안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
직진성이라고 짚으신 게 절반은 맞아요. 다만 그 뒤에 자동차 앞바퀴의 정렬 각도라는 좀 더 구체적인 설계가 숨어 있답니다. 가장 큰 역할을 하는 것이 캐스터 각이라는 요소예요.
캐스터 각은 앞바퀴를 옆에서 봤을 때 바퀴를 잡고 있는 회전축이 수직이 아니라 살짝 뒤로 기울어져 있는 각도를 말해요. 쇼핑카트 바퀴를 떠올리시면 직관적이에요. 카트를 밀면 바퀴가 저절로 진행 방향 뒤쪽으로 정렬되잖아요. 회전축이 바닥에 닿는 지점보다 바퀴가 닿는 지점이 더 뒤에 있기 때문에, 끌려가는 쪽이 자연스럽게 뒤를 따라가게 되는 원리예요. 자동차 앞바퀴도 똑같은 구조로 만들어져서 차가 앞으로 나아가면 바퀴가 진행 방향과 일치하려는 힘을 받게 됩니다.
여기에 더해 핸들을 꺾으면 바퀴 한쪽이 살짝 들리는 효과도 생겨요. 캐스터 각 때문에 바퀴를 돌릴수록 차체가 미세하게 위로 올라가는 구조가 되거든요. 그래서 핸들에서 손을 놓으면 차체 무게가 다시 바퀴를 똑바로 돌려놓는 방향으로 작용해요. 마치 비스듬히 밀어 올린 추가 다시 가장 낮은 자리로 내려오려는 것과 같은 원리랍니다.
여기에 타이어가 노면과 만들어내는 마찰력과 코너링 후 남아 있는 횡력도 보탬이 돼요. 바퀴가 비뚤어진 상태로 굴러가면 노면이 바퀴를 똑바로 펴려는 방향으로 미세한 힘을 계속 가하거든요.
정리하면 직진 관성이 아니라 캐스터 각이라는 기하학적 설계가 핵심이에요. 자동차 공학자들이 운전자가 매 순간 핸들을 붙잡고 있지 않아도 차가 안정적으로 직진하도록 일부러 만들어둔 장치랍니다 :)