어제 4륜구동의 시초 및 역사에 대해 알아보았습니다. 그리고 오늘은 4륜구동중에서도 풀타임 4륜구동(AWD)에 대한 작동방식과 제조회사를 소개할까 합니다.
참고로 4륜구동에 대한 시초 및 역사 포스팅을 못보신 분들은 http://redzone.tistory.com/378 <--주소를 클릭하셔서 먼저 보시고 이 포스팅을 보는것이 좋다고 생각합니다.
최근에 날씨가 많이 추워지면서 눈도 자주 내리고 있는 실정입니다. 올해 겨울은 지구온난화 및 엘니뇨현상으로 평년보다 따뜻하다는 기상청 예보가 있었는데 기상청 예보가 보기좋게 빗나간거 같습니다.
많은 사람들이 눈길에서는 4륜구동이 좋다고 언급합니다. 그리고 실제로 눈길에서 4륜구동의 이점은 분명히 다른구동방식과 비교할때 높습니다.
특히 완만한 언덕길에서 정지했다가 출발할때 후륜구동은 제자리에서 헛돌거나 오히려 미끄러져 내려오기도 하고 전륜구동도 스노우타이어를 장착하지 않은이상 올라가지 못하거나 올라가더라도 매우 힘겹게 올라갑니다. 그러나 4륜구동은 눈길언덕에서도 거뜬히 올라갈수 있습니다.(물론 경사가 심한경우라면 제아무리 4륜구동이라도 소용없습니다)
겨울철에 특히 돋보이는 4륜구동 특히 온로드 주행에 최적화된 AWD는 어떤원리로 4바퀴에 동력을 전달하는지 알아보겠습니다.
아우디 콰트로가 시초인 기계식 AWD방식
오프로드에 최적화되고 구조가 비교적 간단한 파트타임4WD와 달리 온로드에 최적화된 AWD는 어떤상황에서도 안정적인 주행성을 보장합니다.
전륜구동베이스이지만 센터디퍼런셜이 존재하며 전륜과 후륜의 동력전달비율을 각각 25:75에서 75:25까지 자유롭게 변환되는 장점을 지니고 있습니다.
아우디 콰트로의 성공적인 데뷔이후 타메이커에서도 AWD를 적용한 차종을 내놓았으며 타메이커에서는 자신들의 차종에 맞게 설계 및 이름을 바꾸어 자신들의 AWD가 좋다고 선전했지만 타 메이커의 AWD또한 아우디가 내놓은 기계식 AWD시스템을 근간으로 만들었습니다.
아우디의 AWD는 초기에 기계식 디퍼런셜이 장착되어있으며 비스커스커플링이 타이어 슬립정도에 따라 구동력을 분배하는 역할을 합니다.
아우디의 AWD는 그러나 한쪽 타이어가 접지력을 잃으면 같이 슬립하는 단점이 있었는데 이 단점을 보완한 토크센싱(Torque sensing) AWD 일명 토센방식의 AWD시스템을 채용한 AWD승용차를 선보이며 기계식AWD의 최강자로 군림하기도 했습니다. (당시 아우디의 콰트로시스템을 납품한 회사는 미국의 글리슨인데 현재 글리슨은 AWD시스템은 직접 제조하지 않습니다)
우리나라의 경우 미쓰비시 란에보2기, 란에보3기에 적용된 기계식AWD시스템을 장착한 싼타모AWD모델이 국내차종중 유일한 기계식AWD시스템이 장착된 차종입니다.(구형싼타페도 VGT 이전 초기모델은 기계식AWD시스템이 들어갔다고 하는데 좀 불확실합니다)
구동손실을 줄이고 연비에 유리한 전자제어AWD
기계식AWD의 최대강점은 노면을 꽉 잡는듯한 주행안전성입니다. 그러나 구동력이 상시 배분되는 시스템인 관계로 동력손실이 적지않고 따라서 연비도 나쁜편이라고 합니다.
특히 최근에는 유가가 언제 폭등할지 모르는 고유가 시대에 살고있고 지구온난화의 주범인 자동차 배기가스를 줄이기 위해 전세계 각국정부의 규제가 심해지고 규제에 따라서 자동차메이커또한 연비를 높이는데 안간힘을 쓰고 있는 실정입니다.
기계식AWD시스템을 보완하기 위해 나온 전자식AWD는 현재 거의 대부분의 AWD시스템에 탑재되어 있습니다(기계식AWD시스템을 끝까지 고수한 아우디도 미드쉽스포츠카 R8을 제외한 나머지모델은 전자식AWD으로 변경되었거나 변경될 예정입니다)
전자식AWD는 많은 회사에서 거의 같은시기에 개발했습니다. 제조회사마다 차이는 있지만 기본적으로는 평상시에 전륜 또는 후륜에 구동력을 모아 운행하다가 타이어가 슬립이 일어날때 구동력을 분배해서 제어하는 방식입니다.
즉 평상시에도 동력이 분배되어 있는 아우디의 기계식AWD와 달리 전자식AWD는 평상시에 2륜구동 혹은 2륜에 구동력을 집중시키고 달리는 파트타임4WD와 유사한 메커니즘을 지니고 있습니다.(혼다 SH-AWD같은 AWD시스템은 평상시에도 70:30으로 동력을 분배)
전자식AWD의 대표적인 시스템은 TOD(Torque on Demend)방식이며 전자식AWD의 기본이라고 말할수 있습니다. 조향각이나 타이어슬립유무등의 신호를 ECU에서 받아 커플링이라는 전자클러치에 명령을 보내 제어를 하는 방식인 TOD방식은 현재 국내에서 판매되는 대부분의 SUV에서도 쓰이고 있습니다.
혼다의 SH-AWD, 닛산의 아테사 ET-S도 전자식AWD시스템입니다. 최근에는 아우디 콰트로도 기계식 콰트로시스템이 탑재된것이 아닌 전자식AWD시스템이 탑재되어 있습니다.
초기에 개발된 전자식AWD는 평상시에 동력을 한쪽으로만 혹은 한쪽에 가까이 전달할수 있어 연비가 좋았지만(스포츠드라이빙에 특화된 차종은 제외) AWD가 필요한 시점에 제때 구동력을 배분하지 못하거나 구동력을 배분하는 반응이 늦다는 지적이 있었습니다.
그러나 기술의 발전으로 노면상황에 맞게 최적의 구동력을 배분해주는것은 물론 좌우 한쪽으로만 구동력을 배분할수 있는 기술까지 선보였습니다.
메이커마다 틀리지만 전륜구동 기반 AWD시스템의 경우 스웨덴의 할덱스의 AWD시스템을 채용하고 있으며 후륜구동 기반 AWD시스템의 경우 미국의 보그워너의 AWD시스템을 채용하고 있습니다.(보그워너도 전륜기반AWD시스템을 생산하고 있습니다)
그럼 할덱스와 보그워너의 AWD시스템에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 할덱스를 주로 다룰 것이며 보그워너는 자료수집 부족으로 다음에 기술하겠습니다.(둘다 자세히 기술하고 싶지만 영어번역 능력 부족과 기술이해도가 부족해서 말이죠)
스웨덴 출신의 전륜구동 AWD시스템 개발회사 할덱스(Haldex)
할덱스는 1992년 자신들이 개발한 전자식AWD시스템을 개발하여 특허를 얻었고 1995년에 폭스바겐과 협정을 맺어 1998년 이후 출시된 폭스바겐 4Motion라인업에 납품을 하기도 했으며 1998년 드디어 할덱스 1세대 AWD시스템을 선보이면서 많은 자동차브랜드들이 할덱스의 새로운 AWD시스템에 큰 관심을 가졌습니다.
1998년 1세대 할덱스 시스템을 선보인 이후, 2002년 2세대, 2004년 3세대, 그리고 2007년8월에 할덱스의 최신AWD시스템인 XWD4세대를 선보였습니다.
할덱스가 스웨덴 기업이라서 그런지 스웨덴의 자동차브랜드 볼보 사브에서도 AWD모델은 전부 할덱스AWD시스템을 채용하고 있는 실정입니다. 특히 사브의 컴팩트 승용라인업인 9-3시리즈에는 할덱스AWD최신시스템인 4세대 XWD가 탑재되었습니다.
할덱스의 4세대 XWD시스템의 핵심부품은 LSC와 LSD입니다. LSC는 유압으로 작동하는데 4세대는 LSC의 작동속도를 크게 개선하였고 크기 및 무게도 작아졌습니다.
또한 LSD를 전자식으로 바꾸었는데 코너를 돌때 최적의 구동력을 분배해 좌우진동을 감소시켜 차체의 움직임을 최대한 자연스럽게 이끌어낸다고 합니다.
4세대 XWD시스템은 9-3이외에도 오펠의 중형세단 인시그니아 올해 나올 볼보의 중형차종 S60에도 적용될 예정이며 얼마전에 기아의 준대형 세단 K7도 AWD버전이 나오면 4세대 XWD시스템이 탑재된다는 소문이 났지만 아직 적용되지 않았습니다.(나올지 안나올지는 모르겠습니다)
우리나라 자동차 기업인 현대 기아차그룹도 전륜기반AWD차종은 대부분 할덱스AWD시스템을 탑재하고 있습니다. 대형SUV인 베라크루즈, 투싼IX, 싼타페의 경우 할덱스의 3세대AWD시스템이 들어갑니다.
아래는 할덱스XWD에 관한 PDF문서입니다.
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