카라이프 - 자동차상식

흡배기 튜닝 저항 줄이고, 연소효율 높이는 2004-05-28
이번 호에는 엔진 출력을 높이기 위한 튜닝 가운데 흡배기 부문을 살펴보겠다. 엔진을 튜닝할 때는 먼저 목적을 분명히 하는 것이 중요하다. 또한 튜닝을 하면 얻는 것뿐만 아니라 잃는 부분도 있다는 점을 알아둬야 한다. 엔진 파워를 키우는 방법으로 비교적 쉽게 할 수 있는 튜닝은 흡기 계통이다. 양산차는 일반도로를 달리는 것을 전제로 해 전체 회전영역에서 균일한 흡기 효율을 내도록 설계된다. 회전영역에 따라 엔진 특성이 변하는 것을 줄이기 위해서다. 따라서 흡기 계통의 튜닝, 특히 에어클리너 교환은 순정품의 특성을 잘 살핀 다음 성능에 맞는 제품을 골라야 한다. 전체 시스템의 조화 중요해 최근 들어 많이 쓰이는 가변흡기 시스템은 흡기 매니폴드의 길이를 조정해 전체 rpm 영역에서 고른 출력을 내도록 만든 것이다. 저회전 영역에서는 공기를 더 많이 빨아들이기 위해 흡기 매니폴드가 길어지고, 고회전 영역에서는 흡기 저항을 줄이기 위해 짧아진다. 흡기 밸브가 계속 여닫히면 주기적으로 흡기관의 압력이 증가했다가 줄어드는 현상이 생긴다. 즉 압력이 높아지면 흡기량이 늘고 압력이 내려가면 줄어들어 흡입 공기가 큰 맥동류를 만든다. 맥동류가 생기면 공기가 불규칙하게 공급되어 고른 출력을 낼 수 없게 된다. 맥동현상에 의해 흡입공기가 희박해지는 것을 막기 위해 달리는 장치가 ‘레조네이터’. 양산차에는 보통 에어클리너 박스 앞에 달려 있다. 서지탱크가 에어클리너와 드로틀밸브 뒤에서 생기는 맥동류를 처리하고, 레조네이터는 흡기 계통의 시작점에서 맥동류를 없애는 역할을 한다. 튜닝용으로 쓰는 에어필터는 보통 두 가지로 나뉜다. 하나는 필터의 흡기 저항을 줄이는 순정 대체형 필터이고, 다른 하나는 에어클리너 박스를 없애고 흡기관에 직접 연결하는 오픈형이다. 순정 형태의 에어필터는 필터의 흡입 저항을 줄인다. 달기 쉽고 값도 싼 편이며 흡기 시스템을 손대지 않아 엔진 특성이 크게 바뀌지 않는다. 그러나 시스템 전체의 저항을 줄이지 못하기 때문에 큰 효과를 기대하기는 어렵다. 반면 오픈형을 쓰면 흡기 시스템 전체의 저항이 줄어든다. 즉 공기의 흡입경로가 단축되고 흡입 면적이 넓어져 연소효율이 높아지는 것이다. 고회전 영역에서만 성능을 발휘하는 것이 한계다. 저회전에서 힘을 못 쓰는 이유는 두 가지다. 첫째는 흡입경로를 단축하는 것은 고회전 영역의 흡기 효율을 높이기 위한 방법이다. 둘째는 오픈형 필터를 달 때 보통 에어덕트에 함께 달린 레조네이터를 떼어내므로 저회전 영역에서 맥동류를 잡지 못해 큰 힘을 발휘할 수가 없다. 즉 저회전에서는 맥동류가 커지는 공진 현상이 나타나 토크가 약해진 것을 몸으로 느낄 수 있을 정도다. 반면 고회전으로 올라갈수록 토크는 가파르게 커진다. 이 때 운전자는 실제보다 출력이 더 많이 늘어난 듯한 느낌을 받게 된다. 이런 감각을 즐기기 위해 오픈형 필터로 바꾸는 사람이 많지만 이것이 때때로 스트레스가 될 수 있다. 제대로 출력을 맛보려면 항상 높은 rpm을 유지해야 하기 때문이다. 오픈형 에어필터를 달 때는 외부 공기를 빨아들일 수 있는 흡기관을 필터 부근에 따로 만들어 주는 것이 좋다. 필터를 통해 엔진룸의 뜨거운 공기가 흡입되면 출력이 크게 떨어지고 엔진 부담도 커지기 때문이다. 필터는 배기량, 터보 유무에 따라 크기를 결정한다. 큰 에어필터는 흡기 면적을 늘려 주지만 차에 맞지 않는 용량은 역효과를 낳는다. 흡입공기의 속도가 떨어져 기능을 제대로 발휘되지 못한다. 순정형 에어클리너는 잃는 것이 거의 없는 대신 얻는 것도 크지 않다. 실제 출력의 상승보다 엔진의 반응성이 커지는 정도가 이득이다. 반면 오픈형 에어클리너를 쓰면 고회전 영역의 출력이 뚜렷이 좋아지지만 저회전에서는 토크를 잃게 된다. 두 가지 중 선택은 오너의 몫이다. 튜닝은 결국 오너의 취향에 맞게 차를 가꾸어 가는 과정이기 때문이다. 흡기 파이프와 에어필터 튜닝은 흡기 계통의 가장 기초적인 튜닝으로 크게 어려운 작업이 아니다. 실린더 헤드와 흡배기 밸브, 캠축, 흡배기 매니폴드 튜닝은 흡기 계통 튜닝의 완성이라 할 만큼 난이도가 높다. 어느 것 하나만을 튜닝해서는 큰 효과를 볼 수 없기 때문에 전체 시스템의 조화를 생각해 튜닝하는 것이 중요하다. 흡기 튜닝의 목표는 공기를 저항 없이 매끈하게 연소실로 보내는 것이다. 실린더 헤드나 매니폴드 튜닝도 흡기 저항을 줄이는 것이 목표다. 차이점이 있다면 헤드 튜닝은 흡기 파이프 튜닝에 비해 출력을 높일 수 있는 여지가 많고 기술과 비용이 더 들어간다는 정도다. 메이커는 양산차를 내놓을 때 부드러운 엔진 특성과 풍부한 중저속 토크에 초점을 맞춰 흡배기 계통을 설계한다. 또 최근 크게 부각되는 환경이나 에너지 문제도 고려해 출력이 조금 줄더라도 배출가스가 적게 나오고 연비가 높은 차를 만든다. 반면 튜닝카는 배출가스가 늘고 연비가 떨어지는 부작용을 감안하고라도 출력 및 동력성능을 최대한 끌어올리는 데 초점을 맞춘다. 튜닝이라는 말 그대로, 엔진의 전체적인 효율을 높여 환경과 연비의 부작용 없이 출력을 높일 수 있는 방법도 있다. ‘압축비’를 높이는 것으로, 엔진효율이 높아져 연비가 좋아지는 것이 특징이다. 압축비를 높이는 튜닝에는 실린더 헤드의 연소실 표면을 연마해 압력을 높이거나 순정형보다 얇은 개스킷을 쓰는 방법이 있다. 요즘 승용차는 메탈 개스킷이 주로 쓰이므로 이를 얇은 것으로 바꾸면 연소실 면적이 줄어 압축비가 올라간다. 다만 압축비를 지나치게 높이면 노킹이 생길 수 있다. 노킹은 엔진의 성능과 연비를 크게 떨어뜨린다. 더욱이 높은 rpm 영역에서 노킹이 계속되면 엔진블록이 깨질 우려도 있으므로 압축비를 높일 때는 상한선을 염두에 두어야 한다. 실린더 헤드를 튜닝하는 또 다른 방법은 흡배기 매니폴드와 결합하는 접합부를 포팅과 폴리싱 처리하는 것이다. 포팅은 실린더 헤드와 흡배기 매니폴드를 결합하는 접합부의 면적을 키우는 작업이고 폴리싱은 거친 주물제 헤드와 흡기 매니폴드의 내부를 매끈하게 다듬는 일이다. 에어필터를 통해 들어간 공기는 드로틀보디와 서지탱크를 거쳐 흡기 다기관에서 인젝터가 분사한 연료와 혼합되어 연소실로 보내진다. 혼합기가 연소실로 들어가는 통로인 흡기 매니폴드와 실리더 헤드의 안쪽을 깎아서 공기의 저항을 줄이고 흡입공기의 양을 늘리는 작업이 포팅이다. 흡기 계통에서 공기가 가장 많이 몰리는 곳이 흡기 매니폴드이므로 포팅 작업을 통해 내부를 조금만 넓혀도 높은 rpm 영역에서 눈에 띄게 출력이 늘어난다. 폴리싱은 공기가 소용돌이치지 않고 매끈하게 들어갈 수 있도록 표면을 다듬는 작업으로, 보통 포팅기를 이용해 1차로 연마한 다음 사포로 마무리한다. 하이캠 쓰려면 여러 부위 손봐야 실린더 헤드의 흡입 경로를 다듬은 다음에는 밸브 기구를 손본다. 밸브 튜닝은 헤드포팅보다 훨씬 더 복잡하고 정교한 기술이 필요하다. 밸브와 캠샤프트 뿐만 아니라 밸브 스프링, 캠의 구동방식 등과 밀접하게 연관되어 있으므로 어느 것 하나만 튜닝한다고 성능이 크게 개선되지 않는다. 자칫 잘못하면 엔진의 조화가 흐트러질 수 있으므로 밸브 튜닝은 신중하게 도전해야 한다. 이론적으로는 흡기 밸브가 열리는 거리, 즉 리프트 양이 커지면 더 많은 혼합기가 연소실 안으로 들어가 성능이 개선된다. 밸브가 열리는 거리는 캠샤프트의 모양이 결정하고, 볼록하게 튀어나온 부분의 각도가 클수록 리프트 양이 늘어난다. 그러므로 캠샤프트 튜닝이 선결과제다. 보통 승용차의 캠샤프트(캠) 각도는 260° 미만이다. 캠의 각도를 키운 하이 캠을 쓰면 리프트의 양을 늘릴 수 있지만 캠만 바꾸면 다른 부품과의 조화가 무너져 출력을 끌어올리는 데 한계가 있다. 심한 경우에는 밸브와 피스톤이 부딪치고, 밸브 스프링이 밸브를 충분히 누르지 못해 서징 현상(밸브가 관성에 의해 캠으로부터 순간적으로 떨어졌다가 충격을 받으면서 다시 붙는 현상)이 생기는 등의 부조화 현상이 일어난다. 이런 현상은 엔진에 손상을 입히므로 하이 캠을 쓰기 위해서는 밸브 계통을 포함해 여러 부위를 함께 튜닝해야 원하는 출력을 얻을 수 있다. 전체 부품을 튜닝하더라도 하이캠을 쓰면 높은 rpm에서 출력이 늘어나는 대신 낮은 rpm에서 토크가 떨어지는 단점이 있다. 아이들링 때의 부조화 현상이 심해지기도 한다. 일부 튜너들은 높은 rpm에서의 성능을 높이는 데 치중하기도 한다. 그러나 드래그 경주차가 아니라면 평균 rpm에 맞추어 성능을 높이는 튜닝이 알맞다. 일반도로에서는 순간순간의 토크가 큰 차가 운전하기 편하기 때문이다. 중저속 rpm에서 출력을 높이려면 하이 캠 튜닝과는 반대로 작은 각도의 캠을 쓰고 흡기 매니폴드의 경로를 길게 만들면 된다. 배기 튜닝 역시 공기의 저항을 줄이는 작업이 중요하다. 양산차는 연비를 개선하고, 소음을 낮추기 위해 배기 매니폴드를 가늘게 만든다. 튜닝용은 4기통의 경우 스테인리스 재질로 4개의 파이프를 같은 길이로 제작하고, 각각의 파이프가 크게 꺾이지 않도록 조정한다.
서스펜션 세팅 이상적인 타협점을 찾는 작업 2004-05-27
앞 서스펜션 설계와 관련된 요소를 살펴보면 서스펜션을 이루는 부품과 배치 방법의 중요성을 알 수 있다. 서로 연관된 이 요소들은 각각 최적의 상태를 유지하면서도 시스템과 조화를 이루어야 한다. 앞 서스펜션의 배치 방법을 결정한 뒤에는 서스펜션이 움직일 때 각각의 부품이 어떻게 작동할지를 컴퓨터로 분석한다. 분석을 통해 얻은 데이터를 이해하지 않고서는 서스펜션이 제대로 작동하는지 알 수가 없다. 서스펜션 지오메트리 (Suspension Geometry) 앞뒤 독립식 서스펜션의 지오메트리(기하학적 배열)와 관련된 요소는 굉장히 복잡하다. 각각의 요소를 설명하고 그것이 전체 시스템과 어떻게 조화를 이루는지 알아보기 위해 설계 과정을 살펴보자. 서스펜션 설계를 시작하기 전에 알아두어야 할 것은 ‘정답’이 없다는 것이다. 따라서 모든 설계요소는 전체 시스템에서의 역할만 검토, 평가되어야 한다. 즉 설계는 다양한 요소를 고려해 타협점을 찾는 일이다. 독립식 서스펜션 설계요소는 십 수년 동안 시험을 통해 개발되었다. 공학과 과학 개념에서 접근했으며, 다행히 결과가 좋았다. 결과를 무시한 급진적 설계는 조종성의 불량을 가져왔다. 차를 직접 만들어 보고 싶다면 차의 조종성에 미치는 영향을 생각해야 한다. 여기에 나오는 숫자는 비교적 양호한 차를 만들 수 있는 값들이다. 서스펜션 설계는 타이어와 휠에서 시작해 점차 안쪽으로 들어간다. 맨 나중에 설계하는 항목은 프레임이다. 휠, 타이어, 오프셋 (Wheel, Tires, Offset) 설계 배치도를 그릴 때는 맨 먼저 지면과 닿는 휠, 타이어의 정면 세팅 값을 넣어야 한다. 즉 휠, 타이어의 단면과 휠 트랙의 크기를 측정해 배치도를 그린다. 휠 오프셋(휠 림에서 고정 플랜지 중심까지의 거리)의 값은 매우 중요하므로 그림에 표현하도록 한다. 더 큰 휠이나 타이어를 쓰려면 이런 내용도 배치도에 표시한다. 휠 오프셋의 양을 선택할 수 있다면 너클이 안으로 들어가는 휠을 사용하는 것이 유리하다. 휠 오프셋이 바깥쪽에 있으면 멋있게 보이지만 서스펜션에 문제가 많다. 이제 설계를 시작해 보자. 150cm 휠 트랙, 3.8cm 부(-)의 오프셋을 가진 10×15인치 휠을 이용한다. 휠 고정면과 차의 중심선의 거리는 71.2cm다. 마찬가지로 3.8cm 정(+)의 오프셋을 가졌다면 중심선과 휠 고정면 사이의 거리가 78.8cm이다. 이 가운데 어떤 값이 더 나은지 알아보자. 먼저 타이어는 동하중 반경(rolling radius)이 31.25cm이고 너비는 32.5cm이다. 앞 트랙(Front Track) 앞 트랙은 차폭에 의해 결정되므로 먼저 배치도에 앞 트랙을 표시한다. 차의 중심선은 두 타이어 중심선의 가운데 놓이는데, 그 치수도 배치도에 표시한다. 경주용 자동차를 만들 경우 트랙의 치수가 규정집에 정해져 있지 않으면 다양한 상황을 고려해 타협점을 찾아낼 수 있다. 트랙을 크게 하면 선회력이 좋아진다. 이는 코너에서 하중이동이 작기 때문이다. 하중이동이 작다는 것은 타이어에 작용하는 하중이 비슷하여 선회력이 커진다는 뜻이다. 그러나 트랙이 커지면 차폭도 커지고 앞쪽이 넓어진다. 너비가 크면 복잡한 길에서 운전하기 어렵고, 앞이 넓을 경우 공기저항이 커진다. 낮은 속도로 달리고 운전에 여유가 있다면 큰 트랙은 장점이 된다. 앞에서 언급한 것처럼 설계 샘플은 트랙 150cm, 타이어의 중심선과 차의 중심선의 거리는 75cm다. 너클 설계(Knuckle Design) 너클의 배치는 전체 서스펜션 설계에 큰 영향을 미친다. 너클은 휠 타이어와 연관된 위아래 볼 조인트와 조향 볼 조인트의 위치를 결정한다. 볼 조인트의 높이: 휠/타이어로부터의 하중은 위, 아래 볼 조인트를 통해 섀시와 컨트롤 암으로 전달되어야 하므로 가능하면 멀리 떨어뜨려 놓는다. 거리가 멀수록 섀시에 전해지는 휠/타이어로부터의 하중이 작다. 볼 조인트와 휠/타이어 사이의 간격을 늘이는 데는 한계가 있다. 너클은 15인치 휠에 볼 조인트가 들어가도록 설계되어 있어 휠 오프셋을 적절히 활용하면 스크럽 반경(scrub radius)을 감소시킬 수 있다. 은 볼 조인트의 피봇점을 나타낸다. 는 너클과 볼 조인트를 추가한 배치도이고, 볼 조인트 좌표를 보여주는 것이 다. 볼 조인트 피봇 위치(cm)   엑슬 중심으로부터 높이 휠표면으로부터 오프셋 아래 볼 조인트 14.375 아래 9.375 안쪽 위 볼 조인트 14.375 위 13.75 안쪽 조향 볼 조인트 13.125 아래 8.75 안쪽 볼 조인트 위치   X(cm) Y(cm) Z(cm) 아래 볼 조인트 -0.25 16.875 61.875 위 볼 조인트 +0.25 45.625 57.5 조향 볼 조인트 -10.0 18.125 62.5 킹핀 경사와 스크럽 반경 (King pin inclination & Scrub radius) 위, 아래 볼 조인트를 직선으로 이어 지면까지 연장하면 킹핀 경사는 이 직선과 지면에 수직한 직선이 이루는 각도가 된다. 보통 5~10°다. 스크럽 반경은 볼 조인트 연장선과 수직선이 지면에서 이루는 간격이다. 스크럽 반경을 최소화시키면 조종성과 제어능력이 크게 좋아진다. 타이어 충격과 선회력은 조향에 비틀림 힘을 작용시키는데, 이 힘은 스크럽 반경의 크기에 비례한다. 만약 스크럽 반경이 ‘0’이면 비틀림 힘 또한 ‘0’이 된다. 스크럽 반경이 0인 차는 파워 스티어링이 아니어도 쉽게 조향할 수 있다. 비틀림 힘이 없어서 조향축을 중심으로 타이어가 쉽게 회전하기 때문이다. 스크럽 반경을 증가시키는 요인은 (-)휠 오프셋, 휠과 타이어의 너비, 브레이크 디스크 두께와 너클의 모양 등이다. 이 가운데 하나라도 스크럽 반경을 최소화할 수 있도록 만들면 조향성과 제어력이 개선된다. 배치도에서 볼 수 있듯이 킹핀 경사각이 크면 스크럽 반경이 줄어든다. 킹핀 경사각을 키우면 조향이 중앙을 향한다. 그렇다면 왜 킹핀 경사각을 아주 크게 하지 않을까? 다른 요소들과의 타협점을 찾기 위해서다. 킹핀 경사각이 너무 크면 조향을 할 때 타이어가 좌우로 크게 흔들리고, 타이어의 옆면이 지면과 접촉해 접지면이 작아진다. 가장 바람직한 킹핀 경사각은 7~9°로 알려져 있다. 컨트롤 암의 길이 배치도에 휠/타이어, 너클, 볼 조인트의 위치를 설정했다면 다음은 컨트롤 암의 길이를 결정할 단계다. 아래 컨트롤 암: 아래 컨트롤 암은 길게 하는 것이 좋다. 이렇게 하면 볼 조인트를 날카롭게 만들지 않아도 되고, 서스펜션 멤버가 움직일 때 각도 변화가 작다. 컨트롤 암이 길면 엔진, 배기관 등과 간격이 좁아져 또 다시 타협점을 찾아야 한다. 샘플 배치도에서는 아래 컨트롤 암이 32.5cm 정도다. 서스펜션의 상하운동이 각각 10cm인데, 이는 최소 길이다. 위 컨트롤 암: 위 컨트롤 암의 길이는 서스펜션에 극적인 효과를 가져온다. 상하운동과 롤링 때 롤 중심의 움직임을 조절할 수 있기 때문이다. 일반적으로 위 컨트롤 암의 길이는 아래 컨트롤 암의 50~80%다. 컴퓨터 분석을 통해 위 컨트롤 암의 적당한 길이를 찾아낼 수 있다. 이 값을 선택하면 상하운동, 롤링 때 롤 중심의 위치가 거의 변하지 않는다. 뒤에서 서스펜션 최적구조 설계를 위해 컴퓨터를 사용하는 방법을 소개할 것이다. 샘플 배치도에서 위 컨트롤 암을 17.5cm로 한다. 볼 조인트의 높이, 타이어의 직경, 아래 컨트롤 암 길이를 함께 고려하여 위 컨트롤 암의 길이를 정할 수 있다. 길이가 적당하면 롤 중심의 위치를 제어하면서 동시에 휠이 부드럽게 움직인다. 는 컨트롤 암을 추가한 샘플 배치도를 보여준다. 스윙 암의 길이와 캠버 게인 스윙 암 길이는 볼 조인트를 연결하는 직선과 위, 아래 컨트롤 암의 연장선상의 교차점 사이의 거리이다. 스윙 암이 길면 휠이 부드럽게 움직이나 캠버 게인이 작아진다. 반대로 스윙 암이 짧을 경우 캠버 게인은 커지지만 휠의 움직임이 일정하지 않을 수도 있다. 일부 전문가는 스윙 암이 짧을수록 좋다고 한다. 하지만 서스펜션의 운동 궤적을 따라가 보면 이런 믿음에 오류가 있음을 알게 된다. 서스펜션이 최대로 상하운동을 하는 상태에서는 스윙 암이 매우 짧다. 왜냐하면 위 컨트롤 암이 아래 컨트롤 암보다 짧고 서스펜션이 자운스(jounce)하면 컨트롤 암의 교차점이 차의 중심부로 더 가까워지기 때문이다. 많은 실험을 통해 적절한 스윙 암의 길이는 250~375cm인 것을 알아냈다. 샘플 배치도에서는 정상승차 높이에서의 스윙 암이 310cm이다. 최대 자운스(10cm) 때의 스윙 암은 75cm에 불과하다. 즉 최대 자운스 때는 앞쪽 컨트롤 암이 스윙축 서스펜션처럼 된다. 만약 최초 스윙 암 길이가 150cm였다면 어떤 일이 발생했을까? 최대 자운스 때 유효한 스윙 암은 75cm 이하다. 최대 캠버 게인은 스윙축 형식의 서스펜션과 같을 것이므로 어떤 설계자도 앞 서스펜션을 이처럼 배치하지는 않을 것이다. 앞에서 설명한 것처럼 서스펜션 설계는 모든 요인을 평가한 후 타협점을 찾아내는 작업이다. 어느 정도의 캠버 게인은 바람직하다. 스윙 암의 길이가 310cm인 샘플 배치도에서의 캠버 게인은 서스펜션이 2.5cm 이동할 때마다 0.6~1.6° 정도이다. 최대 자운스 위치에서는 4°를 넘기도 한다. 는 스윙 암의 길이와 캠버 게인을 결정하는 방법을 나타낸 것이다. 롤 중심의 이동 롤 중심의 위치는 위 컨트롤 암의 길이가 적절하지 않을 경우 수평, 수직 방향으로 동시에 움직인다. 롤 중심의 높이는 차체의 롤링에 영향을 주고, 앞 서스펜션에 의해 차체의 롤링이 억제되는 정도에 영향을 끼치므로 롤 중심의 높이가 바뀌면 운전자는 차의 조종성이 달라진 것을 느낀다. 서스펜션이 움직여도 롤 중심의 높이가 변하지 않으면 조종성도 안정된다. 수평 방향의 롤 중심 위치도 같은 영향을 미친다. 위 컨트롤 암의 길이가 최적화되지 않으면 차에 롤각이 발생할 경우 롤 중심이 횡방향으로 이동하고, 운전자는 조종성의 변화를 느낀다. 예측 불가능한 변화를 제거하면 운전자는 조종성에 확신을 갖고 더 빠르게 달릴 수 있다. 앞 서스펜션 피봇점(Pivot Points) 바람직한 캠버 게인과 롤 중심의 높이를 정했으므로 컨트롤 암의 정확한 좌표를 결정할 수 있다. 이 좌표가 있어야 컴퓨터 프로그램을 이용해 서스펜션의 상하운동 특성을 비교, 분석할 수 있다. 샘플 배치도에 사용되는 좌표 값을 나타낸 것이 이다. 볼 조인트 위치<표3>   X(cm) Y(cm) Z(cm) 아래 컨트롤 암       앞 피봇 -3.75 14.75 29.375 뒤 피봇 25.0 14.75 29.375 볼 조인트 -0.25 16.875 61.875 위 컨트롤       앞 피봇 0.25 42.8 40.375 뒤 피봇 15.25 42.3 40.375 볼 조인트 0.25 45.625 57.5 타이로드 내측 피봇 10.0 16.0 30.375 타이로드 외측 피봇 -10.0 18.125 62.5 휠 중심 0 31.25 75 서스펜션 지오메트리 컴퓨터 분석 샘플 배치도에 결정된 서스펜션의 피봇점의 좌표를 입력해 컴퓨터 프로그램을 돌리면 서스펜션의 각 부분이 상하운동 때 어떻게 상호작용을 하는지 분석할 수 있다. 전체 서스펜션과 조향 시스템에 겨우 9개의 피봇점이 들어간 것이 흥미롭다. 9개의 점으로부터 많은 데이터를 얻어낼 수 있다. 그 중 일부분이 에 나타나 있다. 컴퓨터 프로그램을 실행시키면 차의 롤각, 양쪽 바퀴의 캠버각, 수직 수평 방향의 롤 중심의 위치 등을 알 수 있다. 서스펜션의 이동거리에 따른 값과 롤각의 변화에 따른 값도 알 수 있다. 즉 대부분의 상황에서 서스펜션의 지오메트리가 어떻게 변하는지 알게 된다. 컴퓨터 분석에 사용되는 프로그램은 우석대학교 자동차공학과 차량동역학 실험실에서 구할 수 있다.(☎063-290-1474, e-메일: rolee@woosuk.ac.kr) 자료분석 의 결과를 분석해 보자. 첫 번째 줄은 샘플 배치도에서 선택한 9개의 좌표를 이용해 계산한 치수다. 즉 컨트롤 암의 실제 길이, 스크럽 반경, 킹핀 경사각과 길이, 타이로드의 길이, 트랙의 길이 등이 나타난다. 샘플 배치도에서도 이 값을 찾을 수 있지만 컴퓨터 분석을 하면 훨씬 빠르고 확실하다. 분석 결과에는 서스펜션의 상하운동에 따라 휠의 위치와 각종 기하학적 요소가 어떻게 변하는지 나타나 있다. 그림에는 휠이 10cm 상승하거나 하강할 때의 각종 값이 나타나 있고 양(+)의 숫자는 휠이 상승하는 것을 의미한다. 캐스터 각: 승차 높이에서 캐스터 각은 1°도 안 된다. 하지만 점차 증가해 완전히 압축되었을 때(휠 이동거리가 10cm)는 1.5°가 넘는다. 반대 경우는 0.7° 정도 작아져서 0.312°가 된다. 캐스터의 변화가 작은 것은 위 컨트롤 암의 피봇점의 앞쪽 각이 위를 향하기 때문이다. 이렇게 하는 이유는 제동 때 차가 앞으로 기우는 현상을 방지(anti-dive)하기 위해서다. 캐스터 변화는 이에 따른 부산물이다. 캐스터에 약간의 변화가 생기지만 전체 크기는 매우 작아 고성능 차에서는 이를 무시하기도 한다. 그러나 스피드웨이(코너가 4개 이하, 한 방향으로만 고속주행한다)에서 달리는 드라이버들은 조종성의 변화를 느낄 수 있으므로 안티 다이브보다 캐스터 각을 먼저 고려해야 한다. 캠버 각: 서스펜션이 최대 10cm 상승했을 때 캠버 게인은 -4°다. 캠버 게인은 서스펜션의 이동거리가 늘어날수록 급격히 커져 7.5cm에서 10cm 사이의 증가량이 0~2.5cm의 증가량보다 크다. 많은 사람이 캠버 게인이 클수록 좋다고 생각하지만 그림에서 보듯이 스프링이 압축되면 캠버 게인은 계속 증가한다. 그리하여 어느 지점에 이르면 타이어의 안쪽이 노면에 닿는다. 설계 관점에서 보면 평평한 트랙에서 달리는 차는 캠버 게인이 크면 좋지만 경사각이 있는 트랙에서는 작은 쪽이 유리하다. 캠버 게인의 크기는 롤 중심의 높이에 비례하고, 더 중요한 것은 차의 정면에서 바라본 스윙 암의 길이에 비례한다. 롤 중심이 높으면 캠버 게인이 작아진다. 그러므로 위 컨트롤 암의 피봇 중심의 위치만 바꾸면 더 빠르게 선회할 것이라고 생각해서는 안 된다. 위아래 컨트롤 암의 길이에서 캠버 게인의 변화를 알 수 있다. 위 컨트롤 암이 짧을수록 캠버 게인은 급격히 변해 롤링이 생기고, 둔덕을 넘어갈 때 롤 중심의 위치가 빠르게 변한다. 타이어 스크럽: 서스펜션이 상하운동을 하면 타이어의 접지면이 얼마나 옆으로 이동하는지를 알 수 있다. 당연히 타이어 스크럽은 작을수록 좋다. 토 변화: 프로그램에서는 토인의 크기를 각도로 나타냈다. 샘플 설계에서는 10cm 상승시킬 경우 토아웃으로 0.154°가 되었다. 서스펜션의 전체 이동거리를 고려할 때 0.1cm가 된다. 토의 변화는 범프 조향이라고 하는데, 서스펜션이 움직이는 동안의 토의 변화량과 방향을 가리킨다. 만약 바깥쪽 앞 타이어가 범프 때 토아웃이 생기면 차에는 범프-언더스티어가 생긴다. 일반적으로 운전자는 범프-언더스티어가 낫다고 여긴다. 원하는 만큼 차가 선회하기 때문이다. 토인이든 토아웃이든 토의 변화량은 너클 쪽의 타이로드 피봇점과 안쪽의 타이로드 피봇점의 위치에 따라 결정된다. 프로그램을 사용하면 서스펜션의 각 부품을 제작하지 않고도 토 변화를 얼마나 정확히 계산해 낼 수 있는지에 관심을 가져야 할 것이다. 정면에서 본 스윙 암: 위아래 컨트롤 암을 연장시켜 만든 교차점에서 너클까지의 거리를 말한다. 이 길이는 서스펜션에 발생할 수 있는 캠버 게인의 크기를 결정하는데 짧으면 캠버 게인이 커진다. 캠버 게인을 최대로 하려면 더블 A암 서스펜션을 스윙축 서스펜션으로 교체한다. 그림처럼 승차 높이에서 길이는 310cm이다. 최대 범프 때는 80cm로 줄어든다. 이는 스윙축의 길이와 비슷하다. 즉 승차 높이에서 짧은 스윙암을 선택하면 스윙축 서스펜션에서 생기는 갖가지 문제가 발생한다. 측면에서 본 스윙 암: 위아래 컨트롤 암을 연장시킨 교차점과 너클 거리를 옆에서 본 것이다. 샘플 서스펜션 설계에서는 안티 다이브가 거의 고려되지 않아 매우 길다. 안티 다이브를 고려할수록 측면 스윙 암의 길이가 줄고 캐스터도 많이 변한다. 롤 중심의 높이: 샘플 설계에서는 롤 중심의 높이가 지면 바로 아래에 있다. 서스펜션이 압축되면 롤 중심 높이는 비슷하게 낮아진다. 즉 롤 중심의 높이는 나머지 섀시와 비교할 때 크게 달라지지 않는다는 뜻이다. 차의 롤각은 롤 중심과 무게 중심의 거리에 비례한다. 서스펜션이 압축되어도 이런 관계식이 유지된다면 운전자는 평지를 고속으로 달리다 경사각이 있는 코너를 선회해도 조종성에 큰 변화를 느끼지 않는다. 롤 중심의 높이와 무게 중심의 높이의 거리를 줄이면 롤 각이 주는 탓에 많은 운전자들이 롤 중심을 올리고자 한다. 그러나 롤 중심이 높아지면 재킹(jacking) 효과가 나타나고, 서스펜션의 움직임이 불안정해진다. 때때로 캠버 게인이 감소하기도 한다. 성적이 좋은 경주차는 롤 중심의 높이가 지표면 아래 약 2.5cm~지상 7.5cm 사이므로, 이 범위에서 설계하도록 권장한다. % 안티 다이브: 샘플 서스펜션의 안티 다이브 값은 5~7% 사이다. 매우 작은 값으로, 더 키우면 캐스터에 변화가 생긴다. 일부 양산차는 30%를 주기도 하는데 이는 급정차 때 부드러운 스프링이 달린 차의 수평을 유지하기 위해서다. 대부분의 경주차는 매우 가볍고 낮아서 안티 다이브 특성이 없어도 된다. 에 안티 다이브 지오메트리를 나타내었다. % 언더스티어: 서스펜션과 조향 지오메트리가 선회 때 얼마나 언더스티어 특성을 보이는지를 나타낸다. 샘플 서스펜션 설계에서 프로그램을 실행하면 2%의 작은 언더스티어 특성을 보인다. 하지만 고성능 주행에 초점을 맞추어 세팅할 때는 이 값을 고려하지 않아도 된다. 범프 조향(Bump Steer) 범프 조향이란 서스펜션이 이동하는 동안 토가 어느 방향으로 크게 바뀌는지를 보여준다. 섀시 설계와 셋업이 제대로 이뤄지면 범프 조향은 거의 발생되지 않는다. 조향 부품의 위치를 약간만 바꾸어도 범프 조향은 매우 크게 변한다. 컴퓨터 분석을 통해 조향 지오메트리와 관련된 데이터를 얻을 수 있다. 즉 서스펜션이 10cm 범프 이동을 하면 총 토아웃는 겨우 0.1cm 바뀐다. 반대 방향으로 10cm를 다시 이동하면 토아웃은 0.075cm 이하다. 이는 배치가 뛰어난 설계다. 모든 부품의 치수가 정확하면 범프 조향을 점검할 수 있고, 컴퓨터로 분석한 토 변화값과 일치한다. 차가 제대로 셋업되었는지 확인하려면 범프 조향을 측정한다. 는 배치도에서 범프 조향을 결정하는 법을 보여준다. 범프 조향 특성 서스펜션이 이동하는 사이 여러 위치에서 토의 변화량을 측정하는 방법이 필요하다. 특수공구를 이용하면 되고, 덜 정확하지만 더 간단한 방법도 있다. 먼저 두 휠을 일직선으로 세워 놓고 조향 기어는 중앙에 놓는다. 이유는 조향 피봇점이 조금만 바뀌어도 범프 조향에 엄청난 영향을 미치기 때문이다. 합판을 앞 타이어에 기대에 세워 놓는다. 운전자가 승차하면 합판은 앞뒤 타이어의 옆면에 모두 닿는다. 서스펜션의 스프링을 제거하고 잭을 이용해 서스펜션이 범프 상태를 유지되도록 한다. 합판의 아랫부분을 지면에 고정하면 범프 조향에 의해 토변화가 생겨 합판의 위가 앞뒤 타이어의 옆면과 접하면서 비틀어진다. 타이어의 뒤쪽에 0.075cm 정도의 공간이 생겼다면 이것이 곧 범프 조향의 크기이고, 언더스티어 특성을 가진다. 범프 조향의 크기와 방향 이상적인 범프 조향에 대해서는 정답이 없으나 범프 때 앞바퀴가 토아웃되도록 하는 것이 일반적이다. 이렇게 하면 운전자가 원하는 만큼 차의 방향이 바뀌어 안정감을 갖는다. 이런 상황을 이해하기 위해 범프 때 타이어가 토인된다고 가정해 보자. 운전자가 선회할 때 일정한 조향각을 떠올리며 스티어링 휠을 돌리기 시작한다. 차는 횡가속도가 커지기 시작하고, 롤링 때문에 바깥쪽 서스펜션이 압축되어 범프 현상이 나타난다. 범프 때 토인 현상이 발생하면 앞바퀴는 운전자가 의도한 것보다 더 많이 돌아 회전 반경이 작아진다. 운전자는 차를 원상태로 돌리고자 반대로 조향을 하게 되므로 부드럽게 선회할 수가 없다. 이런 현상을 분석하고 이해하려면 선회 때 하중이 제일 많이 걸리는 바깥쪽 타이어를 고려해야 한다. 범프 때 토아웃이 발생하도록 차를 세팅한다면 토아웃의 크기를 정하는 것이 다음 순서다. 토아웃이 너무 크면 조향이 부정확해진다. 운전자가 의도하는 조향각을 서스펜션이 무시하기 때문이다. 또 범프 조향이 너무 크면 직선으로 달릴 때도 차가 좌우로 흔들린다. 적정한 수준은 서스펜션 이동거리 2.5cm당 0.01~0.02°이다. 범프 조향의 조정 전형적인 더블 A암 서스펜션에서 너클은 컨트롤 암의 길이를 반지름으로 삼아 움직인다. 일반적으로 위 컨트롤 암이 아래쪽보다 짧아 너클 위쪽이 작은 반경으로 원호를 그린다. 조향의 안쪽 피봇점이 정확한 위치에 놓이면 휠의 상하운동 때 조향각이 전혀 바뀌지 않는다. 즉 범프 조향은 ‘0’이 되고, 토 변화도 없다. 조향 피봇점을 옮겨서 범프 조향의 크기 및 방향을 바꿀 수 있다. 변화율: 범프 조향의 변화율도 조정할 수 있다. 조향의 안쪽 피봇점이 안쪽에 치우쳐 있으면(타이로드가 너무 길면) 토아웃 변화율은 감소한다. 서스펜션 배치도에는 토 변화율을 적절하게 만드는 이상적인 타이로드의 길이가 있다. 하지만 이것은 섀시 설계자가 결정하므로 제작 당사자나 소유차의 범프 조향이 잘 안 되는 경우가 아니면 우려하지 않아도 된다. 타이로드 길이가 이상적이고, 조향 기어가 앞 서스펜션 전면에 있으며 안쪽의 조향 피봇점이 높거나 바깥쪽 조향 피봇점이 낮을 경우 범프 때 토아웃이 커진다. 일반적으로 이를 위해 범프의 조향에 변화를 준다. 섀시에 따른 고유의 조정 특성도 기본 개념은 같다. 범프 조향은 운전자의 조종능력을 크게 좌우하기 때문에 자동차 설계나 서스펜션 세팅에서 매우 중요한 부분이다.
전기장치의 튜닝 차의 핏줄을 튼튼하게 만든다 2004-05-21
튜닝을 할 때는 자동차의 혈관 구실을 하는 전기계통을 꼭 챙겨야 한다. 오디오 튜닝을 했거나 전동윈치, 서치라이트 등 용량이 큰 전기제품을 쓸 경우에는 더욱 신경을 써야 한다. 자동차 정비지침서는 크게 셋으로 나뉜다. 차의 뼈대가 되는 섀시와 엔진, 전기계통이 그것이다. 요즘 자동차는 편의장비와 자동화된 부품이 많아 배터리 용량은 물론이고 전기를 만드는 올터네이터, 배선 등이 예전에 비해 크게 강화되었다. 특히 전기배선은 두께와 안에 들어가는 구리선의 개수가 점점 늘어나는 추세다. 고성능 배터리와 올터네이터로 교체 자동차의 발전기는 크게 제너레이터와 올터네이터가 있다. 제너레이터는 직류 발전기, 올터네이터는 교류 발전기를 뜻한다. 요즘 차에는 교류 전압을 직류로 바꾸는 레귤레이터가 붙은 올터네이터가 들어간다. 엔진이 회전할 때 크랭크축에 맞물려 벨트가 돌아가고, 여기에 올터네이터가 물려 전기를 만든다. 올터네이터에는 영구자석이 들어 있고, 코일 묶음이 회전하면서 유도기전력을 얻어 전기가 생긴다. 올터네이터에서 만들어진 전기가 배터리에 저장되는데 기본적으로 시동(start), 조명(lighting), 점화(ignition)에 쓰여 SLI 배터리라고 부른다. 휘발유와 LPG 엔진은 엔진제어장치(ECU)를 비롯한 모든 센서가 전기로 움직인다. 스파크 플러그에서 불꽃을 만들 때도 전기를 필요로 한다. 별도의 불꽃이 필요 없는 압축착화기관인 디젤 엔진은 둘로 나뉜다. 기계식 인젝션 펌프가 달린 디젤차는 올터네이터와 배터리가 완전히 방전되어도 달리는 동안 시동이 꺼지지 않는다. 반면 커먼레일 엔진은 휘발유차와 마찬가지로 전기 없이는 시동이 불가능하고, 달리는 도중이라도 시동이 꺼진다. 전기장치를 보강하는 가장 간단한 방법이 배터리다. 배터리는 암페어(AH)로 용량을 구별하고, (+)와 ( - )단자의 위치가 다르다. 경차는 35AH, 소형 승용차는 45∼60AH다. LPG 미니밴은 60AH, 디젤 미니밴과 SUV는 90AH의 대용량 배터리가 주로 들어간다. 순정품 배터리는 차에 딱 맞거나 약간 여유가 있는 정도여서 10∼20% 용량이 큰 제품으로 바꾸면 안심할 수 있다. 전극 모양이 다른 고성능 배터리도 많다. 묽은 황산으로 전자를 전달하는 일반 배터리와 달리 고성능 배터리는 전극이 붙다시피 해 내부 저항이 거의 없다. 때문에 전체적인 용량이 같아도 순간적으로 많은 전기가 필요할 때 제역할을 한다. 값은 용량에 따라 28만∼44만 원. 오디오를 튜닝했거나 전동식 윈치가 달린 차에 쓰면 좋다. 차를 자주 세워 놓으면 방전될 위험이 있지만 고성능 배터리는 추운 겨울에도 시동성이 좋고 방전 염려가 없다. 본격적인 보강은 올터네이터를 대용량으로 바꾸는 것이다. 오디오를 튜닝했다고 해도 400W급 4채널 앰프 하나 혹은 200W급 4채널 앰프와 100W급 우퍼용 2채널 앰프 하나가 들어갔다면 올터네이터 교환까지는 생각하지 않아도 된다. 하지만 멀티채널 앰프(채널당 앰프 하나) 시스템이나 앰프 용량이 높을 때는 고려할 필요가 있다. 올터네이터의 용량이 작은 중소형 LPG 미니밴에는 더더욱 필요하다. 디젤 SUV의 경우 시동을 걸기 위해 대용량 배터리가 들어가지만 올터네이터 용량이 작은 경우가 종종 있다. 오디오를 꾸미거나 50W급 안개등을 여러 개 달았다면 충전부족 현상이 생기고 올터네이터에 무리가 갈 수 있다. 특히 공회전에서는 발전량이 많지 않아 배터리의 전기를 끌어 쓰기 때문에 다음날 아침 시동이 걸리지 않을 수도 있다. 평소에 전기 사용량이 많다면 올터네이터 용량을 키우도록 한다. 간단한 방법은 같은 차종의 대용량 올터네이터를 찾아서 교체하는 것이다. 요즘 차는 전기계통이 통일되어 대체품을 찾기가 어렵다. 할 수 있는 방법은 두 가지다. 첫째는 차에 달린 것과 비슷한 대용량 제품을 찾아 엔진에 달린 브래킷 부분을 가공해 얹는다. 이때 벨트가 걸리는 풀리의 직경에 신경을 써야 한다. 회전수가 높아지면 발전량이 많아져 적정 회전수에 맞춰 풀리를 조절해야 한다. 두 번째는 올터네이터 내부를 개조하는 것이다. 자동차 정비단지에 가면 올터네이터 전문점을 쉽게 찾을 수 있다. 차에 맞는 올터네이터 케이스를 쓰고 내부 코일과 레귤레이터 등을 바꾼다. 용량을 키워 간단하게 차에 달 수 있는 대신 고장나면 다시 만들어야 하는 단점이 있다. 올터네이터는 차종에 따라 신제품은 12∼18만 원, 중고 재생품은 5∼8만 원 수준이다. 올터네이터의 용량을 키울 때, 가장 신경 써야 할 부분이 전압 레귤레이터다. 발전 용량이 크기 때문에 레귤레이터가 망가지면 배터리는 물론이고 모든 전기부품에 무리가 생긴다. 정확하게 용량을 체크하고 배터리 메인 배선과 올터네이터 배선을 두툼한 것으로 교환하면 안심할 수 있다. 접지튜닝 하고, 배선연결 신경 써야 전기계통 보강의 또 다른 방법은 차체 여러 곳에 ( - )접지 포인트를 만드는 것이다. 철로 된 차체는 전기가 통하기 때문에 전자의 흐름이 시작되는 ( - )전극을 차체에 잇는다. 배선이 줄어드는 것은 물론이고 어디서나 간단하게 전원을 끌어 쓸 수 있다. 철로 된 차체라고 해도 저항이 전혀 없는 것은 아니다. 철손(鐵損)이라고 부르는 저항(차체강파 저항)이 생긴다. 접지 포인트에 녹이 슬거나 유격이 생길 때 발생하는 접촉저항까지 더해지면 전기저항의 양이 상당히 커진다. 이때는 전기배선을 모두 교체하거나 ( - )접지 포인트를 찾아 깨끗하게 닦아 다시 조여 준다. 8게이지 이상의 오디오용 전원선을 이용해 차체, 특히 엔진 주변에 접지를 해주면 된다. 올터네이터, 드로틀 보디, 엔진룸 격벽, 엔진 블록 등 4∼5곳에 한다. 접지튜닝을 하면 휘발유와 LPG, 커먼레일 디젤 엔진은 공회전이 안정되고 전기장치의 성능이 좋아진다. 일반 인젝션 펌프를 쓰는 디젤차는 충전효율이 개선되고, 헤드라이트가 조금 밝아지는 정도다. 차가 오래될수록 접지튜닝 효과는 커진다. 전기계통 DIY를 하거나 장치를 더할 때, 가장 먼저 해야 할 작업이 전원 차단이다. 아무리 사소한 장치라도 배선을 연결할 때는 키를 빼고 배터리 ( - )단자를 분리한다. 올터네이터에 달린 레귤레이터는 배터리에서 합선이 생길 경우 맨 먼저 전기충격을 받아 망가지기 쉽다. 접지튜닝이나 올터네이터를 바꿀 때는 반드시 배터리 단자를 뗀다. 그리고 전선을 잇고 끊을 때는 번거롭더라도 하나씩 작업한다. 여러 개의 선을 한꺼번에 작업하면 끊은 부분이 맞닿아 합선이 일어나기 쉽고, 만약 헷갈린다면 전기장치의 고장으로 이어진다. 선끼리 이을 때는 가능하면 피스 커넥터나 U형 단자, 스카치록 등을 이용해 확실하게 연결한다. 꼭 전선을 커넥터 안에 넣고 플라이어를 이용해 단단하게 조인다. 검은색 절연 테이프로 마감할 경우 뜨거운 열을 받아 테이프가 풀리거나 단단하게 감아지지 않았을 때는 물이 들어간다. 불꽃을 대면 오그라드는 수축튜브를 쓰거나 전선을 이은 면이 불규칙할 때는 납땜을 하고 글루건이나 공업용 본드 등을 씌워 절연한다. 전기장치 작업은 연결을 했다고 끝이 아니다. 차에는 끊임없이 진동이 발생하기 때문에, 늘어진 전선이 흔들려 피복이 벗겨질 수 있고, 이는 합선의 원인이 된다. 자동차 화재는 대부분 이것이 원인이다. 케이블 타이를 이용해 고정된 부품에 단단히 묶는다. 배선이 얽히기 쉬운 운전석 대시보드 아래쪽은 발에 걸려 사고가 날 염려가 있으므로 내장재 안으로 집어넣어 깔끔하게 마무리한다.
브레이크 캘리퍼 색칠하기 달릴 때 멋진 차가 진짜다 2004-05-21
자동차는 멈춰 있을 때보다 달릴 때 더 멋있어 보이는 경우가 많다. 따라서 차를 설계할 때도 정지해 있을 때와 움직일 때의 모습을 함께 고려한다. 예를 들어 옆에서 보았을 때, 창문 아래쪽이 뒤로 갈수록 높아지면 전진감이 느껴진다. 휠 디자인도 역동성을 살리는 데 큰 영향을 미친다. 차가 달릴 때 타이어와 함께 회전하는 휠은 모양과 재질에 따라 다양한 모습을 보여준다. 착시현상 때문에 멈춰 있는 듯 보이기도 하고, 빛을 받아 반짝거리면서 액센트가 되기도 한다. 브레이크 캘리퍼는 휠 안쪽에 달려 평소에는 잘 보이지 않지만 달리면 반짝이는 브레이크 디스크와 함께 선명하게 눈에 들어온다. 고성능 스포츠카와 세단에는 이태리제 브렘보(Brembo), 영국의 알콘(Alcon) 등 브레이크 전문회사의 캘리퍼와 로터가 들어간다. 회사의 로고나 이름을 새기고, 캘리퍼 전체를 붉은색이나 노란색, 황금색으로 칠해 고성능 이미지를 강조한다. 돌아가는 바퀴 사이로 언뜻 보이는 빨간색 캘리퍼는 고성능의 상징으로 손색이 없다. 브레이크 분진 없애고 얇게 여러 번 칠해야 캘리퍼는 디스크 브레이크의 핵심부품이다. 바퀴와 함께 회전하는 로터에 브레이크 패드를 밀어붙여 차가 멈추게 한다. 디스크와 패드의 마찰저항으로 1톤 혹은 2톤이 넘는 자동차를 세우므로, 로터와 패드에서는 고열이 발생한다. 때문에 제동 때 무게가 쏠리는 앞바퀴에는 디스크 로터로 두 개의 철판을 맞대고 구멍을 숭숭 뚫은 V디스크(ventilated disk)가 주로 쓰인다. 고성능 스포츠카에는 세라믹이나 카본 파이버로 만든 디스크가 쓰이기도 한다. 브레이크 패드와 캘리퍼에도 상당한 열이 발생한다. 디스크는 바퀴와 함께 회전하므로 달리는 동안 공기에 의해 식지만 캘리퍼는 그렇지 못하다. 일반적으로 주철로 만들지만 고성능차에는 열 발산능력이 뛰어난 알루미늄이 쓰인다. 캘리퍼에서 열 발산이 잘 안 되어 그 열이 브레이크 오일에 전달될 경우 기포가 생겨 압력이 전달되지 않는 베이퍼록(Vapor Lock) 현상이 생긴다. 더운 여름 짐을 많이 싣고 긴 언덕을 내려갈 때 브레이크 페달을 자주 밟으면 베이퍼록이 생기기 쉽다. 따라서 풋 브레이크를 자제하고 엔진 브레이크를 주로 쓰도록 한다. 캘리퍼 도색은 휠 스포크의 디자인에 따라 효과가 없는 경우도 있다. 겉에서 캘리퍼가 전혀 보이지 않는 스틸 휠이나 휠 커버를 씌웠을 경우에는 칠해도 소용이 없다. 또 스포크가 두툼해 조금밖에 안 보이거나 림 혹은 스포크에 색이 들어갔을 때도 효과가 떨어진다. 스포크의 수가 적고 가늘수록 캘리퍼 도색 효과가 뛰어나다. 대체로 SUV용 순정 휠은 스포크가 넓고 개수가 적다. 반면 미니밴은 촘촘한 경우가 많다. 캘리퍼 도색을 고려한다면 달릴 때 어느 정도 보이는지 똑같은 모델이 달리는 모습을 관찰한다. 캘리퍼 도색에는 휠 타이어를 바꿀 수 있는 기본도구만 있으면 된다. 차에 딸려 있는 잭은 쓰기가 번거롭고, 유압식은 고장나면 차가 주저앉기 때문에 DIY를 자주 하는 사람이라면 잭 스탠드를 이용하는 편이 낫다. 페인트가 묻지 않도록 캘리퍼 이외의 부분을 감싸는 넓은 테이프도 마련한다. 부엌에서 많이 쓰는 알루미늄 호일도 괜찮다. 캘리퍼에 붙은 찌든 때를 없애기 위한 다목적 세정제와 솔도 반드시 있어야 한다. 강알카리성 제품은 휠이나 캘리퍼 표면을 상하게 하므로 잘 골라야 한다. 브레이크 전문 세정제를 쓰면 이런 문제를 걱정할 필요가 없고, 훨씬 깨끗하게 닦인다. 솔은 금속 브러시가 좋다. 제일 중요한 것이 휠 도색용 페인트다. 캘리퍼에는 브레이크에서 발생한 열이 직접 전달되기 때문에 내열 페인트를 써야 한다. 캘리퍼는 순간적으로 500℃ 이상의 열이 나므로 반드시 캘리퍼 도색용 페인트를 사용한다(일반 페인트는 200~300℃). 인터넷 자동차용품 쇼핑몰에서 한 통에 1만3천∼2만 원 정도에 살 수 있다. 캘리퍼 크기에 따라 다르지만 앞뒤 모두 디스크 브레이크를 단 승용차를 기준으로 한 통이면 된다. SUV나 미니밴, 뒤쪽 드럼 브레이크까지 모두 칠할 경우 두 통 정도 필요하다. 작업은 간단하다. 우선 잭으로 차를 들어 바퀴를 떼어낸다. 잭을 하체의 잭 포인트에 걸고 바퀴가 뜨기 직전까지 올린다. 커버를 벗기고 휠 렌치를 끼워 두세 바퀴 돌려 너트를 살짝 푼다. 이후에 바퀴를 공중으로 올리고 너트를 완전히 푼 다음 바퀴를 떼어내고, 안전을 위해 차체 아래에 넣는다. 다음으로 세정제를 이용해 캘리퍼를 닦는다. 캘리퍼에 세정제를 뿌리고 솔로 문질러 찌든 때를 벗긴다. 충분히 물을 뿌려 세정제가 남지 않도록 헹구고, 완전히 마를 때까지 기다린다. 바퀴를 떼는 방법 외에 셀프 세차장을 이용할 수도 있다. 휠 클리너나 브레이크 세정제를 캘리퍼에 듬뿍 뿌려 2∼3분 지난 후에 고압의 물을 뿌리면 깨끗해진다. 세차장에서 집에 오는 동안에 물기가 마르므로 작업하는 데 문제가 없다. 완전히 마르면 마스킹 테이프로 로터와 서스펜션 암 등을 덮는다. 특히 허브가 달린 가운데는 테이프가 잘 들어가지 않기 때문에 안쪽으로 꼼꼼하게 밀어 넣는다. 스프레이 페인트를 이용해 도색을 해본 경험이 없다면 가능한 한 넓게 덮는다. 사실 캘리퍼 도색은 로터에서 완전히 떼어서 하는 것이 가장 좋다. 하지만 몇몇 차종은 캘리퍼를 분해하려면 특수공구가 있어야 하므로 쉽지 않다. 페인트는 뚜껑의 컬러가 실제로 뿌렸을 때 그대로 나온다. 뚜껑을 벗기고 노즐 안쪽에 있는 붉은색 노즐 보호용 링을 떼어낸다. 캔에서 딸랑거리는 구슬 소리가 맑게 들리도록 2분 정도 흔든다. 오른손으로 캔을 잡고, 검지로 노즐 위를 누르면서 방향을 맞춘다. 20∼30cm 떨어진 곳에서 좌우로 움직이면서 뿌린다. 페인트는 한 번에 두껍게 칠하면 흘러내리거나 뭉칠 염려가 있다. 처음에는 전체적으로 붉은색이 돌 정도로만 뿌리고, 두 번째는 조금 두껍게, 세 번째는 부족한 부분을 집중적으로 칠한다. 양쪽 바퀴를 같이 작업하면서 번갈아 뿌리면 시간을 절약할 수 있다. 중간에 말리고 다시 칠하는 과정을 충실하게 했을 경우 마지막 칠을 한 후 10분 정도 지나면 마른다. 마스킹 테이프를 조심스럽게 떼고 바퀴를 조립하면 작업이 끝난다. 마지막으로 주변 사람에게 운전을 부탁해 달리는 모습을 감상한다.
섀시 튜닝 안전성 높이고 조종성 개선하는 2004-04-26
자동차 튜닝에서 ‘섀시’는 가볍게 넘길 부분이 아니다. 섀시는 충돌 또는 추돌 사고 때 승객의 안전을 보호하는 역할과 아울러 조종성능 향상에도 상당한 영향을 미치기 때문이다. 겉으로 멀쩡해 보인다 하더라도, 사람의 뼈대에 해당하는 섀시는 기초 튜닝과정을 거친 다음 반드시 손보아야 할 부분이다. 이 달에는 섀시 튜닝의 방법을 살펴본다. 섀시 튜닝의 기본은 스트럿 바 달기 코너를 돌 때 차체는 비틀어지려는 힘을 받는다. 이때 차체가 실제로 틀어지면 아무리 단단하고 잘 만들어진 서스펜션이 달려 있다고 해도 전혀 도움되지 않는다. 서스펜션의 스프링에는 ‘쇼크 업소버’라는 댐퍼가 달려 있다. 스프링의 튀려는 힘을 쇼크 업소버가 흡수해 안정시키는 것이다. 그런데 비틀어진 차체에는 댐퍼가 없다. 따라서 차체는 용수철이 튀어 오르듯이 제자리로 되돌아가려고 하며, 그 결과 조종 안정성이 흐트러진다. 차체의 비틀림 강성이 크면 서스펜션이 부드러워도 조향성이 뛰어나 부드럽게 방향을 틀 수 있다. 서스펜션의 움직임은 예측하기가 쉽기 때문이다. 차체가 탄탄하면 안정된 승차감을 확보하면서 탁월한 조종성까지 지닐 수 있도록 서스펜션을 세팅하기가 쉬워진다. 그러면 차체의 비틀림 강성은 어떻게 높일까? 전문가들이 권하는 가장 손쉬운 방법은 스트럿 타워 브레이스(strut tower brace), 다른 말로 ‘스트럿 바’를 달면 된다. 스트럿 바는 앞뒤 서스펜션의 윗부분(스트럿이 고정되는 마운트 부분)에 설치한다. 앞에서 볼 때 좌우에 세로로 놓여 있는 스트럿은 아랫부분이 차체의 바닥판(floor pan) 또는 서브 프레임으로 연결되어 있다. 그러나 윗부분은 연결부 없이 욕조 모양이다. 차가 코너를 돌 때는 바깥쪽 바퀴가 안쪽 바퀴보다 많은 힘을 받는다. 따라서 그 반작용으로 스트럿 윗부분이 벌어지려고 한다. 만일 좌우 스트럿의 윗부분을 연결시키면 욕조형 구조가 ‘ㅁ’자 모양으로 닫힌 구조가 된다. 이런 구조는 스트레스를 분산시키는 효과를 갖는다. 따라서 차체의 강성이 개선되고 나아가 코너링 감각이 한결 안정되고 정교해진다. 앞쪽 서스펜션보다 덜하지만 뒷서스펜션에도 상부 스트럿 바를 설치하는 것이 도움되는 경우가 있다. 세단형 자동차는 뒷선반 패널을 이용해 둘이 연결되어 있어 별 문제가 되지 않는다. 그러나 테일 게이트가 넓게 열리고 뒷선반이 탈착식인 해치백이나 쿠페는 앞서스펜션에서와 같은 문제가 뒤쪽에서도 발생한다. 이 때문에 위쪽 스트럿 바를 달면 효과를 거둘 수 있다. 서스펜션 아랫쪽에도 비슷한 방식으로 가로 연결대를 달 수 있다. 이 경우에는 서스펜션의 로어암이 가장 큰 힘을 받는다. 이 부분을 연결해도 차체가 단단해지는 효과를 볼 수 있다. 스트럿 바의 위치에 따른 변화를 비교해 보자. 우선 스트럿 바를 달면 롤링에 저항하는 힘 즉 롤축 강성이 커진다. 앞서스펜션의 롤축 강성이 커지면 언더스티어 경향을 띠게 되고, 뒷서스펜션의 롤축 강성이 올라가면 반대로 오버스티어가 생긴다. 서스펜션 지오메트리를 바꾸지 않고 스트럿 바 또는 가로 연결대를 달아 롤축 강성을 변경함으로써 차의 선회 특성을 변경할 수 있는 것이다. 자동차 실내에 롤케이지를 설치해서 차체 강성을 높일 수도 있다. 캐빈(승차 공간)은 차체 다른 부분과 달리 지붕이 높아 코너링 때 비틀림이 엔진룸이나 트렁크 부분보다 훨씬 심하다. 따라서 A필러에서 루프, C필러에 이르는 캐빈 프레임을 따라 롤케이지 바를 덧대면 이런 현상을 해결하고 차체강성을 보완할 수 있다. 경주차의 실내를 들여다보면 어렵지 않게 롤케이지를 발견할 수 있다. 롤케이지는 차체 강성을 높여줄 뿐만 아니라 사고가 났을 때 캐빈을 보호해 주는 역할도 한다. 하지만 일반 승용차에 달면 실내공간이 좁아지고 무게가 늘어난다. 언더코팅으로 차체 강성 높여 차체의 강성을 보강하는 또 하나의 방법은 용접부분을 보강하는 것이다. 차체는 여러 장의 철판을 스포트 용접해서 연결시킨다. 한 조사결과에 따르면 스포트 용접부 사이에 2개 정도의 스포트 용접을 더해 줄 경우 차 무게를 늘이지 않고도 강성을 최고 30%까지 향상시킬 수 있다고 한다. 스포트 용접은 용접부와 용접부 사이에 연결된 곳이 없다. 즉 한쪽 철판으로 전해진 스트레스가 효과적으로 분산되지 않는다. 또한 용접은 철을 연하게 만들며, 부식을 촉진시키기도 한다. 이런 단점 때문에 요즘은 특수 실리콘 접착제를 써서 철판을 붙이거나 열 변형이 매우 적은 레이저 용접법을 사용한다. 이 같은 방법은 차를 산 다음에 오너가 하기 힘들다. 용접부 사이를 메워 주는 다른 방법은 ‘언더코팅’이다. 시공 회사마다 조금씩 다르지만 대부분 하체의 철판 접합부위에 코팅제를 집중적으로 분사한다. 틈새로 스며든 코팅제가 철판과 철판 사이를 밀접하게 연결시키는 효과가 있다. 본격적인 접착시공보다는 못하지만 상당한 보강효과를 거둘 수 있다. 언더코팅제를 단순히 하체에 발라 놓는 정도로는 부족하고, 철저하게 시공하는 것이 중요하다. 한편 도어 사이드 바의 프레임에 우레탄을 채워 차체 강성을 키우는 튜닝도 할 만하다. 이 때 주행소음도 약간 줄일 수 있다. 우레탄은 내마모성과 탄성, 강도, 진동 흡수능력이 뛰어나고 발포와 무발포 두 가지 타입이 있다. 이 작업에는 주입하면 부풀어오르는 발포 우레탄이 좋다. 스트럿 바와 롤케이지 보강법은 차체 강성을 높이는 확실한 방법이지만 비용 부담이 따른다. 스트럿 바의 경우 작업은 간단해도 일반형은 10만 원 이하, 고급형은 15∼20만 원이 든다. 롤케이지 바는 운전자가 손수 달 수 없고, 공임포함 40∼60만 원 정도의 비용이 들어간다. 반면에 스프레이 타입 발포 우레탄 750㎖ 한 캔은 1만 원 이하에 마련할 수 있다. 따라서 값싸게 차체 강성을 높이려면 우레탄 주입을 고려해 볼 만하다. 작업은 비교적 간단해 전문가가 아니더라도 손수 처리할 수 있다. 도어 사이드 바의 내장재를 떼어낸 뒤 전동 드릴로 철제 프레임에 작은 구멍을 뚫고 그 속에 우레탄을 주입하면 된다. 경화제를 섞어 쓰기 때문에 굳는 시간도 오래 걸리지 않는다. 하지만 구멍을 많이 뚫거나 우레탄을 너무 많이 넣으면 역효과가 날 수도 있으므로 주의해야 한다. 녹색의 혁명, ‘다카타’ 레이싱용 안전벨트 국내 상륙 세계 자동차경주 무대에서 호평받고 있는 ‘다카타’(TAKATA) 레이싱용 안전벨트가 국내에 들어왔다. 다카타의 독자적인 노하우와 최신 기술로 개발된 신제품은 높은 안정성과 초경량 등의 장점은 물론 조작 편의성이 뛰어나 드라이버가 최고의 실력을 발휘할 수 있도록 해준다. 국제자동차연맹(FIA)의 규격 공인 모델(8853-98 및 8854-98)로도 선정된 다카타 레이싱용 안전벨트는 4점식을 기본으로 5점식과 6점식을 옵션으로 마련해 놓았다. 벨트 길이와 형식에 따른 2인승(MPH-340WR)과 포뮬러 전용 모델도 갖추었다. 문의: ☎(051)319-2112
내 차에 맞는 휠 고르기 디자인보다 제원이 먼저다 2004-04-22
인치업을 할 때 기본이 되는 사항은 접지면의 너비와 바퀴 전체의 높이가 비슷해야 한다는 점이다. 너비가 늘어나면 접지력이 좋지만 주행저항이 커져 연비가 나빠진다. 트레드가 10% 이상 넓은 타이어는 고성능 제품이 아닐 경우 노면에 가해지는 무게가 줄고, 빗길에서는 수막현상이 생기며 눈길에서는 접지력이 떨어지는 단점이 있다. 온로드 튜닝을 한 차는 시속 240km까지 견디는 V등급을 쓰는 것이 좋다. V등급은 마른 노면이나 빗길에서는 좋은 결과를 기대할 수 있지만 비포장도로나 눈길, 빙판에서는 접지력이 현저하게 떨어지므로 주의한다. 편평비가 낮을수록 핸들링이 좋아지고 승차감은 나빠진다. 타이어의 높이 오차는 자동차검사 기준인 10%를 넘지 말아야 한다. {(트레드×편평비) 2}+(휠크기×25.4)}의 공식을 써서 계산하면 mm단위의 바퀴 높이가 나온다. 255/70 R16 타이어의 높이를 계산해 보면 {(255×0.7) 2+(16×25.4)}=763.4mm가 된다. 바꾸려고 하는 타이어 크기를 같은 방법으로 계산해 10%를 넘지 않도록 한다. 지름이 작아지면 속도계 바늘은 실제보다 더 빠르게 표시되고, 지름이 커지면 더 느리게 나타난다. 일반적으로 속도계는 3∼5% 빠르게 표시되므로 이를 참고해서 사이즈를 고른다. 림 너비, PCD, 오프셋, 허브 사이즈 정확해야 휠은 크게 세 부분으로 나누어진다. 차축에서 나온 볼트가 들어가는 허브, 타이어가 고정되는 림, 림과 허브 부분을 잇는 스포크가 그것이다. 휠 사이즈는 ‘16×7JJ’라고 표시하는데, 앞의 숫자는 정면에서 보았을 때 스포크와 림 부분을 포함한 높이다. 뒤쪽 숫자는 림의 너비, 맨 뒤의 영문자는 림의 형상을 가리키는 것으로 J가 하나인 것과 두 개인 것이 있다. JJ 타입은 림이 두 번 꺾여 타이어가 더 단단하게 고정된다. 림의 너비는 인치로 표시하는데, 타이어 너비의 65∼80%가 적당하다. 타이어 트레드가 255mm일 경우 인치로 바꾸면 10인치 정도가 된다. 따라서 림 폭은 6.5∼8인치가 적당하다. 정확히 말하면 6.5인치는 약간 부족하고, 8인치는 타이어 사이드월이 꽉 낀다. 휠은 구성 부품에 따라 구별하기도 한다. 림과 스포크, 허브 부분이 하나로 된 원피스, 허브와 스포크가 하나로 되어 있고 림은 떨어진 투피스, 림이 둘로 나뉜 스리피스 등이다. 림과 스포크 연결부위를 볼트로 이은 투피스나 스리피스 휠이 더 단단하고 가볍다. 재질에 따라 스틸, 알루미늄 합금이 많고 최고급 휠은 가벼우면서 강성이 뛰어난 마그네슘을 쓰기도 한다. 제조방식은 금속을 녹인 쇳물을 틀에 부어 만드는 주조(鑄造), 금속 덩어리에 압력을 가해 만드는 단조(鍛造)가 있다. 단조 휠 중에는 금속가루를 눌러 만든 세미 단조 제품도 있다. 단조 제품 중에도 림만 단조로 만들고 스포크는 주조인 것도 있다. 값은 단조 휠이 비싸다. 국산차 순정 휠은 14∼16인치 규격을 쓰고, 너비는 5∼7인치, 림 형상은 J가 많다. 휠을 고를 때 맨 먼저 확인해야 할 것이 사이즈다. 앞에서 적은 것은 휠의 크기만을 나타낸 것으로, 정확한 규격은 조금 복잡하다. 우선 휠 볼트의 개수와 볼트 사이의 거리를 나타내는 PCD를 확인한다. 국산차의 휠 볼트는 승용차와 미니밴 4∼5개, SUV는 5∼6개가 들어간다. PCD는 가장 일반적인 것이 114.3mm와 100mm로, 차종에 따라 달라진다. SUV는 6홀의 경우 모두 139.7mm로 간격이 넓은 편이다. 5홀은 쏘렌토와 스포티지 139.7mm, 싼타페 114.3mm다. 스타렉스 RV의 경우 1999년형 이전은 그랜저와 같은 114.3mm에 5홀을 썼고, 2000년형부터 5홀에 120mm다. 다만 스타렉스 4WD는 갤로퍼와 같은 6홀 139.7mm다. PCD는 눈으로는 구별이 힘들지만 규격이 틀릴 경우 휠을 끼우면 전혀 맞지 않는다. 바퀴를 바꿀 때 흔히 듣게 되는 말이 ‘마이너스 휠’이다. 마이너스 오프셋(minus offset)이 정확한 표현으로, 허브 센터가 림의 중심에서 차체 쪽으로 더 들어간 것을 말한다. 오프셋이 줄어들면 바퀴가 바깥으로 튀어나오기 때문에 림이 더 넓어 보이고 트레드가 넓어지는 효과가 있다. 사실 순정 휠이 25∼40mm로 플러스 오프셋이기 때문에 이보다 숫자가 작으면(25mm 이하) 휠이 튀어나온다. 순정 휠과 비교해 림과 오프셋의 변화가 20mm를 넘지 않아야 한다. 또 하나 확인해야 할 것이 허브의 지름(HD)이다. 바퀴는 휠 볼트로 차체에 고정되고 가운데 허브 부분이 중심을 잡는다. 이 때문에 허브의 지름과 휠 안쪽 홈의 지름이 맞아야만 바퀴가 돌아갈 때 정확한 원을 그린다. 대부분의 SUV는 허브 지름이 108mm이고, 쏘렌토는 95.3mm다. 미니밴의 경우 레조 56.5mm, 나머지 미니밴은 67mm다. 허브 사이즈가 틀린 경우 휠을 깎아서 맞추기도 하지만 순정보다 큰 휠을 구해 허브링을 끼우는 것이 더 편하다. 휠을 바꾸려고 할 때는 반드시 오프셋과 림 폭을 맞추어야 한다. 휠을 고를 때 많이 신경 쓰는 것이 디자인으로, 스포크의 형태와 컬러 등 표면처리와 림 모양에 따라 달라진다. 안쪽에서 볼 때 휠 볼트가 노출되어 있는 것과 커버가 있는 것으로 나뉜다. 스포크 디자인은 마차 바퀴 같은 빗살형, 넓적한 판 모양의 디시 타입, 별 모양의 스타 스포크 등 수십 가지가 있다. 스포크가 림 끝까지 뻗어 있는 빗살형은 사이즈에 비해 커 보여 미니밴에 어울린다. SUV에 쓰이는 휠은 대부분 오프셋이 -30∼22이고, 림 폭이 크기 때문에 넓은 스포크가 다섯 개 정도 달린 것이 많다. 휠의 표면처리도 여러 가지다. 애프터마켓용 SUV 휠은 반짝이는 폴리싱 처리가 된 것이 많다. 표면에 작은 흠집을 내고 위에 투명한 막을 씌운 것으로 관리에 신경을 쓰지 않으면 쉽게 상한다. 알루미늄 휠은 브레이크 분진이 두껍게 붙거나 농도가 맞지 않는 휠 클리너를 쓸 경우 표면의 보호막이 손상을 입는다. 따라서 일주일에 한 번 정도 비눗물과 스펀지를 이용해 청소를 한다. 크롬 휠은 도금이 두꺼워 이런 걱정이 줄어든다. 휠을 고를 때는 디자인에 신경을 쓰되 규격이 순정 휠에서 크게 벗어나면 안 된다. 특히 마이너스 오프셋 휠은 액슬과 허브, 서스펜션 링크 등에 상당한 부담을 준다. 림이 넓고 마이너스 오프셋의 휠을 끼웠을 때, 또는 허브 스페이스를 끼웠을 때 나타나는 가장 큰 단점은 타이어가 노면에 따라 이리저리 움직이는 현상이다. 흔히 ‘노면을 탄다’라고 말하는데 이렇게 되면 핸들링이 불안해진다. 이때는 전문 휠 얼라인먼트 업체를 찾아 바퀴의 정렬 상태를 다시 맞추고 서스펜션 부시 강화작업 등이 필요하다.
LED 도어 커티시 램프 만들기 안전과 멋을 한꺼번.. 2004-04-22
자동차 LED(light emitting diode)는 반도체의 일종인 다이오드 중에서도 일정량의 전기가 흐르면 빛을 내는 물질이다. 나온 지 얼마 안 된 고휘도 LED는 일반 전구보다 직진성이 높고, 시인성이 뛰어나 응용할 수 있는 부분이 많다. LED는 반도체에 들어 있는 불순물의 종류에 따라 다른 빛을 낸다. 가장 일반적인 붉은색을 시작으로 초록색, 노란색이 있고 최근에는 푸른빛에 가까운 흰색 LED도 나왔다. 고휘도 LED는 전자부품(서울의 경우 용산전자상가, 청계천)을 판매하는 곳에서 쉽게 살 수 있다. 색과 다이오드의 지름에 따라 값이 조금씩 다르다. 가장 많이 쓰는 직경 5mm짜리 붉은색 LED는 개당 200원 정도, 흰색 5mm는 500원으로 비싼 편이다. 발광 다이오드는 전류를 순방향으로 흘렸을 때만 빛을 낸다. 다이오드 아래에 달린 두 개의 단자 중에서 긴 쪽은 (+), 짧은 것을 ( - )에 연결을 해야 빛이 난다. 색에 따라 사용하는 전압이 달라지기도 하는데, 붉은색과 노란색은 2V, 녹색과 파란색, 흰색은 3.4V를 주로 쓴다. 자동차는 12∼14V의 전압을 쓰기 때문에 다이오드를 이용해 DIY를 할 생각이라면 저항기를 달아 전압을 떨어뜨려야 한다. 붉은색과 노란색 LED는 820Ω이나 1kΩ저항을 쓰고, 나머지는 560Ω정도를 써야 제 밝기를 낸다. 저항값이 크면 덜 밝은 대신 LED의 수명은 길어진다. 이 때문에 켜져 있는 시간이 긴 미등, 실내 부품의 조명에는 1kΩ의 저항을 쓰는 것이 경제적이다. LED를 살 때 차에 쓸 것이라고 말하면 적당한 저항을 함께 준다. 전력 소모 적고, 밝아 다양하게 쓸 수 있어 LED로 차를 꾸미는 방법은 수십 가지다. 사이드 미러, 방향지시등, 차폭등, 계기판 조명을 바꿀 수도 있다. 이번 달에는 고휘도 LED를 이용해 안전에 도움되는 도어 커티시 램프를 만들어 보자. 도어 커티시 램프는 문을 열었을 때 뒤에서 오는 차나 모터사이클에 신호를 보내는 역할을 한다. 고급차에는 도어 안쪽 패널에 달리지만, 기본형 모델이나 구형은 찾기 어렵다. 어두운 밤에 차에서 내리면서, 노면에 물이 괴어 있는 줄 모르고 신발을 적신 경험이 있을 것이다. 순정 도어 커티시 램프는 경고등 구실은 하지만 바닥까지 비추지는 못한다. 수입 SUV 중에는 사이드 미러 아래쪽에 램프가 달려 문을 열 때 불이 켜지는 것이 많다. 준비물은 필요한 만큼의 고휘도 LED와 고정홀더, 저항, 길이 3m 이상의 전선, 수축 튜브 등이다. 납땜에 필요한 전기 인두는 기본, 도어트림에 구멍을 내야 하므로 전동 드릴이 있어야 작업이 편하다. 도어트림을 뜯는 데는 드라이버가 필요하고, 아교를 녹여 절연과 접착작업을 간단히 할 수 있는 글루건이 있으면 좋다. LED는 경고등으로 쓸 경우 붉은색, 바닥을 비추는 것은 흰색이 적당하다. 차종에 따라 B필러나 도어 스텝이 좁아 LED를 넣을 공간이 부족한 경우도 있다. 따라서 LED를 끼울 홀더를 잘 골라야 한다. 도어 커티시 램프용은 플라스틱으로 되어 빛이 둥글게 퍼지게 하는 것이 좋다. 투명 홀더는 부품상에서 개당 200원 정도에 판다. 또한 (+)와 ( - )전선도 필요하다. 전기 재료상에서 LED용으로 나온 전선을 10m 3천 원 정도에 구할 수 있다. 도어 커티시 램프 제작은 도어트림을 떼어내는 것부터 시작한다. SUV나 미니밴 등 승용차에 비해 도어가 큰 차라고 해도 볼트를 이용해 고정하는 부분은 많아야 5곳 정도다. 지름 3cm 미만의 둥근 플라스틱 커버를 씌우거나, 손잡이 아래쪽, 도어 캐치 안쪽 등 잘 보이지 않는 부분에 숨겨져 있으므로 조금만 신경 쓰면 찾기가 어렵지 않다. 플라스틱 커버는 아래쪽에 1cm 정도의 틈이 있다. 여기에 (-)드라이버를 밀어 넣어 젖히면 빠진다. 차를 햇볕에 세워 두면 내장재가 부드러워져 부품을 떼어내기 쉽다. 볼트를 모두 풀면 도어 캐치 주변의 커버를 벗긴다. 자동차 도어트림은 보통 위쪽이 유리와 맞붙어 안쪽으로 걸리고 바깥쪽으로 빙 둘러서 플라스틱 고정핀이 달려 있다. 도어트림과 철 프레임 사이에 ( - )드라이버를 밀어 넣고, 벌어진 틈에 손가락을 넣어 힘껏 당기면 플라스틱 핀이 빠지면서 도어트림이 떨어진다. 분리작업에 자신이 없는 사람은 부품상에서 도어트림 고정용 플라스틱 핀을 10개 정도 산다. 부러지거나 휘었을 때는 조립할 때 새 핀을 끼우는 것이 낫다. 안쪽에 있는 파워 윈도 스위치와 연료 주입구, 트렁크 오픈 스위치의 잭을 떼어야 완전히 떨어진다. 떼어낸 도어트림은 실내로 옮겨 작업한다. 우선 도어트림의 바깥쪽으로 어디에 LED를 넣을 것인지를 정한다. 투명 홀더는 빛이 나오는 부분의 지름이 15mm, 안쪽으로 들어가 LED가 박히는 부분이 8mm 정도다. 때문에 LED의 간격이 30mm 이상 되어야 간섭이 없고 안쪽에 LED와 전선을 정리할 수 있다. 좌우 도어트림을 맞붙여 놓고, 같은 곳에 LED 위치를 잡으면 된다. 이때 주의할 것은 트림 안쪽의 플라스틱 고정핀의 위치다. 배선이 지나갈 곳, 핀의 위치, 도어와 맞붙는 부분의 모양 등을 전체적으로 고려해야 LED가 걸려 도어트림이 조립되지 않는 불상사를 막을 수 있다. 위치를 잡았다면 8mm 드릴을 이용해 구멍을 뚫는다. 우선 지름 3mm 정도의 작은 드릴날을 손으로 돌려 구멍 뚫은 자리에 작은 흠집을 내고, 8mm 지름의 날을 대고 뚫어야 드릴이 미끄러지는 일이 없다. 깨끗하게 구멍이 뚫리지 않는 경우에는 칼을 이용해 구멍 주변을 정리한다. 여기에 LED 홀더를 꽂으면 된다. LED에서 나온 두 개의 단자 중 긴 쪽(+)에 저항을 달아 납땜을 한다. 수축 튜브를 이용해 저항과 납땜 부분을 덮으면 좋다. LED가 준비되면 전기배선에 연결한다. 도어트림에 달린 LED 홀더의 간격을 줄자로 재 1∼2cm 정도 여유 있게 배선을 연결한다. 자동차 안의 배선은 보통 검정색이 ( - )이기 때문에, 다른 색을 (+)로 하면 실수가 없다. LED를 병렬로 연결한 후 12V 전원에 연결해 불이 들어오는지 확인한다. 완성된 LED 배선을 위치에 맞춰 홀더에 꽂은 다음 글루건으로 아교를 녹여 붙인다. LED와 홀더, LED와 배선 연결부위 등 고정과 절연이 필요한 부분은 넉넉하게 바르고, 배선이 들뜨지 않도록 붙이면 된다. 배선을 실내로 빼고, 도어트림을 다시 조립한다. 배선은 도어가 열렸을 때 불이 들어오는 실내등에 연결하는 것이 가장 확실하지만, 내장재를 대부분 뜯어야 하므로 번거롭다. 운전석 쪽은 퓨즈박스를 열어 실내등 퓨즈에 연결하는 것이 가장 편하다. 조수석은 운전석 아래까지 배선을 길게 빼거나 도어 스텝을 뜯어 도어 열림 감지 스위치에 연결한다. 감지 스위치에는 많게는 3개, 적게는 1개의 선이 들어간다. 차체가 ( - ) 역할을 하는 경우 한 개의 선만 들어간다. 이때는 선에 커티시 램프 배선의 (+)선을 연결하고 ( - )선은 차체에 접지한다. 선이 3개인 경우 문이 열렸을 때(스위치가 연결되었을 때) 전원이 들어가는 선을 찾으면 된다.
서스펜션 튜닝 주행특성 개선의 첫 번째 관문 2004-03-22
자동차의 주행특성을 크게 좌우하는 부분 가운데 서스펜션은 매우 중요한 역할을 차지한다. 승차감을 중시한 컴포트 세단인지, 조종성과 승차감을 조화시킨 스포츠 세단 또는 쿠페인지, 혹은 조종성에 초점을 맞춘 스포츠카인지 등을 구분하는 포인트가 서스펜션인 것이다. 서스펜션의 형식은 튜닝 과정에서는 바꾸기 어렵고, 다만 서스펜션의 구성요소를 바꾸어 조종성을 개선할 수 있다. 스프링 튜닝하면 롤링 줄일 수 있어 지난 호에서는 휠과 브레이크 튜닝에 대해 다루었다. 이 부분 튜닝에 주의할 점은 타이어와 휠을 순정보다 2사이즈 이상 인치업할 경우 본래의 서스펜션으로 버티기 힘들다는 것이다. 타이어 무게가 늘어나 순정 스프링으로 바퀴를 노면에 밀착시키기 어렵기 때문이다. 그리고 쇼크 업소버의 댐핑력도 서스펜션의 움직임을 억제할 만큼 충분하지 않다. 타이어의 접지력이 증가한 만큼 서스펜션의 롤링 억제력이 높아진 것은 아니므로 코너링 때의 롤링이 증가한다. 반대로 서스펜션 용량이 너무 큰 경우에는 타이어가 일찍 무너질 수 있다. 서스펜션 용량이 커지면 타이어를 노면에 밀착시키는 힘도 커지는데, 타이어가 그대로이면 코너링 때 코너 바깥쪽의 타이어가 옆으로 무너지게 된다. 또 타이어가 압력을 이기지 못하고 접지력 한계를 넘어 미끄러지는 ‘브레이크 아웃’ 현상이 일찍 나타난다. 따라서 휠과 타이어, 서스펜션이 조화를 이루도록 튜닝해야 한다. 일반적으로 ‘서스펜션 튜닝’하면 먼저 스프링의 교환을 생각한다. 스프링을 바꾸어 얻을 수 있는 효과는 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 탄성계수가 큰 스프링을 써서 코너링 때 롤링을 줄일 수 있다. 두 번째는 스포츠 스프링이 차고를 낮춰 차의 무게중심이 낮아지고 운동성이 개선된다. 그리고 세 번째는 차가 낮아져 스포티하게 보인다. 스프링을 튜닝할 때는 목적이 분명해야 한다. 위의 세 가지 효과를 노리고자 할 때는 스프링만 교환해도 무방하다. 순정 스프링보다 약간 강하고, 차체가 2cm 전후로 낮아지는 것이 적당하다. 이렇게 하면 스포티함과 승차감을 적당히 조화시킬 수 있다. 그러나 이를 초과할 경우에는 쇼크 업소버의 감쇄력보다 스프링의 반발력이 강해져 거동이 불안해질 염려가 있다. 따라서 반드시 쇼크 업소버를 함께 교환해야 한다. 여기에 어울리는 스프링은 탄성계수가 약간 높은 리니어 타입이나 초기와 후기 반발력이 다른 프로그레시브 스프링(코일이 한쪽은 성기게 감겨 있고 반대쪽은 촘촘하게 감긴 타입)이 좋다. 프로그레시브 타입은 작은 요철에서는 순정 스프링과 큰 차이가 없지만 롤링이나 피칭 등 큰 움직임은 적절한 수준에서 억제시키므로 양쪽을 두루 만족시킬 수 있다. 본격적으로 서스펜션을 튜닝할 때는 스프링과 쇼크 업소버를 함께 다듬어야 한다. 즉 스프링의 반발력에 어울리는 감쇄력을 발휘하는 쇼크 업소버를 써야만 차체의 움직임을 안정시킬 수 있다. 이 경우 프로그레시브 스프링은 바람직하지 않다. 초기와 후기의 서스펜션 스트로크의 느낌이 차이나 차의 움직임이 일정하지 않기 때문이다. 차의 조종감각이 일정치 않아 한계상황에서 위험할 수 있다. 쇼크 업소버는 종류가 많지만 가장 중요한 것은 특성이다. 저속 댐핑력이 좋은 쇼크 업소버는 차체의 움직임을 억제하므로 고속주행 안정성을 높여 준다. 민첩하게 움직이는 쇼크 업소버는 바퀴가 신속하게 움직일 수 있도록 즉각적으로 반응하므로 굴곡이 심한 노면에서 접지력을 확보할 수 있다. 따라서 어떤 길을 주로 달리느냐에 따라 그리고 주행습관에 어울리는 쇼크 업소버를 선택해야 한다. 코너링 성능 향상에 크게 도움되어 요즘은 낮은 서스펜션을 선호하는 사람이 많다. 무게중심이 낮고, 차체의 요동이 작아 조종성을 살리는데 유리하지만 노면상황에 맞는지를 따져 봐야 한다. 노면이 꺼진 곳에서는 바퀴가 굴곡에 따라 움직일 수 있도록 서스펜션의 스트로크가 충분해야 한다. 서스펜션이 충분히 늘어나지 않으면 바퀴가 허공에 뜨거나 접지력이 떨어지고 이것은 곧 주행성능 약화로 이어진다. 반대로 노면이 돌출된 곳에서 서스펜션이 충분히 수축되지 않으면 충격이 차체에 직접 전해져 거동이 불안해진다. 레이싱에 좋은 서스펜션이 도로에는 맞지 않은 것은 이와 같은 이유에서다. 스프링과 쇼크 업소버를 고급품으로 교환해 얻게 되는 또 다른 이익은 질감이다. 전문회사와 튜닝업체의 제품은 양산품에 비해 고급 소재와 첨단기술을 이용해 생산된다. 쇼크 업소버의 경우 용량이 크지만 굳은 느낌을 주는 대신 작은 충격도 잘 흡수한다. 고급 스프링은 내구성이 뛰어나 시간이 지나도 한결같은 주행감각을 유지하는 것도 장점이다. 서스펜션 튜닝의 주요 목적 가운데 하나는 코너링 성능을 개선하는 것이다. 코너를 돌 때는 차체가 코너 바깥으로 기울어지는 현상 즉 롤링이 발생한다. 스프링이 낮고 강하면 롤링이 줄어 코너링 성능이 개선된다. 롤링을 줄이는 또 다른 방법은 스테빌라이저를 손보는 것이다. 좌우 서스펜션을 잇는 토션 바 스프링의 일종인 스테빌라이저는 좌우 바퀴가 똑같이 움직일 때는 작용을 하지 않고 한쪽 바퀴가 올라가거나 내려갈 때 움직임을 억제해 롤링을 줄인다. 스테빌라이저가 너무 강하면 좌우 서스펜션을 지나치게 구속하므로 바람직하지 않다. 한쪽 바퀴에 전달된 충격이 다른 쪽으로 전해져 주행 안정성을 해치기 때문이다. 코너링 성능을 좌우하는 서스펜션 요소 가운데 보이지 않는 것으로 ‘휠 얼라인먼트와 롤축 강성’을 들 수 있다. 휠 얼라인먼트에 따라서도 코너링 성능이 현격하게 달라진다. 직진 안정성과 민첩한 코너링은 서로 상반되는 위치에 있다. 직진 안정성을 약화시키면 민첩한 스티어링 반응을 얻을 수 있는 것이다. 이를 위해서는 앞서스펜션의 토(toe)를 아웃 상태로 만드는 방법을 쓴다. 캠버를 (-)쪽으로 조정하는 법, 캐스터의 (+)값을 줄이는 방법 등이 있다. 기민한 조향감각을 살리면 직진 안정성이 떨어지므로 적절한 수준에서 타협이 필요하다. 롤축 강성은 코너링 특성인 언더스티어와 오버스티어를 좌우한다. 핸들을 돌린 것보다 차체가 바깥으로 도는 것을 언더스티어, 반대로 코너 안쪽을 파고드는 현상을 오버스티어라고 한다. 롤축 강성이란 앞 또는 뒷서스펜션이 롤링에 저항하는 정도를 말한다. 스프링과 스테빌라이저가 롤축 강성을 좌우하는 것이다. 앞서스펜션의 롤축 강성이 크면 언더스티어 특성을 띠며 반대일 때는 오버스티어 현상이 나타난다. 서스펜션의 특성을 정확한 수치로 나타내기는 어렵다. 따라서 전문가의 도움을 받아 튜닝하는 것이 바람직하다.
온로드용 휠과 타이어 바꾸기 주행성능과 핸들링을 높.. 2004-03-18
아무리 강력한 엔진을 얹고 탄탄한 서스펜션을 갖췄다고 해도 휠과 타이어가 없으면 차는 고철 덩어리에 지나지 않는다. 엔진에서 만들어진 힘은 바퀴, 정확히 말해 타이어를 통해 노면에 전달된다. 코너 돌기, 속도를 줄이거나 멈추는 일도 타이어의 접지력이 없으면 불가능하다. 달리고 돌고 멈추는 기본동작은 타이어의 접지력이 있을 때 가능한 일이다. 그럼에도 일반 운전자들은 휠과 타이어 관리에 무심하다. 트레드가 심하게 닳은 타이어는 미끄러운 노면에서 아무런 기능을 발휘하지 못한다. 또 공기압이 지나치게 낮거나 높을 경우 심각한 사고로 이어지기도 한다. 특히 승용차보다 무게가 많이 나가는 미니밴과 SUV는 더더욱 타이어에 신경을 써야 한다. 적어도 일주일에 한 번은 이상이 없는지 확인하고, 한 달에 한 번 정도 공기압을 체크한다. 6개월 정도 탄 뒤에는 타이어를 앞뒤로 바꾸어 일정하게 닳도록 한다. 이때 트레드는 물론이고 사이드월 부분에 혹이나 상처가 없는지도 체크한다. 편평비 낮추고 휠 키우는 인치업 다른 튜닝도 마찬가지지만, 휠과 타이어 튜닝은 기초에 충실해야 한다. 안전에 큰 영향을 미치는 부분인 만큼 단순히 멋을 내기 위해 바꾸는 것은 위험하다. 목적과 예산에 맞추어 최선의 선택을 하는 것이 중요하다. 요즘은 디자인을 살리고 성능을 높이기 위해 휠 사이즈가 점점 커지고 있다. 중형 승용차를 기준으로 할 때 5년 전에는 14인치 휠에 트레드 너비 195mm인 타이어가 널리 쓰였지만 지금은 트레드 205mm에 휠은 16인치가 기본으로 달리는 경우가 많다. SUV와 미니밴은 15인치에서 시작해 16인치가 주를 이루고, 일부 고급차종은 17인치 휠을 쓰기도 한다. 온로드 달리기 성능을 높이는 기본적인 방법은 휠의 지름을 키우고 타이어의 사이드월(편평비)을 낮추는 것이다. 포장도로에서는 넓은 접지면적, 빠른 배수성, 고속에서의 낮은 소음 등이 가장 중요하다. 트레드 너비와 사이드월 높이의 비율인 편평비는 보통 60시리즈, 70시리즈로 표시한다. 70시리즈에서 60시리즈로 내려가면 트레드 너비 대비 높이가 10% 정도 낮아진다. 차의 무게를 직접 받치는 고무 부위가 줄어드는 것이므로 숫자가 낮을수록 단단한 보강이 필요하다. 사이드월이 단단해지면 승차감은 나쁜 대신 스티어링 휠을 꺾었을 때의 반응이 빨라진다. SUV와 미니밴의 핸들링 성능이 좋지 않은 것은 차고가 높은 탓도 있으나 편평비가 높은 큰 타이어를 끼웠기 때문이다. 핸들을 돌리면 스티어링 링크와 기계적으로 연결된 휠은 방향을 바꾸지만 노면에 붙어 있는 타이어는 사이드월 부분이 찌그러지면서 한 박자 늦게 반응한다. 흔히 고성능이라고 하는 55시리즈 이하 타이어는 이런 반응 지체가 작아 핸들링이 좋다. 또 편평비가 낮은 타이어를 쓰면 접지력이 좋아진다. 접지력은 타이어 고무를 구성하는 컴파운드와 첨가물질, 트레드 패턴 등에 따라 결정된다. 고속주행용 타이어는 비포장이나 진흙길, 눈길보다는 마른 노면, 혹은 빗길주행에 맞게 개발하는 것이 보통이다. 때문에 ST 혹은 HT로 표시되어 있는 타이어를 고를 때는 오프로드와 눈길 주행성능이 떨어진다는 것을 알아야 한다. 온로드용으로 타이어를 바꿀 때는 높이가 같아야 하고, 차이가 생기더라도 전체 높이의 10%를 벗어나면 안 된다. 타이어 사이드월에는 제원 표시가 있다. 국산 중형급 SUV는 255/65 R16 사이즈의 타이어가 달린다. 타이어 전체의 높이는 ‘휠의 직경+사이드월의 높이(위와 아래)’다. 휠은 인치 단위를 쓰므로 25.4를 곱하면 mm로 바꿀 수 있다. 사이드월은 트레드 너비 255mm의 65%이므로 165.75지만, 휠을 중심으로 위와 아래에 있으므로 2를 곱해 331.5mm가 된다. 따라서 휠과 타이어의 높이를 합친 전체 바퀴의 높이는(16×25.4)+331.5=737.9mm다. 휠을 17인치로 키우고 편평비를 55로 낮추는 인치업을 한다고 생각해 보자. 위와 같은 방법으로 계산하면 타이어 전체 높이는 431.8+280.5=712.3mm가 된다. 순정 상태와 비교해 25.6mm가 줄어들었고, 전체 높이에 대해 4% 정도 줄어든 셈이다. 이는 오차 범위에 포함되는 수치로, 속도계에는 실제보다 더 빨리 달리는 것으로 나타난다. 255/65 R17 타이어의 경우 휠을 17인치로 키우면서 편평비 65%를 그대로 두면 어떻게 될까. 431.8(휠)+331.5(타이어)가 되어 전체 높이는 763.3mm다. 순정 상태보다 25.4mm 늘어나지만 역시 오차 범위에 든다. 이때는 속도계보다 더 빨리 달리는 꼴이어서 과속할 가능성이 커진다. 온로드용 타이어로 바꿀 때 살펴야 할 부분은 또 있다. 기본제원 외에 사이드월에는 하중치수와 속도기호가 표시되어 있다. 한계속도는 S, H, V, Z 등 영문자로 표시한다. S는 시속 180km, T 190km, H 210km, V는 240km, Z는 그 이상의 속도를 견디는 제품이라는 뜻이다. 대부분의 SUV는 S 또는 T급에 해당하지만 요즘 나오는 제품 중에는 V급도 있다. 디젤 SUV는 H급면 충분하다. 하중지수는 한 개의 타이어가 버틸 수 있는 최대 무게를 뜻한다. 두 개의 숫자로 되어 있으며 숫자가 커질수록 최대부하 하중이 늘어난다. SUV와 미니밴용은 88∼98이 쓰이는데, 이는 타이어당 560∼750kg를 실을 수 있다는 뜻이다. 타이어 4개를 합쳐 차의 총중량을 넉넉하게 넘는다면 문제가 없다. 출고 때 달려 나오는 타이어는 차의 성능을 최소한 뒷받침하는 기본형이다. 현재 미쉐린이나 굿이어, 피렐리 등 외국 타이어 업체는 물론이고 한국타이어와 금호타이어 등 국내 메이커들이 고속주행용 SUV 타이어를 내놓고 있다. 금호는 벤투스 ST, 한국타이어는 엑스타 STX가 대표적이다. 모두 15∼18인치 휠에 맞는 제품으로, 정확한 사이즈를 찾는 일이 가장 중요하다. 미니밴의 경우 승용차용 고성능 타이어를 쓰면 큰 효과를 볼 수 있다.
휠 도색하기 적은 비용으로 차 분위기를 바꾼다 2004-03-18
차를 사서 튜닝을 생각하는 사람들은 리스트의 첫 자리에 휠과 타이어를 올려 놓는다. 특히 휠은 차의 인상을 좌우하기 때문에 가장 많이 바꾸는 부분이다. 미니밴과 SUV에 잘 어울리는 휠은 값이 상당히 비싸다. 미니밴은 승용차와 스펙이 비슷해 종류가 다양하고 예산에 맞춰 선택할 수 있지만, SUV는 그렇지 않다. 애프터마켓에 나와 있는 SUV용 휠은 가장 싼 것이 10만 원대 중반, 비싼 것은 한 대분에 200만 원 넘는 고가품도 있다. 더욱이 알루미늄 휠은 빠르게 회전할 때와 멈춰 있을 때의 인상이 크게 다르고, 타이어에 맞춰 림 폭을 정해야 하는 등 고려해야 할 사항이 한두 가지가 아니다. 10만 원 정도면 휠 색깔 바꿀 수 있어 타이어를 바꿀 생각이 아니라면 휠의 색깔에 변화를 주는 것이 좋다. 순정으로 달려 나오는 알루미늄 휠은 광택이 나는 회색이 대부분이다. 이를 보디 컬러에 맞춰 흰색이나 화려한 골드, 밝은 은색 등으로 칠하면 된다. 금색은 이태리 스피드라인이나 독일 BBS, 일본 SSR 등 세계적으로도 이름난 휠 제조사들이 스페셜 모델에 쓰는 색깔로, 차의 외관을 고급스럽게 바꾸어 주는 역할을 한다. 같은 은색이라도 훨씬 밝아져 색다른 느낌을 준다. 표면이 상한 휠을 새롭게 만드는 효과도 있다. 알루미늄 휠은 브레이크 찌꺼기가 붙은 채로 오래 두면 표면이 검게 변한다. 이런 경우 휠 클리너로 열심히 닦아도 상처가 없어지지 않을 뿐더러 쉬 더러워져 차가 낡아 보이기까지 한다. 보디 도색을 하면 새차같이 보이는 것처럼 휠에 색을 칠해 변화를 줄 수 있다. 도색이 안 되는 휠도 있다. 크롬도금을 한 제품이 대표적이다. 크롬 휠은 오염물질이 잘 붙지 않는다. 페인트도 마찬가지. 충분히 두껍게 바르지 않으면 안쪽이 비쳐 바라는 효과를 거둘 수 없다. 표면에 작은 흠집을 만들어 각도에 따라 빛을 반사하는 폴리싱 휠도 표면이 고르지 않아 도색이 깔끔하게 안 된다. 일반 알루미늄 휠과 검정색 스틸 휠이 제일 좋은 재료다. 도색을 하려면 먼저 전문 페인트를 구한다. 자동차용품 전문 웹사이트나 홈DIY 전문 홈페이지에서 1통에 2만∼2만2천 원에 살 수 있다. 16인치 휠을 기준으로 안쪽과 바깥쪽을 모두 칠할 경우 컬러 페인트는 4통 이상, 마감용 투명 보호제 페인트는 2통이 필요하다. 휠과 타이어의 고정부위인 림이 넓을수록, 휠의 컬러가 원하는 색깔과 많이 차이날 경우 등 사정에 따라 양은 조금씩 달라진다. 비용은 10만 원 안팎이다. 예를 들어 SUV용 검정색 16인치 스틸 휠을 바깥쪽만 칠한다면 컬러 페인트 3통+투명 보호 페인트 1통, 모양이 복잡한 알루미늄 휠(림 폭이 넓다)을 안팎으로 칠할 때는 컬러 페인트 5통+보호 페인트 2통이 필요하다. 페인트와 함께 바퀴를 닦는 휠 클리너와 깨끗한 천이 있어야 한다. 보도블록 등에 찍힌 흠집이 많으면 이를 다듬을 샌드페이퍼도 필요하다. 입자의 굵기는 숫자로 표시되는데, 300∼800이 적당하다. 먼지를 털고 표면의 찌든 때를 벗기는 데 쓸 솔이 있으면 편하다. 제일 먼저 할 일이 표면의 오염물질을 제거하는 작업이다. 셀프세차장을 찾아 우선 고압의 물로 진흙을 씻는다. 휠 클리너를 넉넉하게 뿌리고, 1∼2분 기다려 브레이크 패드가루가 완전히 녹아 흘러내릴 때까지 기다린다. 다시 고압의 물을 뿌려 헹구면 된다. 깨끗한 천으로 물기를 닦으면서 얼룩이 남지 않도록 한다. 작업할 곳으로 움직인 후에 다시 한번 닦아 주면 좋다. 스틸 휠의 경우 흠집이 난 곳에 녹슨 경우도 있는데, 가능하면 철판이 보이도록 샌드페이퍼로 문질러 깨끗하게 벗겨낸다. 도색할 때는 잭을 이용해 차를 들고 바퀴를 떼어낸다. 2톤 정도를 버틸 수 있는 잭 스탠드가 있으면 바퀴 두 개를 한 번에 뗄 수 있어 편하다. 앞바퀴 두 개를 모두 떼어냈다면 뒷바퀴에는 고임목을 끼워 바퀴가 밀리지 않도록 한다. 바퀴를 분리해 안쪽에 지워지지 않은 먼지를 다시 한번 닦아낸다. 이때 무조건 휠 클리너를 뿌리지 말고, 솔을 이용해 한 번 털어 주면 더 깨끗하게 청소된다. 마지막에는 휠 클리너와 천을 이용해 표면이 매끈해지도록 문지른다. 주의할 점은 레자 왁스나 타이어 왁스 등을 겸하는 제품을 쓰면 안 된다. 왁스에는 기름 성분이 있어 페인트 입자가 잘 붙지 않고, 쉽게 닦아낼 수도 없다. 표면 정리가 끝나면 마스킹 테이프를 이용해 타이어를 덮는다. 페인트를 뿌릴 때 타이어에 묻지 않도록 하기 위해서다. 대형 할인매장에 가면 마스킹 테이프와 비닐이 함께 붙어 있는 제품을 살 수 있다. 마스킹 테이프는 종이로 만든 것으로, 어디나 잘 붙고 쉽게 뗄 수 있다. 테이프를 붙일 때는 타이어와 림 사이 틈새로 깊게 밀어 넣고 손끝으로 단단히 눌러 붙인다. 미심쩍은 부분에는 테이프를 여러 번 붙이고, 타이어를 덮은 비닐은 바람에 날리지 않도록 타이어 아래로 넣거나 무거운 물건으로 누른다. 타이어 공기주입구도 마스킹 테이프로 감싸 페인트가 묻지 않도록 한다. 페인트를 칠하기 전에 통 안에서 딸랑거리는 소리가 둔탁하지 않을 때까지 충분히 흔들어 준다. 통을 오른손에 쥐고, 검지손가락으로 위쪽 레버를 눌러 페인트를 뿌린다. 노즐과 휠의 거리는 30cm 정도를 유지하고, 꾸준히 움직여 한 곳에 페인트가 뭉치지 않도록 한다. 왼쪽에서 오른쪽으로 일정한 속도로 뿌리는 것이 요령. 전체적으로 한 번을 뿌린 후에는 10분 정도 기다렸다 다시 한번 칠한다. 한 번에 두껍게 칠하면 흘러내릴 염려가 있다. 휠 하나를 칠하고, 다른 휠을 칠한 후에 5분 정도 기다렸다가 처음 칠한 바퀴에 페이트를 다시 뿌려 준다. 세 번째는 휠 스포크와 안쪽으로 파고든 부분 등 페인트가 잘 닿지 않은 곳을 중점적으로 칠한다. 휠 페인트는 표면이 그리 단단하지 않기 때문에 그 위에 보호용 투명 페인트를 따로 칠해야 한다. 투명 페인트는 위와 같은 요령으로 두 번 정도 뿌리면 된다. 페인트가 완전히 마르면 마스킹 테이프를 떼고 휠을 차에 끼운다. 휠 도색은 바람이 심하게 불거나 직사광선이 쬐지 않는 곳에서 맑은 날 작업하는 것이 좋다. 바람이 불면 페인트를 뿌릴 때 입자가 날려 고르게 칠하기 힘들다. 지하주차장이 가장 좋지만 공간이 좁으면 냄새가 심하게 난다. 휠 페인트는 빨리 마르지만, 바퀴 네 개를 떼고 붙이는 시간이 많이 걸려 완성하는 데 5시간 정도는 잡아야 한다.
헝그리 DIY 매니아 강명학 버려진 물건으로 편.. 2004-03-18
헝그리 정신’으로 DIY를 한다? 도대체 무슨 말인지 몰라 몇 번이나 물었다. DIY와 헝그리 정신이 무슨 상관이 있을까? 이 달의 매니아 강명학(41) 씨의 대답은 간단명료했다. “DIY에 돈을 쓰지 않는다고 생각하면 됩니다.” 돈을 아낀다? DIY를 하려면 재료값이라도 써야 하고, 때로는 목돈이 필요하기도 한 법인데…. 우습게도 애연가인 강명학 씨가 차안에서 담배 끄는 모습을 보고 그의 헝그리 정신을 제대로 이해할 수 있었다. 그가 타고 있는 99년형 기아 카스타의 센터페시아 앞에 스프레이식 윤활제 캔이 놓여 있었다. 스프레이 노즐을 툭 건드리니 윗부분이 뚜껑처럼 휙 열리면서 멋진 재떨이로 변신하는 것이 아닌가. “주변에서 버려지는 것은 소홀히 보아 넘기는 것이 없어요. 곰곰이 생각해보면 분명히 쓸데가 있거든요.” 되도록 돈을 쓰지 않는다는 그의 정신은 예나 지금이나 변함 없다. 셔터 닫는 쇠막대기로 허리받침대 만들어 그의 DIY는 카스타를 만나면서 시작되었다. 여러 대의 중고차를 거쳐 드디어 생애 첫 새차를 접하는 설렘이 카스타 동호회의 문을 두드리게 했고, 자연스럽게 DIY의 세계로 빠져들었다. 첫 작업은 키가 작은 아들 3형제를 위해 뒷좌석 발판을 높이는 작업이었는데 그 뒤로 그만의 ‘DIY 철학’이 생겨났다. 바로 실용성이다. 남들에게 보여주기 위한 작업보다는 철저하게 실용적인 DIY만 고집하게 된 것이다. 결국 그에게 DIY는 ‘큰 돈 들이지 않고 나와 가족의 편의성을 높이는 작업’으로 자리잡았다. 카스타의 도어를 열면 대시보드 한 가운데 얹힌 10.4인치 LCD 모니터가 눈에 띈다. 으레 TV나 영화를 보려고 달아 놓은 것인 줄 알았는데 그것이 아니었다. “저는 둘도 없는 길치예요. 토목설계를 하기 때문에 내비게이션이 없으면 어디를 가더라도 쩔쩔매기 일쑤지요. 그래서 컴퓨터를 만들어 달고, 그 안에 내비게이션 프로그램을 저장해 쓰고 있습니다.” 조수석 밑에서 그가 꺼낸 소형 컴퓨터를 보고는 더 이상 할 말이 없어졌다. 가방처럼 생긴 CD 케이스를 사다 그 안에 용산전자상가나 인터넷에서 헐값에 구한 PC 부품들을 조립해 컴퓨터를 만들었다. 각종 케이블은 남들이 버린 것을 주워 연결했단다. 또 지붕 위에 달아 놓은 루프 캐리어 앞의 카메라와 LCD 모니터가 연결되어 앞의 상황을 한눈에 볼 수 있다. 그 높이를 가늠하면 버스나 2.5톤 이상 트럭의 운전석에서 바라보는 시야를 얻게 된다. 모니터를 달았더니 시계가 보이지 않아 폐차장에서 떼 온 프라이드 시계를 달았다. 운전석의 허리받침대는 셔터를 내리는 철근을 ㄷ자로 꺾어 넣은 것이다. 두꺼운 투명 아크릴판을 사다 석 달 동안 깎고 다듬어 도어 손잡이도 만들었다. 남은 아크릴판으로는 차 앞의 오른쪽 모서리에 달린 표시등을 만들어 앉은키가 작은 핸디캡을 해결했다. 그뿐인가. 천장의 공기청정기 옆에 야외용 칼도마 집을 거꾸로 붙여 간이 사물함도 만들었다. 웃지 못할 에피소드 한편은 그가 DIY를 얼마나 소중히 생각하는지 잘 말해 준다. “퇴근한 뒤 오후 9시쯤 되면 아파트 지하주차장에서 작업을 시작하지요. 처음에는 경비원이나 이웃에게 손가락질도 많이 받았어요. 그런데 언제부턴가 사람들이 ‘수고한다’는 인사를 건네더군요. 알고 보니 저 때문에 지하주차장의 도난사건이 없어졌답니다. 보통 새벽 3, 4시까지 작업을 하거든요.”
디젤차를 위한 터보 튜닝 키트 ③제품 - 간단한 볼.. 2004-03-17
국내에 터보 튜닝이 소개된 것은 95년. 현대자동차에서 스쿠프 터보가 나온 후 쏘나타Ⅱ, 아반떼, 티뷰론 등 휘발유 엔진 승용차를 중심으로 발전했다. 승용차는 순정 터보 엔진이 없었음에도 300마력 이상을 뽑아내는 기술이 많이 축적되었다. 하지만 터보와 인터쿨러가 일찍 소개된 디젤차는 상대적으로 소홀히 다뤄졌다. SUV 튜닝이라고 하면 오프로드 성능을 높이는 데에 중점을 둔 것도 원인이 되었다. 재작년부터 디젤 SUV의 드래그 레이스가 유행하고, 크로스컨트리 랠리에 대한 관심이 높아지면서 엔진 튜닝에 대한 관심이 일기 시작했다. 포장도로를 주로 달리고, 최신형 커먼레일 엔진에 버금가는 성능을 바라는 사람이 많아진 것도 파워 튜닝을 부추겼다. 초기에는 오픈형 필터와 머플러를 바꾸는 라이트 튜닝이 주류였으나 요즘은 인젝션 펌프를 조절하고 인터쿨러를 키우는 본격적인 튜닝도 많이 한다. 이런 흐름에 맞춰 올해는 디젤 터보 튜닝의 원년이 될 전망이다. 여러 업체에서 다양한 방법을 소개하고 있으며 간단히 달 수 있는 ‘볼트 온 키트’가 나오는 등 제품도 다양해졌다. 값은 200만∼500만 원대. 국산 디젤 SUV를 위한 터보 튜닝 제품들을 만나 보자. 4x4베스트 쌍용 602 엔진용 볼트 온 터보 4x4베스트는 SUV 전용 쇼크 업소버로 유명한 프로콤프 제품을 수입하는 업체다. 이곳에서 선보인 볼트 온 터보는 602 엔진에 맞는 제품으로, 흡기 매니폴드를 주물로 제작해 마무리가 깔끔하고 간단하게 달 수 있는 것이 장점이다. 터빈은 호주 APS(Air Power System)에서 만든 것으로 ‘ST602’라 불린다. 휘발유와 디젤에 모두 쓸 수 있고, 최고출력은 280마력(휘발유 엔진)이다. 냉각수와 오일로 터빈을 식히고 회전저항을 줄인다. 키트는 인터쿨러 없이 터빈에서 직접 흡기 매니폴드로 압축공기를 보내는 방식이다. 터빈, 흡기 및 배기 매니폴드가 포함되고, 차가운 공기를 빨아들이는 독특한 오픈형 에어클리너 키트도 달려 있다. 또 배기저항을 줄이기 위해 중간 머플러와 배기관도 달린다. 95마력 디젤 엔진에 터보 키트를 달면 다이나모 출력이 159마력으로 올라간다. 값은 설치비용을 포함해 500만 원이다. 4x4베스트 (031)512-0039 가렛트 볼트 온 터보 키트 (주)하니웰코리아에서 만든 쌍용자동차 전용 터보 튜닝 키트다. 하니웰은 쌍용과 현대, 기아에 디젤 SUV용 터빈을 공급하는 가렛트사의 모기업이다. 가렛트 볼트 온 터보 키트는 쌍용의 2.3X 및 2.9X 디젤 엔진에 달 수 있다. 터빈은 널리 알려진 GT 시리즈 중에서 25BB로, 회전축을 볼베어링으로 잡아 반응이 뛰어나다. 디젤 엔진 전용으로, 터보 키트에 포함된 터빈은 부스트 조절이 가능하다. 키트에는 대용량 인터쿨러가 포함되어 있다. 순정과 비교할 때 사이즈가 크고 코어가 이중으로 되어 두 배 이상의 효율을 자랑한다. 튜닝용 인터쿨러 터보는 순정품을 뗀 후 간단하게 고정할 수 있다. 자연흡기 602 엔진에는 몇 가지 파이프가 더해진다. 터빈, 인터쿨러 어셈블리, 실리콘 호스, 냉각수와 오일 호스가 포함된 키트의 값이 250만 원. 인젝션 펌프 세팅을 포함해 총비용은 300만 원 정도 든다. 부스트와 배기온도 게이지, 동판 클러치 디스크 등은 옵션. 전국의 지정 장착점에서 달 수 있다. (주)코넷인크 (02)2242-0689 마스타지프 보그워너 터보 키트 세계 3대 터빈 가운데 하나인 독일 보그워너의 KKK 14 터보를 이용한 키트다. 인천 마스타지프는 쌍용과 현대 계열의 SUV는 물론 기아 스포티지, 레토나 등에 맞는 오프로드 서스펜션 키트를 자체 개발한 경력도 있다. 터빈은 디젤 전용 제품으로 최고출력 180마력을 낸다. 오일을 이용해 냉각과 윤활을 하고, 배기 매니폴드를 가공해 쌍용 2.9X 터보 인터쿨러 엔진에 간단히 달 수 있다. 키트는 터빈과 배기 매니폴드 세트, 인젝션 펌프로 구성되어 있다. 렉스턴에 달 경우 순정 인터쿨러를 그대로 쓰지만 큰 제품으로 바꿀 수도 있다. 터빈 180만 원, 인젝션 펌프 55만 원 등으로 총액은 235만 원이다. 옵션으로 순정형 K&N 에어필터, 부스트, 배기 온도, 오일압력, 수온 게이지 등을 더할 수 있다. 설치비는 따로 내야 하고, 무쏘와 코란도 등 쌍용 차는 모두 쓸 수 있다. 부스트압을 높여 고회전에서 고출력을 내거나 저회전대의 토크를 높이는 것도 가능하다. 마스타지프 (032)429-0626 머신 IHI 터보 인천에 자리한 머신은 국내 자동차경주 미캐닉으로 이름난 이재성 실장이 튜닝을 담당하는 곳이다. 머신에서는 일본 IHI제 터빈을 쓰며 액셀러레이터 반응을 빠르게 만드는 세팅을 주로 한다. 터빈번호는 1420으로, 휘발유 엔진은 350마력까지 끌어내고, 디젤 엔진은 순정보다 50마력 정도 높일 수 있다. 냉각용으로는 주로 오일을 쓰고, 냉각수를 이용하는 방식도 가능하다. 키트에는 인터쿨러와 파이프, 기계식 부스트 컨트롤러, 각종 호스가 포함된다. 쌍용 차는 물론이고 현대의 디젤 엔진도 튜닝할 수 있다. 연료량 세팅 등 기본작업은 50만 원에서 시작하고, 피스톤과 커넥팅 로드의 무게를 맞추는 작업, 흡배기 포팅, 게이지 추가 등 본격적인 튜닝을 하면 1천만 원까지 올라간다. 무쏘 엔진을 기준으로 터빈과 인터쿨러, GT 레이스 타입 배기 매니폴드, 연료량 세팅 등의 작업에 드는 비용은 500만 원 정도. 휘발유를 쓰는 SUV나 미니밴도 개조할 수 있다. 머신 (032)761-1333
게시물 검색