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아우디 코리아

세계 최초 자율주행차 보러 온 사람들 감탄사 쏟아낸 이 기능

기본기에 완성도를 더하다 – 아우디의 전자식 서스펜션

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세계 최초의 시판용 레벨 3 자율주행 자동차라는 타이틀을 가진 아우디 A8. 하지만 레벨 3보다 사람들의 관심을 더 받은 A8의 기능은 따로 있었는데 그것은 풀 액티브 서스펜션이 측면 충돌 직전에 충돌하는 쪽의 차체를 들어 올려 승객을 지키려는 모습이었다. 

아우디 A8에 적용된 아우디 프리 센스 사이드. 액티브 서스펜션의 기능을 이용한 충돌 안전 장비다.

출처아우디

아주 인상적인 장면이다. 하지만 이것은 차체의 높이와 자세를 자유자재로 조절할 수 있는 능력을 폭 넓게 이용한 부수적 기능에 지나지 않는다. 엑티브 서스펜션의 본래 목적은 차의 조종 성능과 주행 안전도를 향상시키는 것이기 때문이다. 즉 아우디는 기함인 A8에 AI 풀 액티브 서스펜션을 적용해 최고의 조종 성능과 주행 안정성, 그리고 최상의 승차감까지 동시에 제공하는 것이다.


아우디는 자동차의 기본 설계에는 절대 타협하지 않는 완고한 브랜드다. 하지만 그렇다고 해서 새로운 기술을 받아들이는 데에 인색한 배타적인 브랜드는 절대 아니다. 오히려 논리적으로 합당하다고 생각하면 새로운 기술과 개념을 적용하는 데에 인색하지 않은 진보적인 브랜드다. 그래서 아우디의 슬로건이 혁명보다는 진보(Vorsprung)을 말하고 있는 것인가 보다. 

아우디 A8 액티브 서스펜션

아우디를 포함한 유럽 프리미엄 브랜드들은 능동형 서스펜션을 꽤 오래전부터 사용했었다. 그것은 셀프 레벨링 서스펜션이었다. 후륜 서스펜션에 장착된 높이 조절식 스프링인 이 장치는 뒷좌석에 승객이 많이 타거나 트렁크게 화물을 많이 싣는 등 뒷바퀴 쪽의 하중이 집중적으로 증가하여 서스펜션이 상대적으로 많이 가라앉는 경우를 대비한다. 즉, 앞뒤 서스펜션이 최대한 수평을 이루도록 하는 것이다. 이를 통하여 서스펜션이 정상적인 조종 성능과 승차감을 발휘할 수 있는 작동 범위 안에 들도록 최대한 높이를 유지하는 것이다. 또한 야간 운행시에는 차량 뒷부분이 처지는 만큼 위를 비추는 헤드라이트에 상대편 차량 운전자가 눈을 뜰 수 없는 부작용을 줄일 수도 있었다.

올로드 콰트로

출처아우디

이 초보적인 높이 조절식 서스펜션이 큰 발전을 이룬 것은 아우디가 선보인 오프트 오프로더 크로스오버 모델인 올로드 콰트로(allroad quattro)에서였다. 비록 올로드 콰트로가 왜건 기반의 소프트 오프로더의 최초 모델은 아니었다. 하지만 스포츠 왜건의 우수한 조종 성능과 고속 안정성, 오프로더의 주파성능을 거의 완벽하게 함께 실현한 의미 있는 모델이었는데 그 핵심이 올로드 콰트로의 4 레벨 에어 서스펜션이었다. 

아우디 올로드 콰트로에 적용되었던 4 코너 에어 서스펜션의 작동 모드. 고속 주행 안정성과 오프로드 대응력의 원천이었다.

출처아우디

높이를 66mm나 조절할 수 있었던 4 레벨 에어 서스펜션은 오프로드 주파용 하이 레벨 2 모드에서는 최저지상고가 208mm로 어지간한 SUV와 거의 비슷했고 고속 주행용 로우 레벨 모드에서는 142mm로 일반 세단보다 약 2cm 높은 수준에 불과했다. 높이를 버튼으로 수동 조절할 수도 있었지만 속도에 따라 자동적으로 에어 스프링의 높이와 쇼크 업소버의 감쇄력을 자동적으로 조절하는 기능이 적용되어 편리함과 적응력을 함께 갖춘 대응력이 장점이었다. 이렇게 시작된 아우디의 능동 제어 서스펜션이 A8의 풀 액티브 서스펜션으로 발전한 것이다.


액티브 서스펜션은 글자 그대로 동적으로 상황에 대응하는 서스펜션이다. 즉 차체가 외부로부터 받는 여러가지 힘 – 원심력, 관성, 노면의 충격 등 – 이 차체의 자세를 흐트러뜨리는 것을 능동적으로 상쇄하여 조종 성능과 승차감을 해치는 것을 원천적으로 해소하는 서스펜션이다. 액티브 서스펜션은 차체가 받는 힘을 측정하거나 예측하는 센서와 컨트롤 유닛, 그리고 이에 따라 작동하는 에어 서스펜션을 중심으로 하는 작동부로 구성된다.  


A8의 풀 액티브 서스펜션은 센서부와 작동부 모두에서 기술적, 사상적으로 진일보한 특징을 보여준다. 가속도 및 서스펜션 스트로크 센서들을 사용하는 종래의 액티브 서스펜션에 더하여 A8은 반자율주행 시스템용 모빌아이 사의 카메라를 이용하여 전방 5~20미터의 노면 요철을 읽는다. 에어 서스펜션으로는 대응하기 힘든 민첩한 서스펜션 높이 조절을 위하여 유압에 의존하던 종래의 시스템에 비하여 A8은 48볼트 시스템을 이용하는 전기 모터로 유압으로는 불가능한 매우 강력하면서도 민첩한 동작을 실현한다. 즉 A8의 풀 액티브 서스펜션은 반자율주행 시스템과 48볼트 마일드 하이브리드 시스템이라는 미래차의 현실적 솔루션과 이미 체제 수준에서 연결되었다는 것이다. 사상 자체가 미래적이다.  

A8의 AI 액티브 서스펜션의 핵심인 48V 모터 구동식 액티브 롤 바

출처아우디

이처럼 가장 앞서가는 액티브 서스펜션을 만들 정도의 기술력을 가진 아우디이지만 반대로 순수하고 심플한 기계적 솔루션으로도 상당한 효과를 거둘 수 있다는 것을 보여주기도 했다. 바로 DRC, 즉 다이나믹 라이드 컨트롤이다. 이 장치는 전후좌우 바퀴들을 대각선으로 연결한 두 개의 유압 회로와 각각의 회로 중앙의 센트럴 밸브로 구성된다. 만일 네 바퀴가 아래 위로 똑같이 움직이는 상황에서는 DRC는 전혀 개입하지 않는다. 즉 부드러운 승차감을 유지한다. 그러나 코너링, 롤링, 피칭처럼 좌우 바퀴 사이 혹은 앞뒤 바퀴 사이의 서스펜션이 서로 다르게 움직이는 상황에서는 대각선으로 연결된 유압 회로에 흐름이 발생한다. 이를 감지한 센트럴 밸브는 이 흐름을 제어한다. 즉 평소에는 없었던 추가의 유압이 쇼크 업소버에 작용하여 롤링이나 피칭 같은 차체의 움직임을 억제하는 것이다. 이 장치는 2002년 당시 아우디 최강의 스포츠 세단이었던 RS 6에서 첫 선을 보였고 지금도 아우디의 고성능 세단 및 쿠페 모델들에 적용되고 있다.

아우디 RS 5의 다이나믹 라이드 컨트롤

출처아우디

전자식 서스펜션의 기초는 아마도 감쇄력을 조절하여 상황에 따라 승차감 혹은 조종 성능을 선택할 수 있는 전자 제어식 쇼크 업소버일 것이다. 특히 아우디 드라이브 셀렉트처럼 차량의 주행 감각을 선택할 수 있는 자유도를 제공하는 모델들에게는 전자식 쇼크 업소버는 매우 효과적인 장비다.


이 부문에서도 아우디는 앞서 나간 브랜드 가운데 하나다. 일반적으로는 쇼크 업소버의 댐핑 오일이 통과하는 밸브를 열거나 좁히는 방법으로 감쇄력을 조절하는 유압 조절식을 사용한다. 장점이 많은 이 방식에게도 결정적인 단점이 있었는데 그것은 내구성이다. 왜냐하면 오일이 통과하는 밸브의 면적을 조절한다는 것은 미세한 부품들이 커다란 압력 가운데에서 작동해야 한다는 뜻이기 때문이다. 또한 밸브를 조인 상태에서 부하가 높은 주행을 계속하면 부품과 유압액이 모두 과열되어 성능이나 수명에 악영향을 미칠 수 있었다. 


그래서 아우디는 이른 시기에 다른 방식을 도입한다. 바로 2세대 아우디 TT가 도입한 ‘아우디 마그네틱 라이드’다. 이 장치의 핵심은 자기유동유체, 즉 자성에 따라 유동성이 변화하는 유치를 유압액으로 사용하는 것이다. 즉 유압액의 통로를 조절하는 기존 방식과는 달리 유압액 차체의 ‘끈끈함’이 변하는 원리를 사용하는 것이다. 따라서 이 방식은 밸브에 조절 장치가 없으므로 움직이는 부품이 없다. 또한 기계적으로 작동하는 밸브에 유압 오일이 저항을 받으며 특성을 만드는 유압식에 비하여 비교도 되지 않을 정도로 빠른 수십만분의 일초 단위의 민첩성을 갖는다. 내구성과 응답성 모두를 잡은 것이다. 이 방식은 민첩성이 중요한 컴팩트 스포츠 모델인 TT나 궁극의 예리한 조종 성능을 발휘해야 하는 R8 등 경량 및 스포츠 모델들에 주로 사용되고 있다. 

아우디 마그네틱 라이드 쇼크 업소버의 원리

출처아우디

이렇듯 아우디는 한 가지 시스템만을 고집하지 않는다. 용도에 따라, 그리고 효용에 따라 다양한 시스템을 적재적소에 사용할 수 있는 기술적 유연성을 가진 브랜드이다.


자동차 칼럼니스트 나윤석

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