짱공유

안녕하세요? 욘두입니다.

알아보자 시리즈를 연재 하면서 가장 하기 싫었던,

하지만 해야만 했던 서스펜션에 대한 글을 드디어 작성하게 되었습니다.

어렵고, 구조를 설명함에 있어 제 지식의 한계가 여실히 드러나는 부분이었기 때문이죠.

(SM6, 일단 사과부터 하고 시작해야겠어.. 미안하다..)

따라서 이번 서스펜션에 대해 알아보자에서는,

각 서스펜션의 특장점과 잘못된 생각들에 대한 바로잡기,

편견에 대한 고찰 등에 대해 다루어 보고자 합니다.

1. 1. 서스펜션에 대한 정의

여러분들은 서스펜션이라 하면 무엇이 떠오르시나요?

더블 위시본? 멀티링크?

우리는 ‘엔진’을 이야기 할때 그 구성품(예: 실린더, 피스톤, 커넥팅 로드 등등)을

각각 별개로 이야기 하기보다, 그 구성을 통틀어 ‘엔진’ 이라고 표현하곤 합니다.

서스펜션 역시 마찬가지인데요,

서스펜션은 서스펜션 암, 댐퍼(쇼크 업소버), 스프링, 플러스 알파로 안티-롤 바(스테빌라이저)

로 구성되어 있는 집합체 입니다.

(쇽업쇼바, 쇼바 라고 표현하는 쇼크 업소버는 ‘Shock absorber’ 의 콩글리시,

혹은 일본식 발음입니다. 문자 그대로 충격 흡수 장치라는 뜻을 지녔으며

정확한 명칭은 쇼크 업소버가 맞습니다.)

때문에 종종 이야기 하는 ‘SM6는 서스펜션이 토션빔이라 승차감이 나빠’

라고 이야기 하는 것은 맞는 말이기도 하고, 틀린 말이기도 합니다.

아니, 오히려 틀린말에 더욱 가깝습니다.

그렇다면 각각의 서스펜션 구성품들의 역할은 무엇이며, 생김새는 어떠할까요?

2-1. 서스펜션 암 (맥퍼슨 스트럿)

으레 최초의 발견자, 혹은 발명자의 이름이 붙듯

이 서스펜션 암 역시 미국의 ‘얼 스틸 맥퍼슨’이 개발하였기에 이와 같은 이름이 붙었습니다.

앞서 설명 드렸던 댐퍼(쇼크 업소버)에 충격을 흡수하기 위한

스프링을 추가한 구조를 ‘스트럿’ 이라고 합니다.

맥퍼슨 스트럿은 이 ‘스트럿’을 하나의 서스펜션 암으로 이용하고,

이를 보조하고 차체에 고정시키기 위해 아래쪽에 ‘로어 암’을 추가한 형태를 띄고 있습니다.

때문에 횡방향, 즉 가로 방향에 대한 저항성이 약하다는 단점이 생기죠.

다만 구조가 굉장히 간단하기 때문에 부품 수가 적고(유지 보수 비용이 적게 들어가고)

가볍고(출력대비 더 뛰어난 주행 성능과 더 뛰어난 연비)

실내 공간을 더욱 넓게 가져갈 수 있다는 장점이 있어 양산차에 골고루 사용되고 있습니다.

심지어 BMW의 3시리즈 뿐 아니라 세상에서 가장 뛰어난 스포츠카 중 하나인

포르쉐의 911 역시 맥퍼슨 스트럿 타입의 전륜 서스펜션 암을 셋팅하기도 했었죠.

2-2. 서스펜션 암 (더블 위시본)

다음은 최근 가장 널리 사용되고 있는 ‘더블 위시본’ 타입의 서스펜션 암 입니다.

먼저 이 서스펜션 암의 이름의 유래가 상당히 재미 있는 것이,

조류의 가슴뼈(Y, 혹은 V 형태의)를 닮은 어퍼 암과 로어 암이 2개가 있어 이와 같은 이름이 붙었죠.

(치킨…치킨이 먹고 싶다…)

앞서 보았던 맥퍼슨 스트럿과는 다르게 어퍼 암과 로어 암이 함께 지지하는 구조이기 때문에,

맥퍼슨 스트럿의 단점 이었던 횡 방향의 저항성이 크게 향상 되었습니다.

이는 곧 주행 안정성(조향 안정성)이 크게 향상된다는 이야기 인데요.

뛰어난 핸들링을 필요로 하는 스포츠카, 고급차 등에 널리 사용되고 있습니다.

다만 당연히 보다 복잡해진 구조로 인해 생산 원가가 높아지고(차량 가격의 상승)

무겁고(출력 대비 낮아지는 가속력과 연비)

프론트 쪽의 공간을 많이 차지하게 되는 단점이 생기게 되죠.

2-3. 서스펜션 암 (멀티 링크)

이름을 통해 쉽게 유추할 수 있듯, 많은(멀티) 링크(관절)로 이루어진 서스펜션 암 입니다.

왜 더 많은 링크를 달게 되었을까요?

더블 위시본을 통해 기존보다 더 나은 횡 방향 저항성을 갖추었지만

자동차는 노면 상황에 따라 횡 방향 뿐 아니라 종 방향,

또는 횡-종 방향 동시의 저항을 받는 경우가 발생됩니다.

때문에 이와 같은 많은 관절을 통해 횡, 종, 횡-종 어떠한 방향의 저항에도 대응하여,

보다 뛰어난 노면 추종성을 가져가게 하기 위함인데요.

특히 후륜구동을 적극 채택하는 고급 차량들의 경우

후륜의 노면 추종성이 좋지 않아 타이어가 그립을 잃어 버리는 경우

오버스티어가 발생하는 상황이 발생할 수 있기 때문에

앞은 핸들링을 위한 더블 위시본을, 뒤는 노면 추종성을 위한 멀티 링크를 셋팅하는 것이

어느샌가 일종의 정석처럼 되어 버렸습니다.

당연히 관절이 많아진만큼 더 높아진 단가와 무게,

그리고 유지 보수시에 당연히 더욱 높은 비용이 들어가고

다른 서스펜션 암 형태에 비해 내부 공간이 다소 비좁아지는 단점이 발생됩니다.

2-4. 서스펜션 암 (토션빔)

드디어 말도 많고 탈도 많은 토션빔이 등장했습니다.

먼저 맥퍼슨 스트럿, 더블 위시본, 멀티 링크와 비교 했을때 가장 큰 차이점을 말씀 드리자면

‘양쪽의 바퀴가 독립되어 있는가, 빔(Beam) 으로 연결되어 있는가’ 입니다.

즉, 독립된 바퀴는 울퉁불퉁한 노면에서 각각 따로 따로 횡, 종 방향의 저항을 받지만

연결된 바퀴는 한쪽이 영향을 받게 되면 필연적으로 반대쪽 바퀴도 영향을 받는다는 이야기지요.

다만, 이 토션(Torsion) 이라는 단어 자체가 ‘비틀림 탄성’ 이라는 의미를 가진 만큼

토션 빔의 재질과 강성, 위치 등에 따라 반대쪽 바퀴에 얼마나 영향을 주는지가 결정됩니다.

따라서 잘 셋팅된 토션 빔의 경우에는 ‘독립식 서스펜션 암’ 과 비슷한 정도의 성능을 보여줄 수도 있고,

잘못 셋팅된 토션 빔의 경우에는 ‘연결된 서스펜션 암’이 주는 단점을 여실하게 느낄 수 있는 것이죠.

마찬가지로 구조가 간단하기 때문에, 맥퍼슨 스트럿과 거의 동일한 장단점을 가지게 됩니다.

3. 쉬어가기

(서스펜션은 마차 시절부터 엔지니어들의 주된 고민거리였다.)

자, 여기까지 읽으셨다면 한가지 눈치 채셨을 것 같습니다.

서스펜션 암을 설명하며 단 한번도 ‘승차감’에 대한 언급이 없었죠.

다시 되짚어 볼까요?

"서스펜션은 서스펜션 암, 댐퍼(쇼크 업소버), 스프링, 플러스 알파로 안티-롤 바(스테빌라이저)

로 구성되어 있는 집합체 입니다."

승차감과 직접적으로 연관된 단어는 무엇일까요?

네, 쇼크(충격) 입니다.

즉, 서스펜션 암의 제 1목적은 ‘바퀴의 노면 추종성’ 이며,

이 추종성이 좋지 않았을 때 스트럿에 더 많은 영향을 주기 때문에

승차감에 ‘영향을 줄 수 있는’ 것으로 보시는 것이 맞습니다.

승차감 하락의 범인이 ‘서스펜션 암’ 단독 소행이 아니라는 것이죠.

보다 엄밀히 말하자면, 서스펜션 암이 바퀴를 노면에 닿게 하기 위해 열심히 일을 하고,

이때 발생되는 충격이 차체에 흘러 들어오지 못하게 막아주는 것이 ‘스트럿’의 역할 입니다.

4-1. 스트럿

(저 두껍고 검은 웅장한 자태를 보라!)

사진을 보시면 중앙에 굵은 원통형 막대와 스프링이 보이실겁니다.

저녀석이 바로 스트럿(댐퍼+스프링) 인데요.

앞서 말씀드린 바와 같이 노면을 통해 충격이 차체로 전달 될때,

스프링이 수축과 이완을 하며 충격을 부드럽게 만들어 주는(승차감 개선) 역할을 하게 됩니다.

그런데 소싯적에 스프링좀 가지고 놀아본 경험에 의하면,

이 스프링이라는 녀석은 꿀렁~꿀렁~꿀렁~ 거리며 수축과 이완을 반복했었죠.

이것을 적당한 때에 멈추어 주게 하는 것이 댐퍼의 역할입니다.

가끔, 어떤차를 타고 방지턱을 넘어 보면 ‘꿀렁~’ 거리면서

차량이 위아래로 계속해서 울렁울렁 하는 것을 느낄 수 있죠.

그러한 경우에는 댐퍼가 제 역할(즉, 스프링이 적당히 움직임을 멈출 수 있도록)을

해내지 못하고 있는 경우라고 생각하시면 쉽겠습니다.

또한 일부 스포츠카, 스포츠 세단 등을 타고 방지턱을 넘을 때,

뒷바퀴가 방지턱을 올라갈땐 부드럽다가, 내려올땐 ‘꽝!’ 하며 떨어지는 경험을 할 수 있는데요.

스프링이 수축 할 때를 ‘범프’, 이완 할 때를 ‘리 범프’ 라고 합니다.

이 ‘리 범프’, 즉 스프링이 재빠르게 이완할 수 있도록 셋팅하여

하드 브레이킹 시 노즈 다운(차량의 앞이 눌리고 뒤가 들리는 현상) 때에도

뒷바퀴가 노면에 닿아 그립을 잃지 않게끔 하는 셋팅이니, 참고하셔도 좋을 것 같네요.

4-2. 에어 서스펜션

마지막은 최고급 차량들에 주로 사용되는 ‘에어 서스펜션’ 입니다.

이 녀석을 서스펜션 암에 넣지 않고 스트럿 뒤에 놓은 것은,

보시다시피 ‘서스펜션 암’의 형태가 다르다기 보다,

기존의 스프링이 아닌 ‘에어(Air)’ 를 이용한 스트럿의 형상이기 때문인데요.

잘 아시는 바와 같이 스프링이 가진 재질의 한계를 극복하고

더욱 효율적인 충격 흡수(승차감 개선)를 위한 방식이기 때문이지요.

아, 혹여나 고장 났을때의 어마무시한 수리비는 덤입니다.

여담으로, 에어 서스펜션은 1958년 캐딜락이 ‘엘도라도’ 라는 차량에

양산차 최초로 적용을 했답니다.

5. 안티 롤 바 (스테빌라이저)

안티 롤 바는 좌-우 서스펜션의 로어 암에 달라 붙어 있고,

이녀석과 자동차의 섀시에 연결시켜 주는 형태로 되어 있습니다.

이를 통해 차량이 코너를 돌아나갈때 발생되는 ‘롤(좌-우 기울어짐 현상)’ 을 억제하기 위함인데요.

코너를 돌며 무게중심이 한쪽 바퀴로 쏠리면 반대쪽 바퀴는 필연적으로 들려 올라 가는데,

이 때 안티롤바가 이 들림을 제어 해주는 역할을 한답니다.

6. 마치며

사실 서스펜션에 대해 알아보자를 쓰기까지…

굉장히 많은 고민을 했었습니다.

너무나도 많은 매체에서, 그리고 많은 커뮤니티와 댓글에서

‘SM6는 토션빔 때문에 승차감이 안좋다’ 라는 내용을 많이 봤기 때문인데요.

제가 위와 같은 글을 작성하면 그 매체와 커뮤니티, 댓글을 정면으로 반박할 뿐 아니라

자칫 ‘그럼 토션 빔이어도 승차감이 좋겠네?’ 라는 오해를 불어일으킬 수 있기 때문입니다.

다시 요약하자면,

서스펜션 암의 주 목적은 ‘바퀴의 노면 접지력 향상’ 이다.

스트럿의 주 목적은 ‘이때 발생된 충격을 흡수’ 하는 것이다.

그리고 스트럿은 서스펜션 암의 운동에 따라 영향을 받기 때문에,

‘서스펜션 암의 종류가 스트럿에 영향을 끼칠 수 있다’ 가 되겠습니다.

또한 최근에는 제조사별로 각각의 셋팅이나 링크 추가 등을 하며

새로운 구조의 서스펜션 암(예: 인테그럴 링크 등)을 장착하거나,

기존의 단점을 보완하는 방식(예: SM6의 AM링크 등)이 속속 등장하고 있습니다.

때문에 단순히 해당 차량에 어떠한 서스펜션 암이 장착되었는가를 보고 속단하기 보다,

단점을 보완하기 위해 무엇이 추가 되었는지, 스트럿의 셋팅은 어떠한지 등을

꼭 ‘직접 타보고’ 느껴 보시길 바라며,

위에 언급한 구성들은 이와 같은 다양한 서스펜션 셋팅의 기초에 대한 이해로 바라봐 주시길 바랍니다.

두줄 요약

SM6는 토션빔이라 승차감이 안좋다 = (X)

SM6는 토션빔이라 스트럿 셋팅을 더 신경 썼어야 했는데, 그렇지 못해서 승차감이 안좋다 = (O)

추신.

저 르노삼성 안티 아닙니다.. 진짜에요.. SM6 안티도 아닙니다.. 믿어주세요..