바퀴가 헛돌때? LSD(Limited Slip Differential)!

 

 

미끄러운 길이나 진흙길에서 한쪽 바퀴가 헛돌며 빠져나오지 못한 경험 있으신가요? 흔한 상황은 아니지만 이러한 상황에 처하면 당황하게 되고, 평소 대처 방법을 알고 있더라도 쉽게 빠져나오지 못하는 경우가 많습니다. 이러한 상황은 왜 발생하는 것이며, 이를 극복하는데 도움을 주는 장치인 'LSD(차동제한장치)'는 무엇인지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

LSD, 차동제한장치란?

 

LSD는 'Limited Slip Differential'의 약자로 차동제한장치라고도 하며, 한쪽 바퀴가 미끄러지거나 헛돌고 있을 때 해당 바퀴에만 구동력이 쏠리지 않도록 막아주고, 좌우 바퀴에 같은 동력을 보내주는 장치입니다.

 

자동차가 회전할 때 엔진의 동력을 좌우 구동바퀴에 차이를 두고 전달하는 장치를 '디퍼런셜 기어', 차동장치라고 합니다. 디퍼런셜 기어는 평상시에 좌우 바퀴에 동일한 토크를 전달합니다. 하지만 한 쪽 바퀴가 진흙탕, 모래 등에 빠지거나 얼음과 같이 미끄러운 노면에 있을 경우에는 토크가 작게 걸리는 쪽에 동력을 집중하기 때문에 바퀴가 헛돌며 빠져나올 수 없게 됩니다.

 

 

 

LSD는 디퍼런셜 기어의 작동을 제한해 한 쪽 바퀴에 쏠리는 구동력을 다른 쪽 바퀴로 전달함으로써 이러한 상황을 극복할 수 있도록 하는 장치를 말합니다.

 

 

LSD가 필요한 상황은?

 

일반적으로 코너 구간에서 감속하는 것이 상식이지만, 갑작스런 급커브 구간을 만나게 되거나 노면이 미끄러운 경우에는 마찰력이 일정하지 않습니다. 특히 급제동이 필요한 상황에서는 LSD가 주행 안전성을 높여주기도 합니다. 물론 무리하게 가속 페달을 밟는 것이 위험할 수 있겠지만 빠른 제동 후 가속을 하는 것으로 LSD가 제 역할을 하게 해주면 양측 바퀴에 안정된 구동력을 전달할 수 있습니다.

 

 

 

LSD는 모터스포츠에서 빼놓을 수 없는 장치입니다. 서킷을 주행하는 레이싱카들의 격렬한 질주를 보면 바퀴에서 연기가 날 정도의 극한 상황을 보게 됩니다. 이런 상황에서는 한 쪽 바퀴가 붕 뜨기도 하고, 급격한 코너링을 하는 것은 예삿일입니다. 이 때 LSD가 없다면 랩타임이 느려지거나 사고가 발생할 위험이 있습니다. 완벽한 코너링과 선회 중 탈출을 위한 가속을 제대로 할 수 있도록 해주는 것이 바로 LSD인 것이죠.

 

드리프트 상황을 떠올리면 좀 더 잘 알 수 있습니다. 드리프트는 뒷 바퀴가 미끄러지도록 유도하는 것입니다. 똑같이 힘을 주었더라도 미세한 차이로 인해 양쪽의 마찰력은 달라질 수 있는데요. 이렇게 되면 어느 한 쪽으로 동력이 쏠려 스핀이 발생하고 맙니다. 하지만 LSD는 양쪽 바퀴에 같은 동력을 전달해 스핀 없이 드리프트를 성공하도록 해줍니다.

 

 

즉, LSD는 바퀴의 움직임을 의도적으로 제한해야 하는 상황에서 양측 바퀴에 동일한 구동력을 전달해 운전자 스스로 차량을 통제할 수 있도록 해주는 장치인 것입니다.

 

 

LSD의 종류

 

1. 다판클러치 방식(Multi plate LSD)

다판클러치 방식은 좌우 구동측 사이에 클러치를 배치해 구동력이 발생하면 그 힘으로 클러치를 작동시켜 디퍼런셜 작동을 제한하는 방식입니다. 효과가 강력하고 빠른 방식으로 레이싱용으로 많이 사용합니다.

 

2. 토르센(Torsen) 방식

토르센은 토크를 감지하는 토크센싱(torque-sensing) 에서 나온 말로, 6개의 평기어가 달린 웜과 2개의 웜기어로 구성되어 있습니다. 이 방식은 기어가 움직일 때 생기는 마찰력을 이용해 속도가 빠른 쪽의 차축은 감속하고, 느린 쪽의 차축은 가속 하도록 해, 빠른 쪽에는 적은 토크가 걸리고 느린 쪽에는 많은 토크가 걸려 균형을 이루게 하는 방식입니다. 다판클러치 방식에 비해 효과는 약하지만 부드럽게 작동하고 소음이 없어 양산형 차량의 순정품으로 사용됩니다.

 

3. 비스코스 커플링(Viscous coupling) 방식

오일의 점성에 의해 힘을 전달하는 비스코스 커플링의 특성을 이용한 방식입니다. 디스크판이 회전할 때 윤활유가 회전을 방해하면서 디퍼런셜 작동을 제한하는 것인데요. 부드럽게 움직이기 때문에 일반 운전자도 무리 없이 사용할 수 있지만 온도에 민감한 윤활유 특성상 과열되면 효과가 떨어질 수 있습니다.

 

 

 

자동차에는 달리고 멈추게 하는 장치를 비롯해 LSD나 디퍼런셜 기어와 같이 안전하게 차량을 제어할 수 있게 하는 장치들이 있습니다. 운전자의 안전과 운전의 재미를 느낄 수 있도록 구성되어 있는 것이죠. 이렇듯 자동차에 숨어 있는 기계적인 특성이나 기술들을 알아두면 더욱 즐거운 카라이프를 즐길 수 있다는 점 기억하세요^^