소파처럼 흔들림 없게…서스펜션·타이어·시트의 마술

스프링·쇼크업소버, 결정적인 요소
너무 부드러우면 탑승자 멀미 단점
노면 따라 1000분의 1초 단위 조절
도로 요철 충격 등 능동적으로 상쇄

운전자 중에선 자동차의 승차감을 따지는 이들이 많다. 편안하고 부르드러운 느낌의 승차감은 다분히 주관적이어서 따지기가 쉽지는 않다.

하지만 승차감은 운전자 피로도와 직결되기 때문에 업체들도 이를 향상하기 위해 많은 노력을 기울인다. 자동차 부품 중에서 승차감을 결정하는 대표적인 게 바로 '서스펜션'이다. 자동차 하체를 책임지는 서스펜션은 크게 '스프링'과 충격 흡수 장치인 '쇼크업소버(Shock absorber)'로 구분된다. 스프링은 노면에서 나오는 충격을 차체나 탑승자에게 직접 전달하지 않게 돕는 장치다. 쇼크업소버는 이름 그대로 충격을 흡수하는 장비다. 스프링이 위 아래로 흔들리거나 진동에 취약하기 때문에 쇼크업소버가 진동을 억제하는 역할을 한다.

편안한 승차감 구현을 위해 스프링과 쇼크업소버의 조합은 매우 중요하다. 모두 너무 부드럽게 만들면 자동차가 휘청거리거나 출렁거린다. 탑승자들도 멀미를 일으킬 수 있다. 반대로 너무 단단하면 주행 성능이 좋아질 수 있지만, 노면의 충격이 그대로 전달돼 불쾌감을 느낀다.

자동차 업체들은 성능과 승차감 모두를 위해 하나의 스프링에 부드럽고 단단한 부분을 함께 갖도록 설계하고 있다. 또 쇼크업소버는 주행 상황에 따라 감쇠력(Damping force)을 바꿀 수 있게 발전하고 있다.

머세이디스-벤츠는 일찍부터 공기 압력을 사용해 감쇠력을 변화시키는 '에어 서스펜션' 기술을 사용해왔다. 특히 신형 S-클래스를 통해 적용하기 시작한 '매직 보디 컨트롤'(MAGIC BODY CONTROL) 기술은 서스펜션의 능동적 제어는 물론 앞으로 지나갈 도로 상황까지 미리 대처할 수 있다. 예컨대 먼저 차량에 탑재한 카메라가 전방의 요철을 발견한 뒤, 현재 차량의 속도와 요철까지 거리를 계산해 '몇 초 뒤 요철을 지나간다'는 답을 내리는 방식이다. 이에 따라 서스펜션이 요철을 지나는 순간에 부드러움과 단단함을 적절히 바꿔서 충격을 상쇄한다. 탑승자는 조용히 지나가기만 하면 그만이다.

캐딜락은 노면에 따라 '1000분의 1초' 단위로 감쇠력을 조절하는 '마그네틱 라이드 컨트롤(Magnetic ride control)' 서스펜션을 사용하고 있다. 또 BMW·아우디·볼보를 비롯해 최근엔 한국 업체들도 노면 상황에 적극적으로 대응하는 서스펜션을 확대 적용하는 추세다.

그러나 결국 서스펜션도 승차감을 만들어내는 다양한 요소의 하나일 뿐이다. 이와 함께 자동차를 구성하는 다른 부품들의 완성도가 높아야 최종 승차감을 끌어올릴 수 있다. 승차감을 결정짓는 중요한 요소 중 하나가 바로 타이어다. 타이어는 자동차의 동력을 땅에 전달하는 역할 외에도 노면에서 발생하는 충격을 1차적으로 걸러주는 역할까지 맡는다. 충격 흡수는 물론 소음 억제도 타이어가 담당하는 임무 중 하나다.

자동차의 소음 중 타이어 때문에 생기는 것만 20~30%에 달한다. 금호타이어는 이를 막기 위해 내부에 폴리우레탄 폼 흡음재를 추가한 타이어를 내놓기도 했다. 이를 통해 소음을 약 8% 정도 줄였다는 결과를 내놓기도 했다. 독일 콘티넨털과 이탈리아 피렐리 같은 업체들 역시 흡음재를 활용한 소음 감소 타이어를 팔고 있다.

이처럼 승차감을 결정하는 요인으로 '소음'이 부각되면서 이른바 'N.V.H'를 감소시키기 위한 제조사들의 연구개발도 한창이다. N.V.H는 '소음(Noise), 진동(Vibration), 불쾌감(Harshness)'을 뜻한다.

자동차에서 생기는 각종 소음을 줄이기 위한 대책은 여러 가지다. 차량 하부에 흡차음재를 보강해 소음을 빨아 들이는 게 일반적이다. 유리창으로 전달되는 소음을 줄이기 위해 두 개의 유리를 겹친 '이중 접합 유리'도 확산하고 있다. 최근 공개한 셰비 임팔라는 5mm 두께의 이중 접합 유리를 사용해 실내로 유입되는 소음을 막고 있다.

휠의 디자인도 소음 감소에 중요한 역할을 한다. 인피니티 Q70과 혼다 레전드에는 소음 감소를 위해 개발된 전용 휠을 넣었다. 레전드의 경우 새로운 휠을 적용한 것만으로 주행소음이 7데시벨(dB) 감소했다.

또 자동차에서 발생하는 지속적인 진동은 탑승자에게 불쾌감을 전할 수 있다. 기본적으로 엔진의 종류에 따른 진동의 정도에도 차이가 있다. 아무래도 개솔린 엔진의 진동이 디젤보다 크게 적다. 점화방식의 차이에 따른 특성 때문이다. 따라서 승차감을 우선시하는 소비자들은 개솔린 모델을 선호할 때가 많다. 또 엔진룸과 엔진 사이를 지지하는 '마운트(Mount)'라는 부품이 있는데, 엔진의 진동을 능동적으로 상쇄시켜주는 '액티브 엔진 마운트(Active engine mount)' 기술도 상용화가 이뤄졌다.

변속기도 승차감에 영향을 준다. 울컥거리거나 변속 충격이 발생하는 등 동력이 매끄럽게 전달되지 못하면 승차감이 떨어진다. 연비를 비롯한 효율성 등 기술적 측면에서는 듀얼 클러치 변속기에 대한 평가가 좋지만 아직 자동 변속기의 부드러움을 흉내 내진 못하는 실정이다.

뛰어난 승차감을 위해선 차체 강성도 뒷받침돼야 한다. 차체가 튼튼하지 못하면 노면에서 발생한 충격을 한번에 처리하지 못하고 추가적인 진동을 승객에게 전달할 수밖에 없다. 최근엔 차체 강성이 충돌에 대비한 안전성을 결정하는 것은 물론 주행성능·주행질감·승차감까지 결정하는 요소로 부각되고 있다.

노면 진동을 타이어와 서스펜션·차체 등이 걸러낸다고 끝난 것은 아니다. 차량 내부에서는 좌석이 추가적 역할을 담당한다. 탑승자와 직접 접촉하는 좌석은 완성도에 따라 탑승자의 피로도를 달리 만들기도 한다. 단순히 푹신함에만 초점을 맞추면 골반부터 허리에 부담을 주면서 탑승자에 건강을 해친다. 이에 따라 적당한 쿠션감을 바탕으로 승차감 유지와 함께 몸을 잘 지지하면서, 승객의 체형에 맞춰 변형까지 가능한 좌석들이 나오기도 한다.

김선웅 기자