달되어야 할 구동력을 판단해 디퍼렌셜을 조절하는 방식도 많이 사용한다.
물론 초기에 탄생한 AWD는 전통적인 4WD와는 다르게 오프로드와 같이 험하고 악조건의 주행에서 알맞지 않긴 하다. 그러나 일반 도로에서 악조건을 만났을 때나 노면 상태가 심각하지 않은 비포장도로까지는 주행하는 데 있어서 어떠한 무리가 전혀 없다. 최근 전자제어 차동제한 디퍼렌셜이나 구동력과 제동력 제어기술이 발전하면서 AWD의 능력은 꾸준하게 향상되고 있다.
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