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위 이미지는 란에보8기 AWD시스템입니다.


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.


특히 1980년 제네바모터쇼에 선보인 세계최초의 4륜구동 승용차 아우디80에 적용된 기계식 AWD는 아우디 콰트로의 근간이 되고 있습니다.


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 스웨덴 기업인데 1985년 스웨덴의 자동차산업에 종사하는 하청업체들이 모여서 만든 합작회사입니다. 원래 스프링와이어 제조가 주력업종인데 당시 전체매출의 50%를 차지할정도로 매우 중요한 사업이었습니다.


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. 








 




  

Posted by 레드존

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  1. 지나가다 2010.01.05 10:53  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    몇가지 잘못아신게 있어서 지적합니다.

    지금 나오는건 모르겠지만 기존 투싼과 싼타페에는 보그워너사의 tod가 들어 갑니다.(전륜 용)

    그리고 할덱스 사의 시스템은 적어도 현대 기아에선 아직 안쓰는걸로 압니다.

    혼동이 되는게 베라크루즈와 뉴싼의 시스템인데 베라크루즈는 일본 메이커의 것을 씁니다. 물론 그 기반 기술이 할덱스사의 것인지는 모르겠짐나요..

    그리고 기존에 달린 보그워너 tod도 정속주행시나 고속주행시 awd와 유사한 반응을 보입니다. 말이 0~50이지 실제는 항상 10%이상의 동력이 다른 동력축으로 항상 배분이 되며 고속이면 거의 3:7에서 3.5:6.5 정도로 배분이 됩니다. 그 반응속도는 중고속 보단 저속에서의 반응속도에서 차이가 있지 실제 고속주행이나 주행시에는 awd와 크게 차이가 없습니다.

    tod라는 용어 자체가 보그워너사의 가변식 4wd 시스템의 상품명입니다. 이분야에선 무시할수 없는 독보적인 존재입니다.

    참고로 렉스턴2의 4:6 고정식 AWD도 보그워너사의 것입니다.

    또한 최근의 콰트로가 전후륜 배분이 되는 형식이지 초창기는 비스커스 커블링 형태의 고정식 awd로 압니다.

    • 레드존 2010.01.05 19:21 신고  댓글주소  수정/삭제

      자세한 답변 감사합니다.

      제가 알기론 현대자동차는 후륜구동기반 AWD는 보그워너가 들어가는게 맞고 전륜은 할덱스AWD가 들어가는걸로 아는데 다시한번 알아보겠습니다.

      근데 베라크루즈는 다시 알아봤는데 확실히 할덱스꺼 들어간다고 하더군요.

      그리고 렉스턴2를 포함한 쌍용과 GM대우는 제가 아직 어떤AWD시스템이 들어가는지 모르고 있는데 답글 남겨주셔서 감사합니다.

      보그워너가 AWD뿐만 아니라 자동미션쪽에도 기술력이 상당하다는거 처음 알았습니다. 좋은지적 및 지식을 답글로 작성해 주셔서 감사합니다.

    • 레드존 2010.01.05 19:38 신고  댓글주소  수정/삭제

      다시 알아보니까 구형투싼, 구형싼타페, 투싼IX, 뉴싼타페 모두 보그워너의 TOD가 들어갔다고 합니다.^^

      그리고 베라크루즈는 할덱스AWD가 맞고요. 지적해주셔서 감사합니다.

      현대가 할덱스와AWD계약했으니 앞으로 나올 승용AWD는 모두 할덱스꺼를 쓴다고 하네요.

  2. 지나가다 2010.01.05 10:55  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    고속주행시 전륜구동형 tod는 전륜 90에 후륜 10%정도 입니다.

    하지만 후륜 구동형 tod의경우는 좀더 다른 구동축에 동력 배분을 많이 합니다.

  3. 지나가다 2010.01.05 10:56  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    또한 보그워너라는 회사는 자동미션 기술에 관해서도 독보적인 기술력을 가지고 있습니다.

  4. 햏돌이 2010.01.05 19:35  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    뉴싼에도 보그워너제 넥스트랙 AWD가 들어갑니다.
    그리고 베라크루즈는 할덱스 AWD 맞습니다, 볼보에 들어간거랑 똑같습니당.

  5. 현수식모노레일 2010.01.21 23:17  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    세계최초의 4륜구동승용차는 스바루 자동차에서 제작한걸로 압니다

  6. 대팡 2011.08.22 23:36  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    기계식 AWD 시스템에서 스바루 수평대향 AWD를 빼놓을수가 없고, 그 부분에 있어서는 아우디보다 더욱 뛰어난 기술을 갖고 있다고 알려져 있습니다.
    어째서 AWD 글에 스바루 언급이 빠질수가 있는지요. ㅎ

  7. 이기환 2015.01.25 06:22  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    사륜을 이야기 하면서 스바루를 빼놓는 건
    앙꼬없는 찐빵을 먹으라는 거죠..


 

이번 포스팅은 볼보S80D5의 고속도로 주행연비와 가속력 측정 테스트 결과를 포스팅하겠습니다.


혹시나 볼보S80D5에 대해 전체적으로 알고 싶으시다면 볼보S80D5의 시승기(http://redzone.tistory.com/345) 를 클릭하시면 됩니다.


위의 시승기를 보시면 아시겠지만 올해9월에 부분변경되어 나온 볼보S80은 트윈터보 시스템을 적용 효율성을 높여 엔진출력과 토크, 그리고 연비를 동시에 높였습니다.


신형 S80D5의 공인연비는 리터당 13.3km/l입니다.


S80D5를 타고 경기도 신천IC에서 고속도로로 진입하여 외곽순환고속도로를 타고 상일IC까지 고속도로 주행을 해보았습니다. 과연 연비가 얼마나 나왔을까요?


실제연비가 아닌 트립상의 연비라 실제와는 약간 차이가 있겠지만 볼보의 경우 트립오차가 거의 없다고 알려져있기에 트립연비와 실제연비가 거의 차이 없으리라 생각됩니다.


참고로 볼보S80D5의 트립종류를 보면 순간연비, 평균연비, 남은잔량으로 주행할수 있는거리, 평균속도 4가지 트립이 있습니다. 이중에서 중점적으로 볼 트립은 평균연비, 남은잔량으로 주행할수 있는거리 두가지 트립입니다.


그럼 볼보S80D5의 고속도로 연비 측정과정과 결과를 나열하겠습니다.


연비측정하던날 오전에 눈보라가 많이 몰아쳤습니다. 악천후로 차들이 서행하고 있어서 연비측정할때 지장이 있지않을까? 하는 걱정도 들었습니다.


드디어 고속도로 진입했습니다. 고속도로에 진입해서도 눈보라가 많이 몰아쳤습니다.


고속도로 진입하자마자 모든 트립을 리셋하였습니다. 트립리셋시작하니 평균연비는 14.5km/l부터 시작되엇습니다.


연료량은 절반 약간 위쪽을 가리키고 있습니다. 남은 연료량으로 주행할수 있는거리는 410km이라고 가리키고 있습니다.


앞이 안보일정도로 몰아치던 눈보라가 조남분기점을 지나면서 잦아들고 있습니다. 


학의분기점에서는 눈발이 그쳤지만 도로에 살짝 눈이 쌓였습니다. 브레이크 조금만 꽉 밟아도 타이어가 미끄러지는게 느껴질 정도였습니다.


높은산에는 눈이 하얗게 쌓여있습니다. 눈이 쌓인걸 보니 본격적으로 겨울철에 진입했다는것을 세삼 느낄수 있었습니다.


목적지인 상일IC가 보이기 시작했습니다.


상일IC를 거쳐 고속도로를 빠져나간뒤의 트립상 평균연비는 19.5km/l를 가리키고 있습니다.


남은거리로 주행할수 있는 거리는 790km라는 결과를 보여주었습니다. 확실히 경제적인 운전의 가장 큰 왕도는 역시 연비운전이라는것을 세심 깨달았습니다.


평균속도는 90km/h 고속도로에서 주로 80-100km/h로 주행하였고 가끔 120km/h까지 밟았습니다.


S80D5의 공인연비는 13.3km/l이지만 고속도로 및 국도에서 정속주행하면 공인연비를 훨씬 뛰어넘는 수치를 보여주었으며 시내주행시에도 트립연비가 12-14km/l정도로 시내연비도 상당히 좋았습니다. 


예상보다 뛰어난 볼보S80D5의 가속력


다음은 가속성능을 테스트해봤습니다.


볼보S80D5는 디젤엔진답게 가솔린엔진보다 낮은 4000rpm에서 205마력의 최고출력을 발휘하며 43kg.m의 최대토크는 1500 - 3250rpm구간에서 발휘하고 있습니다. 일반적으로 3000rpm이상 높은 rpm영역에서 최대토크를 발휘하는 가솔린엔진과 달리 디젤엔진의 거의 전rpm 영역에서 플랫토크를 이루고 있어 어떠한 rpm에서 파워가 넘치는 느낌이었습니다.


인상적인것은 4000rpm이상의 고회전과 1500rpm이하의 저회전에서의 강력한 파워를 느낄수 있었습니다. 


가속성능을 객관적으로 비교하기 위해 수락산터널 의정부-별내 구간에서 가속성능을 테스트하였습니다.    


비교대상 차종으로는 GM대우의  플래그쉽 럭셔리 대형세단이지만 지금은 단종된 스테이츠맨 3.6L 모델과 라세티 프리미어 2.0디젤오토입니다.


참고로 볼보S80D5 가속영상은 제가 잘못 찍어서 그런지 몰라도 계기판 바늘이 잘 보이지 않습니다. 그래도 터널진입후에는 희미하게 보일것입니다.



볼보S80D5 최고출력 205마력, 최대토크 43kg.m, 6단 오토미션 공차중량 1725kg



스테이츠맨3.6L 최고출력 258마력, 최대토크 34.7kg.m 5단 오토미션 공차중량 1730kg



 라세티프리미어 2.0디젤 최고출력 150마력, 최대토크 32.6kg.m 6단 오토미션 공차중량 1470kg


아쉽게도 S80D5 계기판 동영상이 잘 나오지 않습니다. 그래서 제가 추가설명을 하겠습니다.
세차종중 가속력이 제일 뛰어난 차종은 의외로 S80D5였습니다. 저는 처음에 스테이츠맨보다는 느릴거라 생각했었지만 막상 비교해보니 스테이츠맨보다 오히려 더 빨랐습니다.


참고로 볼보S80D5의 0-100km/h걸리는 시간은 메이커 발표수치로 8.5초, GM대우 스테이츠맨은 8초로 스테이츠맨이 0.5초 더 빠른걸로 기록되었지만 실제로는 오히려 스테이츠맨이 더 느렸습니다.


0-200km/h까지 도달하는데 걸리는 시간은
볼보S80D5 37초
스테이츠맨3.6 39초
라세티프리미어 2.0디젤 1분 내외입니다.


참고로 계기판오차는 스테이츠맨 100km/h기준으로 GPS96km/h, 볼보S80D5 100km/h기준으로 GPS97-98km/h, 라세티프리미어 2.0디젤 100km/h기준으로 GPS97km/h입니다.


제가 접한 볼보 S80D5는 거의 만능적인 차종이라고 생각됩니다. 성능 업! 경제성 업! 정숙성 업! 그리고 가오 및 뽀대와 넓은 실내공간은 덤! 아마 요 근래 접한 신차중에서 이렇게까지 절 만족시킨 자동차는 없을거라고 생각됩니다.




Posted by 레드존

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  1. 황원장 2009.12.12 10:56  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    볼보 s80 다 좋은데... 정숙성이 뛰어나진 않은 듯 합니다.
    이 부분이야 주관적이니까 사람마다 다르겠지만
    bmw 520d나 benz e-class cdi에 비해서는 확실히 시끄럽고
    진동도 크죠.

  2. 행복아빠 2009.12.12 11:55 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    가격대 성능비로 따지자면 꽤나 괜찮은 차 같습니다.
    좋은 정보 잘 봤습니다.

  3. 2010.01.22 16:28  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    황원장님 BMW 520D가 얼마나 시끄러운 차종인지 모르시나 보군요. 타보기는 하셨습니까? 방음된 차량 말고 순정 그대로 보면 CDI - D5 - 320D 입니다.