요즘 자동차 전문 블로그나 자동차 잡지, 뉴스 기사를 보면 차체 강성에 관한 이야기가 자주 보입니다

 

그리고 좀 과격한 블로그에 올라오는 시승기를 읽어보면 차체 강성이 주행성에 미치는 영향이라던가

 

차체 강성을 스티어링 휠을 통해 느꼈다고 하는 블로그도 재법 보이지요

 

그런데 공돌이로서 차체 강성을 스티어링휠과 엉덩이를 통해서 느낄 수 있는지에 관한 궁금증이 생겨,

 

생각해본 내용을 정리해봅니다

 


의문점을 논하기 전에 먼저 용어를 정의하도록 해보지요

 

차체는 다들 알다 싶이 차량의 뼈대를 이야기 합니다

 

대다수의 승용차는 모노코크를 쓰니 보디에 뼈대가 붙어있죠


 

그럼 강성이 의미하는 것은 무엇일까요?

 

학부 시절 재료역학 시간에 강성은 외력에 의한 변형에 저항하는 힘이라고 배웠습니다

 

영어로 하면 rigidity 혹은 stiffness로 번역되는 단어입죠

 

여튼 승용차를 기준으로 차체 강성의 의미를 풀어서 기술하면

 

모노코크가 외력에 의해 변형되는 것에 저항하는 힘이라고 할 수 있겠습니다.

 

모노코크는 어떤 종류의 변형을 갖을까요?


 

제 경우 항상 차량을 보고 있을 때 역학적으로 면저 생각는 것이 단순한 양단지지보(단순보)입니다

 

차체는 바퀴가 양 끝단을 지지하고 차체 가운데 사람이나 화물이 실려 하중이 분포된 양단지지보로 근사 할 수 있지요

 

양단지지보에서 나타나는 변형은 아래 그림과 같이 굽힘 변형이 전부입니다


보_ibbuy0806.jpg



그리고 모노코크 좌우에서 나타나는 비틀림 변형이 있을 것입니다

 

이것은 하중 혹은 외력에 의해 차체가 빨래처럼 비틀어 지는 변형을 의미합죠

 

이와 같이 차량 모노코크의 변형은 크게 굽힘과 비틀림변형 2가지로 나눌 수 있습니다

 

아래 사진은 KSAE(한국자동차공학회) 2011년 춘계학술대회에 발표된 차량 강성에 관한 논문 중

 

차량 강성에 관한 시험 방법을 표현한 그림입니다


시험법.jpg




NF 소나타를 기준으로 1도를 비트는데 28,285Nm가 필요하다고 합니다

 

1톤이 대충 9800N 이니까 대충 3톤 정도의 하중이죠

  

이게 양쪽으로 걸리므로 한쪽에는 1.5톤 가량의 하중이 걸려야 차체가 1도 변형된다는 결론을 얻을 수 있습니다

 

아무리 슈미 혹은 배대리가 와서 NF소나타를 갈군다 한들 주행 중 한쪽 바퀴에만 1.5톤이라는 하중을 걸 수 있을까요? 

 

혹여 이러한 하중이 걸린다 하더라도 1도라는 변형이 발생하는 것을 사람이 느끼는게 가능한가?라는 의문은 


여전히 지워지지 않습니다

 


그리고 어째서 사람들은 모노코크의 굽힘강성에 관한 논의는 하지 않고 비틀림 강성에 관한 언급만 하는 것일까요?

 

일상 주행 중 일어나는 하중이동은 좌우 하중이동보다 앞뒤 하중이동이 더 심합니다.

 

그럼에도 불구하고 어째서 비틀림강성만 언급하는 것일까요?



차량 강성을 논하는 자동차 잡지의 시승기 혹은 블로그 포스트 내용은 


제 시각에 거의 차량의  flat ride 성능에 관한 내용이었습니다


그중 특히 bump를 통과할 때 발생하는 과도 진동으로서 impact-hardness와 aftershake에 의한


impact-harshness에 관한 내용을 차량 강성이 좋다 혹은 나쁘다로 표현하는 부분이 눈에 자주 띄었습니다


예를 들어 과속방지턱을 넘어갈 때의 느낌 등으로 차체 강성에 관해 논하는 것이 대표적인 내용입죠

(그중에서 잡소리를 기준으로 차체 강성을 이야기 하는 부분에서 뿜은 적도 있습니다 그리고 팀장님에게 혼났죠)


impact-harshness를 결정하는 주요한 팩터 중에 하나가 서스펜션 암의 고무부싱 경도인데 


이런 이야기를 하는 사람은 아직까지 미즈노 카즈토시 빼고는 못봤습니다




주행하는 차량에서 외력이 발생하면 어떤 경로로 운전자에게 외력이 전달될까요?


외력이 발생하면 먼저 가장 먼저 타이어가 변형됩니다.

 

그리고 쇼바스프링, 맴버부싱, 시트 스프링 순으로 차근 차근 변형이 올라옵니다

 

거꾸로 이야기 하면 외력이 발생했을 때 운전자가 가장 먼저 느끼는 변형은 


시트의 스프링이라는 이야기입죠

 

시트 스프링 다음으로 비틀리고 굽혀지는 녀석들 중 K값(변형상수, 변형 시키는데 필요한 힘)이 비교적 낮고


변형량이 큰 쇼바 스프링의 변형을 감지할 것입니다

 

마지막으로 예민한 사람에 한해 타이어와 맴버 부싱의 변형을 느낄지도 모르죠

 

 


차량이 실제 주행 시 차체가 얼마나 비틀리고 굽혀지는지 알아보기 위해 

 

스트레인게이지(변형량을 측정하는 센서) 수백개를 붙이고 달리는데

 

이것을 사람이 느낀다고 하는 표현을 공돌이로서 받아들이기 어렵네요...


 

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