타이어 아쿠아 기술

TIRE AQUA TECHNOLOGY

타이어 아쿠아 기술

해마다 여름이면 장마철이 시작되고, 장마철에는 빗길 운전이 시작된다. 운전자라면 누구나 한 번쯤은

빗길에서 아찔했던 순간을 경험한 적이 있을 것이다. 마른 노면이 익숙한 운전자에게 젖은 노면은 예상치 못한 조건을 제공하기 때문에 위험한 상황이 연출되기 때문이다. 타이어는 노면과 직접 맞닿아 있기 때문에 빗길에 가장 민감하게 영향을 받는다. 빗물이 타이어의 접지력을 방해하기 때문이다. 그래서 젖은 노면에서도 보다 안전하게 접지력을 높이는 기술이 타이어에는 숨겨져 있고 그런 기술을 향상 시키는 노력이 계속되고 있다. 

글 이장열 일러스트 J Design

수막현상 [Hydroplaning]

여름철 비가 내리면 노면은 젖어있고 심한 경우 웅덩이로 변한다. 이런 도로를 빠른 속도로 주행하다 보면 갑자기 핸들이 가벼워지고 쉽게 꺾이는 현상이 발생하게 된다. 이는 노면과 타이어 사이에 물이 끼어들어 접지력을 상실할 때 발생하는 현상으로 하이드로플래닝Hydroplaninge 또는 아쿠아플래닝Aquaplaing이라고 한다. 

하이드로플래닝 현상은 젖은 노면에서 빠르게 주행할 때 발생하는데 물이 제대로 빠져나가지 못하고 수막을 형성하여 타이어가 노면에 밀착할 수 없도록 한다. 이런 현상은 접지 폭이 넓은 타이어일수록 심하게 나타나며, 트레드패턴에 따라 배수성능 또한 차이가 있다. 고성능 타이어도 배수성능을 좋게 하려면 원주 방향으로 넓은 홈 Wide Grove를 설계하고 타이어 양쪽으로 물 빠짐이 원활하게 하려고 좌우대칭형Directional Type이나 좌우 비대칭형Asymmetric Type의 트레드패턴을 채용하여 배수성과 접지력을 높이고 있다.

운전 중 하이드로플래닝이 발생하면 당황하지 말고 핸들을 꼭 잡고 타이어가 노면과의 접지력이 느껴질 때, 부드럽게 제동을 하면 안전하게 감속한다. 수막현상이 발생하는 동안은 지면과의 마찰력이 상실한 상태로 차량이 관성력만으로 질주하기 때문에 타이어의 모든 기능이 사라져 핸들링할 수 없는 상태로 급하게 핸들을 조작하거나 급제동은 큰 위험을 초래한다.

트레드 디자인 [Tread Design]

타이어의 디자인은 젖은 노면의 성능은 일반적으로 마른 노면에 사용하는 타이어와는 디자인부터 다르게 설계한다. 자동차 레이싱 경기를 보면 이해가 빠르다. 마른 노면에서는 타이어 트레드 무늬가 없는 것을 사용하다가 젖은 노면에서는 무늬가 있는 타이어로 교체하는 장면을 보았을 것이다. 이는 마른 노면은 무늬가 없을수록 접지력을 높이는데 유리하지만 젖은 노면에서는 배수성 때문에 노면과의 접지력을 좋게 하는 무늬Tread Pattern이 있는 타이어가 사용되는 것이다.

젖은 노면에서의 성능Wet Performance을 생각하는 타이어 디자인의 핵심적인 요소는 얼마나 물이 잘 빠져 접지력을 유지할 수 있게 하느냐에 초점을 맞추고 있으며,이런 성능을 좌우하는 트레드 홈Groove와 사이프Spie의 최적화된 디자인이 필요하다. 주행 중 타이어와 노면 사이에 유입되는 물을 효과적으로 배출하기 위하여 트레드 중앙에 넓고 깊은 여러 채널의 그루브를 배치하거나 좌우 비대칭 또는 대칭의 디자인을 채용하고 있다.

트레드 홈의 길이와 넓이가 넓을수록 그리고 타이어 홈이 작을수록 배수성이 향상되며, 차량의 주행 속도가 낮을수록, 충분한 배수에 필요한 시간을 확보할 수 있다.

젖은 노면 접지력 [Wet Traction]

젖은 노면의 타이어 접지력은 마른 노면에서보다 훨씬 떨어진다. 물론 차량의 하중과 속도에 따라 차이가 있지만, 노면이 젖어 있거나 물이 고여 있는 경우, 타이어와 노면 사이에 끼어드는 물이 장애가 되기 때문에 그만큼 접지력을 상실하기 때문이다.

젖은 노면에서 접지력을 차량의 속도에 따라 컴퓨터 시뮬레이션으로 살펴보면 속도가 빠를수록 배수성이 나빠지고 접지면은 적어지는 것을 알 수 있다. 

젖은 노면에서 접지력을 향상하기 위해서는 타이어의 변형을 적게 하는 고 강성 트레드가 필요하며 접지력을 위한 에이픽스 프로파일을 최적화하는 구조 설계도 함께 갖춰야 한다. 또한 최근에는 타이어 소재의 발달로 젖은 노면에서 접지력을 향상하는 고 분산 다기능 컴파운드의 신소재 고무를 사용하여 접지력을 높이고 있다.

배수성 [Aquaplaning]

빗길에서 미끄러지지 않고 안전하게 주행하는데 가장 중요한 역할을 하는 것이 타이어다. 일반 타이어는 빗길에서 가장 주행성능을 방해하는 빗물을 원활하게 방출하고 노면과의 접지력을 높이기 접지면에 홈Groove을 설계한다.

직선 또는 좌우로 배치된 홈을 통하여 얼마나 효과적으로 빗물을 배출할 수 있는 능력을 갖추느냐가 중요하다. 타이어 배수성은 공기압이 적정 공기압보다 적으면 타이어 접지면이 넓어져 마찰열이 상승하고 배수성이 원활하지 않게 되어 젖은 노면에서는 일반적으로 평소보다 10% 정도 공기압을 높여준다.

타이어 마모가 진행되면 될수록 빗길에서 배수성은 나빠진다. 새 타이어일수록 배수성능이 높고 접지력및 제동력이 뛰어나지만, 마모가 심한 타이어는 수막현상을 일으키기 쉽고 미끄러지기 쉬우며, 제동거리 또한 길어진다.