[車, 이것이 궁금하다]4륜구동의 비밀

작동 방식에 따라 기계식·전자식으로 나뉘어

4륜 구동 시스템 4RM이 적용된 페라리 gtc4루쏘

[아시아경제 이정민 기자] 흔히 '4륜 구동'은 험한 길을 달릴 때 안정적인 주행을 하기 위한 시스템으로 알려져 있다. 그렇다고 단순하게 바퀴 4개가 동시에 움직이는 것으로만 생각하는건 오해다. 그 속에는 제조사마다 각기 다른 기술들이 녹아 있기 때문이다.

엔진에서 발생해 변속기로 전달된 동력이 구동축이나 동력배분 장치를 통해 전륜과 후륜으로 나뉘어 동시에 움직이게 하는 게 4륜 구동의 기본 작동원리다. 이 동력 분배의 기술과 장치에 따라 4륜 구동 명칭의 차이를 만들어내는 기술적 기반이 달라진다고 현대자동차는 설명했다.

4륜 구동 방식이 최초로 적용된 것은 1899년 포르셰의 창업자인 페르디난트 포르셰가 만든 '로너 포르셰 믹스테'로 알려져 있다. 포르셰는 4개의 바퀴에 각각 전기모터를 장착해 네 바퀴의 독립적인 구동을 실현시켰다.

시초라 할 수 있는 기계식 4륜 구동 시스템은 센터 디퍼런셜 기어 방식이라고도 한다. 교차하는 방향으로 힘을 전달하는 원추형의 베벨 기어나 유성 기어의 작동을 활용하는 방식으로 일반적으로 구동축 가운데 위치하기 때문에 이렇게 불린다.

이 기어로부터 배분된 동력은 각 전후륜의 디퍼런셜 기어로 전달돼 4륜을 동시에 움직이게 한다. 반응 속도가 빠르고 구동 손실이 적다는 장점이 있지만 접지력을 잃어버린 바퀴에도 동력이 계속 전달돼 휠 스핀이 발생한다는 단점도 있다.

아우디의 콰트로는 기계식 4륜 구동 분야의 대명사로 자리한다. 아우디의 콰트로 시스템은 후에 아우디의 고성능 디비전으로 독립한 콰트로가 개발한 것으로 아우디의 상징이 됐다.

순수 기계식 4륜 구동을 고집하던 아우디도 최근 전자식 4륜 구동의 장점을 기계식 4륜 구동에 결합시키고 있다. 전자식 4륜 구동 시스템은 기계식에서 디퍼런셜 기어가 위치하는 자리에 다판 클러치를 두고 전자제어장치에서 주행 상황을 감지 후 상황에 따라 구동력을 배분한다. 이 같은 방식은 주행 상황에 따라 전륜, 후륜으로 구동력을 배분하는 것이 좀 더 섬세하다는 장점이 있다.

또한 상황에 따라 토크의 배분을 조절할 수 있고 마찰력을 잃은 바퀴의 휠 스핀을 통제할 수 있는 것도 장점이다. 하지만 기계식에 비해 직결감 부족이 단점으로 지적되고 있으며 경우에 따라 전자제어장치 소프트웨어의 오류로 고장을 일으키기도 한다.

더 뉴 메르세데스-벤츠 C 450 AMG 4매틱

전자식 4륜 구동을 사용하는 대표적인 제조사인 메르세데스-벤츠의 4매틱은 1907년에 최초로 등장해, 현재까지 109년의 역사를 갖고 있다. 현재의 4매틱은 전자식 트랙션 시스템과 연계해 네 바퀴에 동력을 전달하는 방식이다.

페라리는 일반적인 4륜 구동 시스템과 전혀 다른 방식으로 구조를 단순화하고 고효율화를 이뤄냈다. 페라리의 4륜 구동 시스템은 4RM(4륜 구동을 뜻하는 이탈리아어)이라 불리는데 이 시스템은 일반적인 주행 상황에서는 후륜의 7단 듀얼클러치변속기를 통해서만 동력이 전달된다. 앞바퀴는 미끄러움이 감지되거나 주행 모드를 변경했을 때 구동된다.

전자식 4륜 구동 시스템이 발전하면서 관련 기술도 함께 성장하고 있다. 대표적인 게 뒷바퀴를 조향시키는 '리어 휠 스티어링 시스템'이다. 저속에서 운전대를 조작하면 뒷바퀴가 앞바퀴의 반대 방향으로 움직여 회전 반경이 줄고 빠른 회전이 가능하다. 빠른 속도에서는 운전대와 같은 방향으로 뒷바퀴가 움직여 안정적인 코너링을 돕는다.