안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
수막현상은 빗길을 달리던 자동차 타이어와 노면 사이에 물의 막이 형성되어, 타이어가 도로에 접촉하지 못하고 물 위에 뜬 상태로 미끄러지는 현상을 말합니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
자동차 타이어가 젖은 도로 위를 달릴 때, 타이어 전면에 부딪히는 빗물은 바깥으로 밀려나거나 타이어 홈을 통해 배출되지만 자동차의 속도가 올라갈수록 타이어 앞으로 밀려드는 물의 양과 충격이 커지며, 유체 동압이 발생합니다. 평소에는 차량의 무게가 타이어를 노면에 눌러주는 수직 접지 압력이 물이 밀어올리는 압력보다 훨씬 큽니다. 차량이 고속으로 진입하면 타이어 전면에 쐐기 모양으로 수압이 쌓이기 시작하고 속도가 일정 기준을 넘어서는 순간, 물이 아래에서 밀어올리는 유체 동압이 차체 무게에 의한 접지 압력을 초과하게 되어, 타이어가 노면에서 완전히 떠올라 물 위에 부유하게 됩니다.
차량이 가속이나 감속하고 방향을 전환할 수 있는 것은 타이어 고무와 도로 표면 사이의 고체 간 마찰력 덕분입니다. 건조한 도로에서 타이어와 아스팔트 간 수막이 형성되면 상태가 유체 윤활 상태로 변합니다. 이는 타이어와 도로가 직접 닿지 않고 물 입자 위를 미끄러지는 상태를 의미하며, 마찰 계수가 0에 가깝게 급감합니다. 마찰력이 사라지므로 브레이크를 밟거나 핸들을 돌려도 물성이 전달되지 않아 차가 컨트롤을 잃고 관성대로 튕겨 나가게 됩니다.