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14살꿈많던아이
사륜구동차는 왜 항상 네 바퀴에 동일한 힘을 주지 않나요?
사륜구동차가 상황에 따라 바퀴별로 다른 힘을 배분한다고 들었는데, 왜 네 바퀴에 항상 똑같이 힘을 주지 않고 이렇게 가변적으로 제어하는지 궁금합니다.
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 고한석 전문가입니다.
사륜구동(AWD/4WD) 차량이 네 바퀴에 항상 25%씩 동일한 동력을 전달하지 않고 상황에 따라 힘을 다르게 배분하는 이유는 회전 시 물리적 한계 극복, 접지력(그립) 변화 대응, 연비 최적화 때문입니다.
1. 코너를 돌 때 네 바퀴가 이동하는 거리가 다름
회전 반경 차이: 차가 좌회전이나 우회전을 할 때, 바깥쪽 바퀴는 안쪽 바퀴보다 더 긴 거리를 돌아야 하며, 앞바퀴와 뒷바퀴의 궤적도 서로 다릅니다.
타이트 코너 브레이킹 현상: 네 바퀴에 완전히 동일한 회전수와 구동력을 고정해 전달하면, 회전 시 바퀴끼리 서로 끌어당기며 저항이 발생해 차가 덜컹거리거나 제동이 걸리는 현상이 발생합니다. 이를 방지하고 부드러운 조향을 가능하게 하려면 바퀴 간 구동력과 회전수를 다르게 조절해야 합니다.
2. 주행 상황에 따른 접지력(하중) 차이
가속 및 언덕 주행: 급가속하거나 가파른 언덕을 오를 때는 차량의 무게 중심이 뒤로 쏠려 뒷바퀴의 접지력이 높아집니다. 이때 뒷바퀴에 더 많은 구동력을 보내야 헛바퀴 돌지 않고 안정적으로 치고 나갈 수 있습니다.
미끄러운 노면(빗길·빙판길): 한쪽 바퀴가 얼음판에 빠져 접지력을 잃었을 때 그 바퀴에 똑같이 힘을 주면 헛돌기만 합니다. 시스템은 미끄러지는 바퀴의 힘을 줄이고, 마른 노면에 닿아 있는 접지력 좋은 바퀴로 구동력을 집중 배분해 탈출을 돕습니다.
3. 주행 안정성 및 코너링 성능(토크 벡터링)
고속으로 코너를 돌 때 바깥쪽 바퀴에 더 많은 동력을 보내면 차가 안쪽으로 자연스럽게 감기듯 돌아가는 '선회력(요잉)'이 발생해 언더스티어(차가 코너 바깥으로 밀리는 현상)를 억제하고 민첩하게 주행할 수 있습니다.
4. 연비 및 동력 손실 개선
일반적인 직선 고속도로나 마른 노면 정속 주행처럼 네 바퀴를 모두 굴릴 필요가 없는 상황에서는 2륜(앞바퀴 또는 뒷바퀴 100%) 위주로 주행하다가, 미끄러짐이나 가속이 감지되는 순간에만 반대쪽 축으로 힘을 나눠 보내는 방식으로 불필요한 연료 소모를 줄입니다.
전통적인 정통 오프로드 4WD(사륜 잠금 모드)는 험로 탈출을 위해 바퀴를 강제로 50:50으로 고정하지만, 현대의 대부분 사륜구동 차량(AWD)은 전자식 제어 장치를 통해 밀리초 단위로 네 바퀴의 접지 상태와 조향각을 계산해 최적의 힘을 실시간으로 나누어 전달합니다.
채택된 답변안녕하세요. 임지훈 전문가입니다.
핵심만 답변드리자면
1. 자동차가 직진할 때는 바퀴에 전해지는 힘이 균등하지만
2.코너에서는 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전 속도가 달라집니다.
역시 이러한 부분들도 처음 개발시에 수많은 시행착오를 거쳐 만들어진 부분일거에요.
좋은 하루 되세요!
안녕하세요. 감병주 전문가입니다.
사륜구동이라고 해서 네 바퀴에 항상 같은 힘을 보내는게 가장 좋은 것은 아닙니다. 가속 및 코너링 그리고 눈길처럼 주행 상황이 바뀔 때마다 각 바퀴가 노면을 붙잡을 수 있는 힘이 달라지기 때문이죠.
예시로 빙판에서 한쪽 바퀴가 미끄러지는데 네 바퀴에 계속 똑같은 힘을 준다면 미끄러지는 바퀴에 전달되는 힘을 제대로 활용하지 못합니다. 이럴 때는 접지력이 좋은 다른 바퀴 쪽으로 구동력을 더 보내는 편이 훨씬 효과적입니다. 코너에서도 마찬가지로 좌우 바퀴의 회전속도와 하중이 달라집니다. 그래서 현대적인 사륜구동 시스템은 차량 속도와 조향각, 바퀴 회전속도와 가속도 같은 정보를 확인하면서 앞뒤 또는 좌우의 구동력을 조절합니다.
그렇게 가변식 사륜구동은 단순히 네 바퀴를 모두 돌리는 기술이라기보단 현재 가장 접지력을 잘 활용할 수 있는 바퀴에 필요한 만큼의 힘을 보내는 기술에 가깝습니다. 그덕분에 미끄러운 길에서는 안정성을 높이고 평상시에는 불필요한 구동 손실도 줄일 수 있는 것이죠.
네 바퀴에 항상 똑같은 힘을 주는 것보다는 상황에 맞게 힘을 나누는 것이 주행의 안정성 측면이나 효율적인 측면에서 더 유리합니다.
자동차가 직진할 때는 비교적 균등하게 배분할 수 있지만 코너에서는 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전 속도가 달라집니다. 또 눈길이나 빗길에서는 바퀴가 더 미끄러질 수 있기 때문에 그 바퀴에 힘을 줄이고 접지력이 좋은 바퀴에 더 많은 힘을 보내는 것이 효과적입니다.
이렇게 하면 가속력도 좋아지고 코너링 안정성도 높아져 불필요한 동력 손실 또한 줄일 수 있습니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
항상 네 바퀴에 동일한 힘을 주게 된다면 차가 코너를 돌 때 네 바퀴 모두 직격 상태로 미끄러지게 됩니다.
이는 마른 노면이나 눈길 또는 비가 오는날에서 더욱 심합니다.
따라서 코너를 돌 때는 바깥쪽 바퀴에 힘을 더 주어 차가 안정적으로 돌 수 있도록 합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
사륜구동차가 네 바퀴에 항상 동일한 힘을 주지 않고 상황에 따라 바퀴별로 다른 힘을 배분하는 이유는 주로 주행 안전성과 효율성을 높이기 위해서입니다. 도로 상황이나 노면 상태는 항상 일정하지 않고, 각 바퀴가 접하는 지면의 마찰력도 다를수있습니다. 만약 네 바퀴에 똑같이 힘을 준다면, 어떤 한 바퀴가 미끄러지거나 헛돌때 전체 차량의 주행 안정성이 크게 떨어질수있습니다.
따라서 사륜 구동 시스템은 전자제어장치나 기계식 디퍼렌셜 기능을 통해 필요한 바퀴에 더 많은 힘을 보내고, 그 힘을 적게 줘야 하는 바퀴에는 힘을 줄여서 바퀴가 효율적으로 접지력을 유지하도록 합니다. 이렇게 하면 미끄러운 노면에서도 차량이 미끄러짐 없이 안전하게 주행할수있고, 연료 효율도 개선됩니다.
즉, 가변적인 힘 배분은 바퀴별 접지 상황과 회전 속도 차이를 실시간으로 감지하고 조절하는 고도의 제어 기술로, 이는 자동차가 안정적이고 효율적으로 움직이게 하는 핵심 역할을 합니다.