주행하고 있는 자동차에서는 자체 구동계 및 엔진으로부터의 가진과 노면으로부터 타이어를 거쳐 전달되는 가진으로 인해 매우 넓은 대역의 진동을 느낄 수 있습니다.광범위한 개념으로 보아 승차감이란 인체가 이런 외부 진동을 감지할 때의 느낌을 일컫는다고 할 수 있습니다.
따라서 이 승차감에는 단순히 엉덩이와 손발을 통해 전달되는 촉각적인 진동 이외에 시각적인 흔들림이나 주행 중의 소음도 포함이 됩니다만, 자동차 공학에서는 다양한 형태의 진동을 주파수 대역으로 구분하여 0~25Hz 영역의 진동을 승차감(Ride)으로 그리고 25~20,000Hz 대역의 진동을 소음(Noise)으로 구분하는 것이 보편적입니다.
여기서 25Hz의 주파수는 인간이 들을 수 있는 가청범위의 하한선이며 20,000Hz는 가청 상한선에 해당합니다.
시동이 걸려있는 엔진은 그 형태와 회전수에 따라서 다양한 형태의 진동원이 됩니다. 물론 트랜스미션이나 디퍼런셜 기어 같은 회전부품의 진동도 탑승자가 느낄 수 있는 진동을 가진 원인 됩니다만, 이런 파워트레인(Power Train)계열의 가진 보다는 타이어의 밸런스이상(Imbalance)이나 찌그러짐으로 인한 진동, 또는 평평하지 않은 노면을 지날 때의 충격이 실제 승차감에는 더 큰 영향을 미치는 요소입니다.
자동차는 공중에 떠 있는 것이 아니기에, 결국 타이어와 노면과의 접촉에 의해 발생하는 이러한 진동을 완전히 없앨 수는 없는 것이므로, 가능한 한 많은 진동을 차단하고자 고안된 것이 스프링과 댐퍼(Damper)를 이용한 현가장치입니다.
이 중 스프링은 둥글게 말린 코일형태나 길쭉한 판 형태로 만들어져 있으며 노면으로부터의 진동에너지를 흡수하여 스프링 자체의 위치에너지로 저장 하게 됩니다. 댐퍼(Damper)는 사람들이 쇽(Shock)이라고 부르기도 하는 부품을 말하는데 정확한 명칭은 쇽 업서버(Shock Absorber)이며 현가계가 움직일 때의 운동에너지를 흡수하여 소멸시키는 기능을 합니다.
노면으로부터의 충격을 스프링이 받아서 위치 에너지로 변환시키며 아래위로 흔들리는 동안(사실 불과 1초 남짓의 극히 짧은 시간이지만) 댐퍼가 이 움직임에서의 에너지를 흡수하여 없애 버리면서 탑승자에게 전달될 충격을 완화 시키는 것입니다.
그러므로 댐퍼가 고장 난 차에서는 과속방지턱이나 패인 노면 같은 요철 부분을 지났을 때 스프링만의 작용으로 차량의 흔들림이 오래 지속되는 문제점을 볼 수 있으며 스프링이 고장 난 차량에서는 에너지 분산이 부족하여 정상시보다 큰 쇼크가 느껴지는 것입니다.
결론적으로 승차감을 가장 크게 결정짓는 것은 현가장치의 성능입니다.
자동차 회사들은 이 현가장치의 성능을 높이기 위해 다양한 재질과 형태의 부품들을 고안해 내고 있으며 최근에는 스프링 상수나 댐퍼의 성능을 수시로 변경시키면서 그때그때의 주행 조건에 적합하도록 부품의 특성을 조정할 수 있는 능동현가 시스템도 (Active Control Suspension System)도 많이 사용하는 것입니다.
어떤 자동차회사는 최고급 승용차의 기치를 내 걸고 미국시장에 진출할 때, 비포장로를 질주하면서도 승용차 안에 있는 유리잔의 음료가 넘치지 않는다는 것을 보여 줌으로써 TV 광고를 통해서 자사제품의 탁월한 승차감을 홍보했습니다.
울퉁불퉁한 비포장 노면을 달리면서도 안에 타고 있는 사람이 포장도로와 비교해 그 승차감의 차이를 느낄 수 없다면 정말로 훌륭한 차단기능을 가진 현가장치일 것입니다.
그러나 운전자가 노면의 상태를 감지할 수 없을 정도로 완벽하게 외부 충격을 차단하는 현가장치는 승차감에는 좋지만 결코 안전한 것은 아닙니다. 항상 운전자는 자신이 달리는 도로의 상태를 감지하고 있어야 차량의 거동을 예측 할 수 있으며 운전자가 노면의 상태를 정확하게 판단 할 수 있어야 안전한 운전이 가능하기 때문입니다.
그러므로 단순히 충격을 차단만 하는 것이 아니라 적당한 흔들림으로 운전자에게 노면의 상태에 대한 정보를 정확하게 전달해 주는 것도 현가장치가 지녀야 할 올바른 특성 중의 하나입니다.
신영수
