타이어가 왜 타이어(tire)인가? 너무 피곤해서(tired)라서 타이어다. 한번 사용되면 죽을때까지 무거운 하중을 지고 있어 쉬지도 못하고, 바닥으로부터의 충격으로부터 몸을 보호해야한다. 더러운 흙탕물도, 돌맹이도, 눈길도, 비바람도 아랑곳하지 않고, 아무도 알아주지 않은 시간을 홀로 버티며 닳아빠질 때까지 자기의 운명을 산다. 그래서 타이어(tire)다.
타이어를 붕어빵에 비유하는데, 실제 제조되는 공정을 보더라도 마지막에 빵틀에서 뿡 하고 튀어 나온다. 그래서 적절한 비유라 할수 있지만, 설계자체는 생각만큼 쉽지 않다. 제조공정과 시방서를 제대로 이해하려면 약 1년의 시간이 필요하다. 믿기지 않겠지만 말이다. 그것을 이해한다고 설계를 할수 있는 것은 아니다. 설계인자와 평가결과의 상관관계를 자동차마다, 타이어 규격마다 찾아내 적절하고 예측성 높은 설계를 해야 한다. 타이어를 구성하는 반제품(부품)이 여러가지 다른 재질의 고무와 기하학적 형상, 강철와이어(wire)와 직물(Textile)까지 들어가다보니, 복합재료로 수치해석적 접근으로도 시뮬레이션 하는것이 쉽지 않고, 실제와 상당한 괴리가 있다. 실제 평가와 유사한 신뢰성있는 결과를 도출해내기까지 아직도 많은 노력과 시간이 필요해보인다. 여튼 설계와 제조과정도 복잡한데다, 평가과정도 복잡하다.
타이어는 안전과 밀접한 관련이 있을 뿐 아니라, 운전자의 감성에도 지대한 영향을 미치기 때문에 모든것을 맞추기란 전과목90점 이상 맞는것과 비슷하다. 평균은 90이 넘어도 90이 안되는 취약과목 하나 쯤 있을 수 있고, 전과목 90점을 넘는 것은 진정한 어려운 일이다.
서두가 너무 길었지만, 우선 차량으로 하는 평가를 살펴보자. 차량으로 평가하는 장소를 Proving Ground라고 하는데, 스페인에 있는 IDIADA Proving Ground 소개영상을 보면
기본적으로 실차평가를 하는 항목들은 다음과 같다.
핸들링테스트 (Dry / Wet 노면)
제동테스트 (Dry / Wet 노면)
승차감
소음 (감성, 계측)
Hydroplaning (측면 / 길이방향)
마모시험 + 마모타이어 노이즈
www.applusidiada.com/global/en/what-we-do/service-sheet/test-tracks?selectedtrack=1#testtrack
Dry / Wet Handling Test는 아주 가혹하게 한다. 제대로 평가를 하고 나면, 더이상 타이어를 못쓸정도로 너덜너덜해진다. 이러한 평가를 위에 IDIADA 홍보영상에 나오는 것처럼 주어진 코스를 반복적으로 돌며 Reference Tire와 여러가지 성능을 비교를 하게 되는데, 그 평가의 커다란 두축은 Streering(조향성), Stability(안정성)를 평가하는 것이다.
Steering은 운전자가 가고자 하는 방향으로 Reference tire만큼 잘 가는지, delay는 없는지, 인풋과 아웃풋이 일정하게(일반운전자가 예상가능하게) 나오는지 등이다. 여기서는 전륜이 차지하는 비중이 클수 밖에 없다. 실생활로 예를 들면 버스정류장에 지인이 서 있고, 100m 전방에서 천천히 차선을 변경하며 지인앞에서 서려 할때 일정한 핸들인풋을 줬을때 차량의 움직임이 일정한지, 딜레이가 있는지, 초반에 반응이 없다가 후반에 아웃풋이 과다하진 않는지 말이다.
Stability는 운전자의 인풋에 따라 차량 움직임의 아웃풋이 안정적인가를 평가하는 것으로 후륜의 영향이 크다. 예를 들면2차선을 100 km/h로 달리다, 2차선 앞차를 추월하기 위해 1차선으로 비켰는데, 1차선 앞차량이 급정거 한상황에서 다시 2차선으로 돌아왔을때(double lane change), 후륜이 불안정하여, 차량이 돌지 않는지 등 말이다.
얼핏 보면 이러한 Handling 평가들이 Racing을 위한 것으로 보일수 있지만, racing을 위한 것들이 아니라, 실제 주행 중 벌어질 수 있는 급박한 상황에 대한 대비로서 운전자의 차량을 보호하기 위함이다. 주행중 앞에 예상치 못한 동물이 나타나, 놀란 운전자가 핸들을 한쪽으로 틀면서 브레이크를 잡은 상황을 가정해보자. 북유럽지역에서 초창기 SUV운전자들은 이런 상황에서 차가 옆으로 구르는 현상때문에 많은 사상자를 내기도 했다. 자동차 업체에서는 차량이 옆으로 구르지 않게 하기 위해 전자제어장치 뿐 아니라, 타이어의 측면 Grip(마찰력)을 줄여 안정적으로 미끄러지게 해달라는 요구를 하기도 했고, 실제 타이어업체에서 이를 만족시키기 위한 다양한 기술적 방법들이 시도되기도 했다.
물론 여기 Driving의 재미가 가미될 수는 있지만, 안전이 빠질수는 없는 일이다.
아래 그림은 HMG Driving Experience Center의 초안이다. 여기에 Dry, Wet Handling 서킷이 들어올 것이다. 다만 여기 들어오는 서킷은 차량의 평가가 주요한 기준이 될것으로 그것에 맞춰 노면과 코스, 마찰계수(Friction)가 설계될 것이다. 타이어자체의 평가를 위한 코스는 아닐 테지만, 적어도 타이어도 함께 평가될 것임은 분명해 보인다.(참고용으로라도 말이다.)
나중에 이 평가들에 대한 설명을 평가별 하나의 포스트로 정리할 수 있기를 기대해 본다.
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