자동차 스터디 : 전륜 구동에 대해

 

 

 

자동차 전륜 구동에 대해 알아보자

 

앞바퀴굴림 또는 전륜구동 또는 전륜구동은 엔진에서 앞바퀴로 동력을 전달하는 방식이다.

주로 엔진을 앞으로 배치해 앞바퀴를 굴리는 방식인 FF가 이용돼 전륜구동과 같은 의미로 쓰이지만 매우 드문 사례로 미드십엔진전륜구동(MF) 방식의 자동차도 있다.

현재 대한민국의 경우 대형차와 스포츠카를 제외하면 모든 승용차에 전륜구동 방식이 자주 적용된다.

엔진은 대부분 옆으로 향하지만 일부 앞바퀴굴림 차량은 세로로 배치된다

다른 구동 방식에 비해 부품이 적게 들어가는 데다 자동차 무게가 가벼워져 연비가 우수하고 유지·보수 비용도 절감된다.

따라서 국내외에서 생산되는 승용차 중 일부 대형 승용차(체어맨, 에쿠스 등)를 제외한 거의 모든 승용차에 자주 적용되는 구동방식이다.

후륜구동, 사륜구동 방식과 비교해보면 등판능력(낮은 접촉저항에서의 운행능력)의 차이지만 사륜구동>전륜구동>후륜구동 순으로 47:10:7 정도로 가파른 비탈길을 오를 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

전륜 구동 방식의 장점을 알아보자

 

1. 프로펠러 샤프트(Propeller Shaft) 즉, 추진축 터널이 필요 없으므로 구동력 전달 거리가 짧아 차량 무게를 줄일 수 있다.

 

2. 연비가 우수해 유지비용 면에서 단연 압도적이며 따라서 친환경차에 채택되기도 한다.

 

3. 트랙션 성능, 온·오프로드 모두에서의 높은 안정성 등을 만족시키기 위한 서스펜션(현가장치) 설계가 용이하다.

 

4. 차종별로 시뮬레이션 및 실험에 소요되는 시간과 비용이 절감된다.

 

5. 엔진룸 크기를 줄일 수 있고 엔진과 변속기가 완전히 엔진룸 내부에 일체형으로 돼 정비가 용이하다.

 

6. 다른 구동방식에 비해 부품이 적게 들어감으로써 생산단가가 절감되고 차량가격도 저렴하다.

 

7. 실내 공간, 화물 적재 공간을 넓게 만들 수 있다.

 

8. 연료탱크 용량을 늘리는 것도 가능하고 차종 변경도 쉽다.

 

9. 엔진을 가로 방향으로 설치할 경우 세로 감속 장치(스퍼 기어)가 단순해져 프론트 오버행(Front Overhang) 길이를 줄일 수 있다.

 

10. 차실 하부의 유효공간을 키울 수 있어 연료탱크 용량을 늘리는 것도 가능하다.

 

11. 하중이 앞바퀴에 많이 걸리기 때문에 직진 안정성이 뛰어나고 바람의 영향을 잘 받지 않는다.

 

12. 모듈화로 국내외에서 생산되는 경차를 포함한 거의 모든 승용차에 적용되며, 그로 인해 많은 실험 결과를 얻을 수 있어 연구개발 기간 단축이 가능하다.

 

13. 차량 견인이 용이하다(사이드 브레이크만 해체하면 뒷바퀴를 지면에 접지한 상태에서 견인 가능).

 

 

 

정리하자면

 

더 좋은 조향 능력: 전륜 구동 방식은 전방의 바퀴들을 움직여 조향을 가능하게 합니다. 이로 인해 차량의 조향 반응이 빠르고 정확해지며, 운전자가 원하는 방향으로 차량을 쉽게 제어할 수 있습니다. 특히 낮은 속도에서 주행 시, 전륜 구동은 좁은 공간에서의 조향이 용이하며 주차 등의 동작을 보다 간편하게 수행할 수 있습니다.

 

더 안정적인 주행: 전륜 구동은 주행 시 차량의 안정성을 향상시킵니다. 전방의 바퀴들이 도로와의 접촉을 유지하면서 차량의 방향을 조절하므로, 직진 및 커브 주행 중에도 차량이 안정적으로 움직일 수 있습니다. 전륜 구동 방식은 또한 비포장 도로나 험난한 도로 조건에서도 효과적으로 작동하여 트랙션을 유지할 수 있습니다.

 

운전 편의성: 전륜 구동 방식은 주행 중에 운전자에게 더 큰 편의성을 제공합니다. 예를 들어, 전륜 구동은 회전 반경이 작아 주행 중 작은 공간에서의 방향 변경이 쉽습니다. 이는 도심 지역이나 협소한 주차장에서 유용하며, 운전의 편의성을 높여 줍니다.

 

경제적인 이점: 전륜 구동 방식은 보다 경제적인 선택이 될 수 있습니다. 전방의 바퀴들이 조향과 동시에 주행 동력을 받아들이므로, 후륜 구동 방식보다 더 효율적인 동력 전달이 가능합니다. 이는 연료 소비량을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있습니다.

 

전륜 구동 방식은 다양한 차량에서 사용되며, 주행 안정성과 운전 편의성을 강화시키는 장점을 가지고 있습니다. 그러나 특정 상황에서는 후륜 구동이 필요한 경우도 있으므로, 차량의 용도와 환경을 고려하여 적절한 구동 방식을 선택해야 합니다.

 

 

 

 

전륜 구동 방식의 단점에 대해 알아보자

 

1. 구동축 쪽 구조, 특히 서스펜션 구조가 복잡하다.

 

2. 앞바퀴가 독립 현가 방식이어서 자유롭게 움직이는 드라이브 샤프트가 필요하다.

 

3. 스티어링 기능을 앞바퀴가 모두 해야 하기 때문에 성능이 뛰어난 항속조인트를 사용해야 한다.

 

4. 고속 선회 시 언더스티어링 현상이 발생할 수 있다.

 

5. 방향 전환 시 미끄러워지기 쉽다.

 

6. 크기가 큰 엔진을 가로놓기 어렵다. 따라서 다기통 엔진에 대한 대응이 어렵다. 즉 다기통 엔진은 자연스럽게 엔진을 세로

 

7.로 배치해 후륜구동으로 만들 수밖에 없다.

 

8. 직렬 6기통 엔진의 경우 가로 배치용으로 하려면 실린더 간격을 최소화해야 하기 때문에 내구성도 보장할 수 없다.

 

9. 언덕길, 눈길, 빙판길, 비포장도로에서의 발진성능이 다른 구동방식보다 현저히 떨어진다.

 

10. 구조상 차량 전면에 많은 하중이 걸리기 때문에 효율적인 중량 배분이 어렵고 급제동에 취약하다.

 

11. 스티어링 휠 조작에 어려움이 많고 회전 반경이 크다. 따라서 드리프트 주행이 어렵다.

 

12. 앞바퀴 타이어 편마모가 심하다(차량 특성상 앞뒤 바퀴 타이어 위치를 자주 변경해야 함).
13.

 

가속 시 무게중심이 뒤로 떨어지면서 구동축 접지력이 떨어지기 때문에 오버행(앞바퀴 앞에서 범퍼 끝까지의 길이)을 짧게 할 수 없다.

 

14.피쉬테일이라든가 토크스티어 현상이 발생할 수 있다. 그 이유는 프로펠러 샤프트가 한쪽으로만 기울어져 있어 드라이브 샤프트와 파이널 드라이브의 좌우 길이가 서로 다르기 때문에 발생하는 현상이다.

 

 

 

 

정리하자면

 

효율성 제한: 전륜 구동 방식은 동력을 앞바퀴에만 전달하기 때문에, 앞바퀴에 부하가 집중됩니다. 이로 인해 전륜 구동 차량은 후륜 구동 차량에 비해 효율성이 제한될 수 있습니다. 특히, 높은 출력의 엔진을 갖는 경우 앞바퀴에 턱걸이 현상이 발생할 수 있습니다.

 

주행성능 제한: 전륜 구동 차량은 주행 중에 차체의 흔들림이 앞바퀴에 직접 영향을 미치기 때문에, 주행성능이 제한될 수 있습니다. 특히, 고속 주행이나 고각 회전 등의 상황에서는 앞바퀴의 트랙션과 조향 능력에 한계가 있을 수 있습니다.

 

조향 안정성: 전륜 구동 차량은 주로 앞바퀴를 조향하여 방향을 제어합니다. 하지만 고속 주행 시에는 앞바퀴에 가해지는 힘에 의해 안정성이 저하될 수 있습니다. 특히, 급한 핸들링이나 운전자의 조작 실수 등에 민감할 수 있습니다.

 

트랙션 문제: 전륜 구동 차량은 주로 앞바퀴에 동력을 전달하기 때문에, 후륜 구동 차량에 비해 미끄러짐이나 트랙션 손실이 발생할 가능성이 높습니다. 특히, 낮은 표면 마찰 계수를 갖는 표면이나 미끄러운 도로에서 주행할 때 문제가 발생할 수 있습니다.

 

밸런스와 핸들링: 전륜 구동 방식은 차량의 무게 중심이 앞쪽으로 치우쳐 있는 경향이 있습니다. 이로 인해 차량의 밸런스와 핸들링이 후륜 구동 차량에 비해 덜 안정적일 수 있습니다. 특히, 고속 주행이나 교차로에서의 빠른 차선 변경 등의 상황에서 주의가 필요합니다.

 

이러한 단점들은 기술의 발전으로 인해 완화되거나 극복될 수 있습니다. 일부 자동차 제조업체들은 효율적인 동력 분배를 위해 전륜 및 후륜 구동 시스템을 조합한 휘발유 전기 하이브리드(EV)나 플러그인 하이브리드(PHEV) 차량 등을 개발하고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

지금까지 내용을 정리해보자면

 

전륜 구동과 후륜 구동은 자동차의 동력을 전달하는 방식에 차이가 있습니다.

 

전륜 구동:

전륜 구동은 자동차의 동력을 앞바퀴로 전달하는 방식입니다. 주행 및 동력 전달의 역할을 주로 앞바퀴가 담당합니다. 전륜 구동은 일반적으로 경제적이고 가볍습니다. 앞바퀴가 동력을 받고 동시에 핸들링을 담당하기 때문에 조향에 용이하며, 저속 주행이나 도심 주행에 적합합니다. 많은 승용차와 경차가 전륜 구동 방식을 사용하고 있습니다.

 

전륜 구동의 장점:

 

경제성: 전륜 구동 방식은 부품과 제작 비용이 상대적으로 저렴합니다.

조향 용이성: 앞바퀴에 동력과 조향이 결합되어 조향 용이성이 뛰어납니다.

저속 주행 및 도심 주행에 적합: 전륜 구동은 일상적인 도로 조건에서의 주행에 적합하며, 주로 도심 지역에서의 운전에 유리합니다.

후륜 구동:

후륜 구동은 자동차의 동력을 후바퀴로 전달하는 방식입니다. 후륜 구동은 주로 스포츠카나 고성능 차량, SUV, 트럭 등에서 사용됩니다. 후륜 구동은 동력을 후바퀴에 집중시켜 높은 가속력과 주행 안정성을 제공하는 특징이 있습니다.

 

후륜 구동의 장점:

 

주행 안정성: 동력이 후륜에 집중되므로 주행 안정성이 향상됩니다. 특히 고속 주행이나 고각 회전에서의 안정성이 뛰어납니다.

핸들링 성능: 후륜 구동 차량은 주행 중에 차체의 흔들림이 후바퀴에 직접 영향을 미치기 때문에 핸들링이 뛰어납니다. 스포츠카나 고성능 차량은 후륜 구동을 통해 우수한 핸들링을 제공합니다.

트랙션: 후륜 구동은 양쪽 바퀴에 동일한 동력을 전달하는 특성이 있어 미끄러짐이나 트랙션 손실을 줄일 수 있습니다.

전륜 구동과 후륜 구동은 주행 조건과 운전 스타일에 따라 선택되며, 각각의 장단점을 고려하여 적합한 운전 경험을 제공합니다. 최근에는 전륜과 후륜 구동을 조합한 휘발유 전기 하이브리드(EV)나 플러그인 하이브리드(PHEV) 차량 등도 개발되어 다양한 운전 요구에 대응하고 있습니다.

 

 

전륜 구동과 후륜 구동의 장단점을 알고 차량을 선택하는데 도움이 되시길 바랍니다.