알고 보면 서로 다른 사륜구동의 세계
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알고 보면 서로 다른 사륜구동의 세계
  • 박병하
  • 승인 2017.11.30 17:51
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겨울에 눈이 많이 내리는 우리나라와 같은 지역에서는사륜구동 자동차의 수요가 상대적으로 높다. 사륜구동은 구동륜이 2개인전륜구동이나 후륜구동과는 달리, 네 바퀴 모두를 구동할 수 있기 때문에 빗길이나 눈길과 같은 노면환경에서도상대적으로 안정된 주행을 할 수 있다는 장점이 있다.

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사륜구동 시스템은 제조사에 따라 부르는 이름도 서로다르고 방식도 서로 다른 경우가 있다. 현재 시장에서 판매되고 있는 자동차들의 사륜구동 시스템은 네개의 바퀴를 모두 굴린다는 의미는 같지만, 네 바퀴를 ‘어떻게굴리는가’에 있어서는 서로 다른 방식을 취하고 있다. 같은방식이면서도 이름은 다르게 쓰거나 다른 방식임에도 이름은 같이 쓰는 경우도 있다. 각 제조사 별 사륜구동시스템에 대해 정리했다.

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Audi - Quattro

세계에서 가장 널리 알려진 상시사륜구동 시스템 중하나인 아우디 콰트로는 1980년대 WRC(World RallyChampionship)를 휩쓴 동명의 경주차에서 그 이름을 가져왔다. 아우디 콰트로는오늘날의 아우디를 상징하는 핵심 기술로, 토르센(Torsen) 방식의기계식 차동기어를 사용해 왔다. 이 때문에 아우디의 전륜구동 차량들은 엔진이 세로로 배치되는 특징이있다. 하지만 6세대에 들어와서는 토르센에서 벗어나, 크라운 기어와 전자제어 시스템을 이용하는 새로운 차동기어 시스템을 채용했다.이 덕분에 평상시에는 전륜과 후륜에 각각 40:60으로 분배하다가 바퀴의 미끄러짐을 감지하면전륜에 최대 70%, 후륜에 최대 85%까지 구동력을 차등분배할 수 있다. 엔진이 가로로 배치되는 일부 소형 모델들에는 할덱스 클러치 시스템을 사용하기도 한다.

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BMW – xDrive

BMW xDrive는 BMW의 독자적인 상시사륜구동 시스템으로, 기계식인 아우디 콰트로와 달리 전자식으로 구동력의 배분이 결정된다는 특징이 있다. BMW xDrive는 변속기에 장착된 전용의 트랜스퍼 케이스 및 다중클러치를 통해 구동력을 분배한다. 구동력의 배분은 네 바퀴에 달린 센서들이 수집한 정보를 중앙 제어장치로 전송하고 이 정보를 토대로 제어장치가다중클러치에 명령을 내려 후륜에 배분되는 동력의 양을 조절한다. 이 덕분에 BMW xDrive는 이론 상으로는 전륜과 후륜에 0:100에서 100:0까지 동력을 배분할 수 있다. 다른 사륜구동체계와 같은 차동기어박스가존재하지 않는다는 특징도 있다. 아울러 이 모든 과정은 실시간에 가깝게 이루어지기 때문에 운전자는 가속페달 조작에만 신경 쓰면 될 정도로 유기적으로 작동한다.

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Mercedes-Benz 4MATIC

메르세데스-벤츠의 4MATIC은 메르세데스-벤츠 고유의 전자식 상시 사륜구동 시스템으로차체 자세 제어장치인 ESP와 트랙션 컨트롤과의 공조를 통해 작동하는 것이 특징이다. 가령 바퀴 하나가 접지력을 상실하여 헛돌고 있을 때, 트랙션 컨트롤을이용하여 헛도는 바퀴를 제동시키고 접지력이 살아 있는 나머지 바퀴로 회전력을 전달하는 식이다. 또한, 이를 위한 트랜스퍼 케이스는 변속기와 일체형으로 설계되어 있어 다른 방식에 비해 중량 절감에서 이점을 지니고있다는 점도 특징이다. 일반 메르세데스-벤츠 모델에 사용되는 4MATIC은 45:55 정도의 비율로 회전력을 분배하지만 메르세데스-AMG 모델에 탑재되는 4MATIC은 33:67의 비율로 회전력을 분배한다. 전륜구동 기반의 소형 모델에탑재되는 4MATIC은 동력을 후륜차축으로 보내기 위한 별도의 전기유압식 다판 클러치를 이용한, 일반적인 토크-온-디맨드(Torque-on-Demand) 방식을 사용한다.

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Genesis – HTRAC

HTRAC은 현대자동차 계열 최초의 승용차를 위한 상시사륜구동 시스템이자,現 제네시스 브랜드의 주요 특장점인전자식 상시사륜구동 시스템이다. 제네시스 HTRAC은 전후륜네 개의 바퀴와 서스펜션에 설치된 센서를 통해 정보를 수집하고 이 정보를 중앙으로 보내 사륜구동 트랜스퍼 케이스를 제어, 평상시에는 전륜과 후륜에 각각 40:60으로 분배하다가도 유사시에는전륜에 90%까지 구동력을 몰아줄 수 있다. 또한, 차내에서 설정할 수 있는 주행 모드별로 별도의 구동력 분배 프로그램이 준비되어 있다는 점도 특징으로 꼽을 수있다.

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Nissan/Infiniti – ATTESA

아테사(AdvancedTotal Traction Engineering System for All-terrain, ATTESA) 시스템은 닛산에서 개발한상시사륜구동 시스템으로, 닛산 계열의 자동차에 탑재된다. 스카이라인GT-R의 사륜구동 시스템으로도 유명하다. 닛산 아테사는1987년에 출시한 블루버드에 처음 탑재된 사양과 2000년대이후의 사양이 다르다. 초기의 아테사는 비스커스 커플링 방식을 채용한 상시사륜구동 시스템으로 구동축에서나오는 동력을 차동기어를 통해 네 바퀴로 전달하는 방식이었다. 2000년도 이후로 사용되고 있는 아테사는주로 전륜구동 기반의 차량에 사용되는 토크-온-디맨드 방식의전(全)륜구동이다. 우리에게 잘 알려진 아테사는 RNR32형 스카이라인 GT-R에 처음 탑재된 ‘아테사 E-TS’로, 전자식 토크 배분 시스템이 추가된 형태다. 이후 BNR33형부터 탑재되기 시작한 아테사 E-TS 프로(Pro)는 능동형의 차동제한장치(Limited SlipDifferential, LSD)를 적용하여 더욱 정교한 제어를 자랑했다.  반면, 현행의 닛산 GT-R에 사용되는 아테사 E-TS 프로는 전자식 사륜구동 시스템에더 가까우며, 평상시에는 후륜구동에 가까운 토크 배분을 보이다가 유사시에 50:50까지 구동력을 분배한다.

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Honda – SH-AWD

혼다 레전드에 탑재된 바 있는 혼다의 상시사륜구동시스템 SH-AWD(Super Handling-All Wheel Drive)는 혼다 사륜구동 기술의결정체라 할 수 있는 기술이다. SH-AWD는 기본적으로 구동력을 전후로만 배분 가능했던 당시의 일반적인상시사륜구동과는 달리, 후륜의 한쪽 바퀴에 토크를 몰아 줄 수 있는 시스템으로 개발되어 주목 받았다. 이 시스템은 구동력의 전후배분은 물론, 코너링 시 코너 외측 후륜에구동력을 편중시킴으로써 우수한 코너링 성능을 얻을 수 있었다. 하지만 지금의 혼다 레전드, 혹은 아큐라 RLX에 탑재되는 SH-AWD는기존 레전드의 것과는 전혀 다르다. 지금의 레전드에 탑재되는SH-AWD는 ‘슈퍼 핸들링’이 아닌, ‘스포츠 하이브리드’를 뜻한다. 이는전기 모터를 활용한 상시4륜구동 시스템으로, 엔진 동력을후륜으로 전달하는 추진축이 존재하지 않는다. 그러면서도 전기모터의 구동 특성을 활용하여 선대 SH-AWD의 후륜 토크 벡터링을 구형해 놓은 점이 특징이다.

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Subaru – Symmetrical AWD

승용차를 위한 사륜구동 시스템으로는 아우디 콰트로가가장 대중적으로 알려져 있지만, 사실 이 분야의 선구자는 일본의 스바루다. 아우디 콰트로가 1981년도부터 상용화된 반면, 스바루는 한참 전인 1972년에 출시한 ‘레오네’ 세단을 통해 자체적으로 개발한 기계식 사륜구동 시스템을 탑재했기때문이다. 이 이후로도 스바루는 상시사륜구동 분야에서 손꼽히는 기술력을 지닌 기업으로 통하고 있다. 스바루의 대칭형 AWD는 이름 그대로 전후좌우의 구조가 대칭형이다. 이는 대체로 설계 상의 이유로 구동축이나 차동기어박스 등의 구성품이 한쪽에 쏠린 형태가 되는 종래의 상시사륜구동과전혀 다른 점이다. BRZ을 제외한 스바루의 모든 양산차들의 섀시와 엔진/변속기는 이 대칭형 AWD를 중심으로 설계된다. 이 덕분에 전후좌우에 일정한 구동력을 배분할 수 있고 상대적으로 단순한 기계적 구조 덕분에 구동 손실도 줄일수 있었다. 또한 전반적으로 균형 잡힌 중량 배분을 통해 주행성능의 향상까지 도모한다.

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Jeep

사륜구동 그 자체가 기업의 정체성이라 할 수 있는지프는 모델에 따라 무려 여섯 가지의 사륜구동 시스템을 사용하고 있다. 컴패스나 패트리어트와 같은 전륜구동기반 크로스오버 차량에는 프리덤 드라이브(Freedom Drive)를 사용하고 엔트리급 모델인 레니게이드와중형 SUV인 체로키에는 액티브 드라이브(Active Drive)를, 플래그십인 그랜드 체로키에는 콰드라-트랙(Quadra-Trac)과 콰드라-드라이브(Quadra-Drive)를, 그리고 오프로더 랭글러에는 커맨드-트랙(Command-Trac)과 록-트랙(Rock-Trac)을 혼용한다. 레니게이드와 체로키에 사용되는 액티브드라이브는 필요한 경우에만 후륜을 구동하는 토크-온-디멘드방식의 전(全)륜구동 시스템으로, 사양에 따라 저속기어가 갖춰진 버전이 존재한다. 콰드라 트랙은 상시사륜구동시스템으로, 체인으로 연결된 고속과 저속 두 개의 트랜스퍼 케이스를 통해 구동력을 분배한다. 콰드라 드라이브는 콰드라 트랙의 발전형으로, 전륜과 후륜 차축에각각 차동제한장치를 설치하여 좌우 토크의 분배까지 가능하다. 커맨드 트랙은 실내에서 버튼 하나로 트랜스퍼를선택할 수 있는 전자식 파트타임 사륜구동 시스템이다. 반면 록-트랙은군용차량에서나 볼 법한 고전적인 기계식 파트타임 사륜구동 시스템이다. 운전자가 직접 기계식 트랜스퍼레버를 사용하여 2H-4H-4L로 구동방식을 변경해야 하며, 저속트랜스퍼 케이스(4L)를 사용하면 4:1에 달하는 저속 기어를통해 바위나 장애물을 수월하게 넘을 수 있도록 하면서도 급격한 내리막에서 HDC 등과 같은 전자장비의도움 없이도 안전하게 내리막길을 내려올 수 있도록 해준다. 여기에 랭글러 루비콘에는 전자식으로 작동하는스웨이 바와 차동기어 잠금장치까지 더해져 있어, 어떤 오프로드도 두렵지 않은 적응력을 선사한다.

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Land Rover

미국의 오프로더가 지프라면, 영국에는 랜드로버가 있다. 창업 때부터 SUV 전문 기업으로 시작한 랜드로버는 오랫동안 우수한 성능의 사륜구동 시스템으로 명성이 높다. 과거에는 우수한 성능의 파트타임 사륜구동 시스템으로 이름을 날렸지만 현재의 랜드로버들은 대부분 상시사륜구동시스템을 사용하지만 모델에 따라 서로 다른 시스템을 사용하고 있다. 브랜드의 기함인 레인지로버의 경우, 온로드 지향으로 성격을 크게 바꾸면서 사륜구동 시스템에도 상당한 변화가 가해졌다. 현재의 레인지로버는 상시사륜구동 시스템을 사용하고 있으며, 오프로드보다는온로드에서의 주행성능을 끌어 올리는 데 역점을 두고 있다. 레인지로버 스포트와 디스커버리는 저속 트랜스퍼케이스를갖춘 상시사륜구동 시스템을 사용하고 있다. 레인지로버 이보크와 디스커버리 스포츠에 사용되고 있는 시스템은‘액티브 드라이브 라인’으로 불린다. 이 시스템은 온-디멘드 방식으로,평상시에는 전륜구동으로 주행하다가 유사시에는 0.3초만에 후륜으로 구동력을 전달한다. 또한 후륜의 좌우로 구동력을 차븡분배할 수 있는 토크 벡터링까지 갖추고 있다.

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MINI –ALL4

BMW 산하에서 하나의 브랜드로 거듭난 미니는 다양한 모델 라인업을 전개하여 성공을 거두고 있다. 그 중에서 핵심적인 역할을 한 것은 바로 컨트리맨과 같은 크로스오버 차종의 약진이라 할 수 있다. 미니 최초의 사륜구동 시스템, ‘ALL4’는 이러한 과정에서 태어났다. 미니 ALL4는 상시사륜구동이며 전자기식 중앙 차동기어가 전/후륜 차축에 동력을 배분하는 형태로 구동된다. 유사시에는 후륜에 100%의 구동력을 편중시킬 수 있다. 다만 100km/h 이상의 속도에서는 후륜으로 보내는 동력을 줄이고 140km/h 이상부터는전륜에만 구동력을 전달하도록 만들어져 있다.

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Porsche

포르쉐는 1987년, 슈퍼카 959를 통해 처음으로 양산차에 사륜구동 시스템을 사용하기시작했다. 현재 포르쉐가 사용하고 있는 사륜구동 시스템은 스포츠카911을 위한 시스템과 SUV 등 볼륨 모델을 위한 사륜구동 시스템으로 나뉜다. 911 라인업의 사륜구동 시스템은 코드네임 997 이전까지는 비스커스커플링 방식을 사용했으나, 997의 등장 이래로는 다판 클러치 방식으로 전환했다. 새로운 사륜구동 시스템 덕에 현행의 911은 보다 높은 엔진 동력을빠르게 네 바퀴로 보낼 수 있게 되었다. 카이엔에 사용되는 사륜구동 시스템은 다판 클러치 차동기어를사용하며 평상시에는 38:62의 비율로 구동력을 배분하다가 스티어링 조타각이나 스로틀 개도량에 따라구동력을 전/후륜 중 한쪽으로 100%까지 편중시킬 수 있다. 이와 함께 저속 트랜스퍼 케이스가 추가되어 험로 주파 능력까지 챙기고 있다.마칸 역시 다판클러치 방식을 채용하고 있으며, 평상시에는 후륜에 100%의 구동력을 배분하다가 유사시에 전륜에 100%의 구동력을보낼 수 있는 액티브 AWD를 채용하고 있다. 단, 카이엔과 같은 저속 트랜스퍼 케이스는 장비되지 않는다. 슈퍼카 918 스파이더의 경우에는 후륜은 엔진, 전륜은 전기모터가 개별적으로구동시키는 형태의 상시사륜구동을 사용하고 있다.

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Maserati - Q4

이탈리아의 마세라티는 2013년 출시한 기블리부터 도입하기 시작한 마세라티의 Q4 사륜구동시스템은 전자제어식 습식 다판 클러치를 사용하는 트랜스퍼 케이스를 통해 모든 바퀴에 동력을 전달한다. 평상시에는후륜에 100%의 구동력을 보내다가 유사시에 50:50의비율까지 구동력을 분배한다. 노면에서의 미끄러짐 등을 감지하여 구동계통이 감응하는 시간은 약 0.15초에 불과하다. 아울러 기계식 차동제한장치(LSD)를 함께 사용하고 있기 때문에 후륜에 대한 제한적인 구동 편향이 가능하여 뛰어난 코너링 성능을 유지할수 있도록 한다. 차내에서 설정할 수 있는 I.C.E 모드를이용하면 가장 효율적이면서도 안정적인 조향성 및 접지력 유지 효과를 볼 수 있다.


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