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"타이어"스토리로 이해하기 - 자동차 전진의 힘 마찰!

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작성자 운영자 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일13-10-08 18:57 조회8,021회 댓글0건

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           레이싱경기 드리프트 중 타이어에 불이?
            스트레스 받는날 이렇게 시원하게
 질주하면 스트레스가 뻥 뚫리겠죠?



영화에 나오는 자동차 액션 장면이나 레이싱경기를 보면 타이어에서 연기가 나면서 차량이 미끄러지고, 격한 코너링이나 스핀 턴 등을 쉽게 볼 수 있습니다.

멋있어 보이기는 하지만 실생활에서 그런 식으로 운전하면 하루에 타이어 한 세트씩은 소모해야 할 것 입니다.

이런 자동차 액션에서 빠지지 않고 들리는 효과음은 타이어 마찰음 입니다.
브레이크 밟을 때나 차량을 가속할 때 어김없이 영화에서는 타이어 마찰음이 들립니다.


차량 동역한 개념으로 보면 타이어 마찰음은 타이어와 차량의 속도가 일치 하지 않을때 발생하게 되어 있습니다. 즉 차체가 전진하는 속도를 차량의 속도로 보고 타이어가 노면을 박차고 나가는 속도인 타이어의 회전속도를 비교하면 운전자가 가속을 하고 있는 환경에서는 타이어의 회전속도가 차체의 전진속도 보다 빠르고 제동을 하고 있는 순간에서는 타이어의 회전속도는 차체의 전진속도보다 느린 것입니다.


차량을 가속시키는 가속력 이나 정지시키는 제동력 모두 이 타이어의 회전속도와 차체의 진행속도의 차이에서 비롯
되게 되어 있습니다.

  

직접적으로 차량을 가속 또는 감속 시키는 힘은 타이어와 노면의 마찰계수(μ)와 타이어에 전달되는 차체의 중량(P)에 비례하게 되어 있는데 주행 중 거의 차이가 없는 차체의 중량에 비해 노면의 마찰계수는 운전 조건아니 노면 조건에 따라 변화 무쌍합니다.

이론적으로 마찰계수는 0~1.0까지 분포하며 빙설 노면은 0.2미만 보통의 포장노면이 0.7 수준이라고 보시면 대략 맞습니다. 이 마찰계수라는 물리적인 조건 때문에 아무리 브레이크 장치를 크게 만들어도 차량의 제동거리르 무한정 줄여 나갈 수가 없는 것 입니다. 반대로 엄청난 파워 엔진이라도 차량을 가속시키는 한계는 역시 마찰계수로부터 정해집니다.


 


급가속이나 급제동시 도로에 생기는 스키드마크는 마찰때문!


타이어의 회전을 차량의 움직임으로 변환시키는 데에 마찰계수는 가장 큰 변수가 되는데, 가속이나 감속 모든 조건에 있어서 마찰계수는 높은 편이 유리합니다.

노면의 상태에 따라 크게 변하는 이 마찰계수는 동일 노면에서라면 타이어의 슬립률에 의해서도 영향을 받습니다.

타이어의 슬립률이란 처음에 언급한 차체의 속도와 타이어의 회전 속도의 차이를 백분율화 한 것으로 일정한 속도로 정속 주행하는 차량에서는 슬립률이 0%이며 급격한 제동에 의해 휠이 고착된 상태로 미끄러지고 있는 차에서는 슬립률은 100%가 됩니다.

대략적으로 슬립률이 20~40% 수준에서 마찰계수는 해당 노면에서의 최고 마찰계수를 기록하게 되며 대부분의 ABS장치들은 휠의 고착을 방지하면서 브레이크 유압을 조정하여 실제 차속과 타이어의 속도차인 슬립률을 항상 이 범위 내에서 순환시키도록 프로그램 되어져 있습니다.

 

영화에서 볼 수 있는 급가속 하는 차에서는 휠 스핀이 일어납니다. 지금까지의 설명 결과로 보면 이런 휠 스핀에서는 마찰계수가 급격히 저하되어 결국 타이어만 헛돌 뿐 타이어의 회전운동은 효율적으로 차체의 전진으로 연결되지는 않습니다. 그래서 고안된 장치가 TCS(Traction Control System)로서 강력한 엔진 토크로 인해 타이어와 노면의 슬립이 발생하면 엔진의 토크를 조절하거나 슬립이 발생하는 휠의 브레이크를 임의로 작동시킴으로써 슬립률을 최적의 상태로 맞추게 되어 있습니다.

슬립률 과다로 마찰계수가 떨어질 경우 마찰계수는 전후방으로의 가감속 뿐 아니라 횡방향의 코너링 Force에도 영향을 미치므로 차량의 주행 안정성이 흐트러지게 됩니다. 따라서 엔진의 잉여 구동력이 충분한 고급차량에서는 TCS가 매우 안전하고 효율적인 장치인 것입니다.


하지만 영화에서처럼 멋지게 드리프트를 하시려면 TCS는 가장 큰 방해물이 되겠지요 ?. 

이번편에서는 자동차 타이어가 도로에 어떻게 접촉하여 움직이는 지에 대해서 알아봤습니다.

타이어를 주기적으로 교환해야하는 것도 바로 이 마찰계수로 인해 지면에 닿는 부분이 닳아서 깎여저나가 제대로 마찰계수가 나오지 않기 때문인데요. 평소에도 위험하지만 빗길/눈길에서의 미끄럼 사고의 대부분이 타이어 점검을 제대로 하지 않아서 생기는 사고 입니다.

자칫 대형 사고로 이어질 가능성이 큰 타이어로 인한 사고는 예방할 수 있기 때문에 꼭 체크하는 습관을 가지시기 바랍니다.


다음편에선 "타이어, 그 원초적인 세계"란 주제로 타이어의 기본을 알아보도록 하겠습니다.

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