자동차 4륜 조향장치, 앞으로 가능성은?

김필수 대림대 교수

김필수 대림대 교수

최근의 자동차는 더욱 진보하면서 안전장치와 편의장치가 극대화되고 있는 상황이다. 더욱 안전하면서도 빠르게 목적지까지 이동시켜 주는 미래의 이동수단으로 발전하고 있다. 최근의 화두는 전기차와 수소전기차 같은 무공해차, 자율주행 기능 등이 버무려져 있다고 하겠다. 구체적으로는 OTA 같은 실시간 무선 업데이트 기능이나 휴대전화와의 연동성은 기본이고, 아직은 자율주행이기보다는 운전보조기능인 ADAS 같은 기능이 관심을 많이 끌고 있다. 

최근 이러한 각종 장치 중 4륜 조향장치가 관심의 대상이 되고 있다. 국산 제네시스 차종 등 고급 프리미엄 차종을 중심으로 여러 차종에 4륜 조향장치가 본격적으로 장착되고 있다. 이미 20여 년 전 마쯔다 등 일본 차종에는 4륜 조향장치가 장착된 차종이 여러 가지가 있었다. 당시 4륜 조향장치의 특허는 일본 제작사가 상당수 보유하고 있을 정도였다. 

요즘 사용되고 있는 4륜 조향장치가 장착된 차종의 경우 용어 정의에 있어서 언론에서는 ‘후륜조향’이라는 언급을 자주 하고 있다. 그러나 이러한 용어는 잘못된 언급이다. 일반적으로 전륜조향은 일반 자동차에 적용되는 방식으로 앞쪽의 2륜만 조향하는 장치를 지칭한다. 반면 후륜조향은 가장 대표적인 차종이 지게차라고 할 수 있다. 지게차는 전륜은 고정돼 있고 후륜만 조향하는 차종을 지칭한다. 우리가 현재 언급하는 4륜 조향장치는 4WS(4 Wheel Steering)를 지칭한다. 네 바퀴 모두 상황에 따라 움직이는 장치라고 할 수 있다. 비슷한 용어의 4WD라고 하는 4륜 구동장치를 생각할 수 있다. 4륜 조향장치를 장착한 자동차는 운전에 있어서 특이하게 작동한다고 할 수 있다. 최근 일반화된 4륜 구동장치의 경우 AWD가 되면서 적용되는 기술이 차이가 있는 것과 같다. 

4륜 조향장치의 작동은 사거리 등에서 우회전 및 좌회전과 같이 저속의 경우에는 앞바퀴가 우회전할 경우에는 뒷바퀴는 반대인 좌측으로 꺾어지면서 원주를 크게 도는 특징이 있다. 그러다 보니 일반적으로 뒷바퀴가 조향 없이 딸려오는 경우와 달리 4륜 조향장치가 장착된 자동차는 원주를 크게 돌면서 안전하게 회전하는 특징이 있다. 특히 주차장 등에서 일반적인 큰 차량을 주차할 경우 전후로 여러 번 조향하는 불편함을 4륜 조향장치가 장착된 차량은 한두 번으로 할 수 있는 특징이 있다. 

우리는 운전하면서 대형 트럭 등이 우회전 등을 할 경우 중앙선을 넘어 크게 도는 모습을 자주 볼 수 있다. 이유는 역시 뒷바퀴가 차체에 끌려오면서 안쪽 영역을 침범하는 모습을 자주 볼 수 있기 때문이다. 이것이 전륜조향의 한계라 할 수 있다. 한편, 중속에서는 앞바퀴 조향과 달리 뒷바퀴는 중간 정도로 움직이면서 적절한 조율을 한다. 

고속에서는 앞바퀴 조향과 같은 방향으로 뒷바퀴가 움직이면서 조향이 원활하게 진행된다. 이 경우는 고속도로 등에서 앞차를 추월하기 위해 좌회전 차로 변경을 하게 되는 경우의 안전성을 생각할 수 있다. 일반의 경우는 갑작스러운 차로 변경으로 차체의 진행 방향과 바퀴의 방향이 갑작스럽게 틀어지면서 차제가 진동하고 불안정한 특성이 나타난다. 그러나 4륜 조향은 같은 방향으로 바퀴가 움직이면서 네 바퀴가 동시에 틀어지게 돼 차량이 사선으로 움직이면서 차체가 흔들리지 않고 안정되게 차로 변경이 가능해진다. 

전체적으로 4륜 조향장치가 장착된 차량은 더욱 안전하게 운행이 가능하게 만들어진다고 할 수 있다. 최근의 장치는 더욱 전자화돼 세밀한 운행이 가능해진다. 역시 가장 큰 단점은 첨단장치 장착에 따른 비용이 커진다는 것이고, 고장 등이 발생할 경우 비용이 수반된다는 것이다. 국내에서도 글로벌 부품회사인 만도가 본격적으로 국산 모듈을 창작하면서 새로운 시대를 열기 시작했다. 만도의 경우 제동장치나 현가장치 등을 대상으로 하드웨어적인 부품을 없애고 신호로 모듈을 제어하는 ‘X by Wire’라는 신기술을 본격적으로 적용하면서 글로벌 시장을 상대로 미래 모빌리티를 선도하고 있다. 

최근 부각되고 있는 4륜 조향장치가 차량을 더욱 안전하게 운행할 수 있는 대표 장치로 안착되기를 기원한다. 동시에 국산 첨단 장치가 글로벌 시장을 주도하는 장치로 자리매김하기를 바란다.