토크 벡터링 – 디퍼렌셜(4)
토크 벡터링 디퍼렌셜 part 4
오픈 디퍼렌셜은 당연하게도 대부분의 차량들이 가지고 있는 필수 요소입니다. 나아가 스포티한 주행을 위해 설계된 차량들은 LSD를 장착하고 출시되기도 합니다. 디퍼렌셜 1편에서 첨부한 동영상에는 LSD가 아닌 오픈 디퍼렌셜이 장착된 차량은 드리프트를 하지 못하는 모습을 보여줍니다. 그런데, 유튜브를 조금만 찾아봐도 BMW 320i와 같이 LSD가 적용되지 않은 차량들도 잘만 옆으로 가는 모습을 볼 수 있습니다. 그 이유가 바로 이번 글에서 다뤄볼 토크벡터링과 관련되어있습니다.
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토크 벡터링 TorqueVectoring
브레이크 기반 토크 벡터링
2017년, 신형 모닝이 출시되었을 때 기아에서 상당히 강조했던 부분이 TVBB(Torque Vectoring Brake Based)입니다. 경차에도 적용되는 이 토크벡터링 방식은 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다.
‘브레이크 기반’이라는 이름이 붙어있듯이 특별히 물리적인 장치가 추가되지 않습니다. 차량이 선회를 할 때, 안쪽 바퀴에 브레이크로 편제동을 걸어 차량이 운전자가 원하는 방향으로 안정적인 선회를 할 수 있도록 돕는 시스템입니다.
한쪽 브레이크에 편제동을 건다고 하면 ESC(Electronic Stability Control)을 생각이 나실겁니다. TVBB와 ESC는 비슷한 방식으로 동작하지만, ESC는 실제로 차량이 불안정한 상태가 되어서야 자세를 바로 잡아주지만, TVBB는 그 전에 차량의 선회를 원활하도록 돕는다는 게 둘 사이의 차이라고 할 수 있습니다.
오픈 디퍼렌셜은 좌우 바퀴의 회전차가 발생하면 접지력이 약한 안쪽 바퀴로 구동력을 보냅니다. 이때, 안쪽 바퀴에 제동을 걸어 양쪽 바퀴의 회전차를 줄이게 된다면 안쪽 바퀴로 빠지고 있던 구동력이 바깥쪽 바퀴에 전달되어 선회에 도움을 줄 수 있게 됩니다.
앞서 말했던 320i의 드리프트의 경우도 이러한 브레이크 기반 토크벡터링 시스템 덕분에 가능한 것입니다. 편제동으로 양쪽 바퀴의 회전차를 줄여 바깥쪽 바퀴로 토크가 전달되는 덕분에, 드리프트를 이어갈 수 있게 되는 것입니다.
브레이크 기반 토크 벡터링은 e-LSD의 효과를 더 극대화 시키는데, 코너링 시 e-LSD가 외륜으로 토크를 보낼 때, 내륜 바퀴에 브레이크 제어를 하여 차량의 선회능력을 향상시킵니다.
액티브 토크 벡터링
다판 클러치 방식 LSD는 양쪽 바퀴의 토크를 동일한 수준으로 만드는 데 그쳤다면, 액티브 토크 벡터링에는 각 바퀴로 전달하는 토크를 제어할 수 있는 토크 벡터링 디퍼렌셜이 적용됩니다. 다판 클러치 팩을 좌우 각 차축에 장착하여 필요한 경우에 한쪽 바퀴로만 모든 구동력을 보낼 수 있습니다.
브레이크 기반 토크벡터링은 일상 주행에서의 안정적인 코너링을 목적으로 했다면, 액티브 토크 벡터링은 더 빠른 속도로 코너를 돌아나가기 위한 스포츠 주행을 목적으로 하여 그 성향이 꽤나 다릅니다.
이 시스템이 적용됨에 따라 바깥 쪽 바퀴로 모든 구동 토크를 몰아주면서 드리프트 모션을 쉽게 만들어 내도록 활용한 사례도 있습니다.
이 시스템을 아우디에서는 토크 스플리터 라고 부르고 있고, 현대 롤링랩 RN22e에서는 트윈 클러치 토크 벡터링이라 부르고 있습니다.
전기차여서 가능한 토크벡터링
최근에는 완성차 업체들이 전기모터로 어떻게 사람들의 감성을 자극하고 스포티한 드라이빙을 만들어낼지를 고민하고 있습니다. 그중에서는 꽤나 호평을 받았던 아이오닉5N이 있는데, 이 차에도 e-LSD가 적용되어 있습니다.
모터는 엔진처럼 한정된 범위 내에서만 배치해야할 정도로 크기가 크지 않기 때문에 위치 선정이 자유롭습니다. 또한, 뒷바퀴를 두 개의 모터로도 구동할 수 있습니다. 각 바퀴에 하나씩 모터를 달아 둔다면, 이 또한 토크 벡터링을 하기에 굉장히 유리합니다.
위 사진은 후륜에 모터 두 개가 각 바퀴에 연결되어 토크 벡터링을 구현하는 아우디 e트론 S모델입니다. 후륜에서는 브레이크가 아닌 각 모터의 구동 토크를 제어하는 걸 볼 수 있습니다.
전기차 기술로 유명한 리막은 쿼드 모터로 네 바퀴 모두 독립적인 동력원을 가지고 있고, 이를 통해 네 바퀴의 토크를 독립적으로 제어하는 all-wheel torque vectoring이라는 시스템을 만들어 냈습니다.
마치며
자동차가 코너를 돌아나갈 때, 때로는 안정적인 느낌을 필요로 하고, 때로는 공격적으로 코너를 돌아나가야 할 때도 있습니다. 전자제어로 이루어지는 기술인 만큼, 소프트웨어의 완성도가 큰 영향을 주는 요소라는 생각을 다시금 떠올리게 되는 주제였습니다.
이번 글을 마지막으로 디퍼렌셜 이야기가 끝이 났습니다. 4편 중에 1, 2편이 가장 읽고 이해하기에 까다로웠던 글이 아닌가 싶습니다. 내용이 조금은 복잡하기도 했고, 글로 표현하는 한계도 있었던 것 같습니다. 3, 4편은 앞선 디퍼렌셜의 기본 내용들을 알고 보면 더 재밌는 내용들이라고 개인적으로 생각합니다.
여기까지 읽어주셔서 감사합니다.
