유기압 현가장치

1. 개요[편집]

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공압과 유압을 활용하는 서스펜션. 줄여서 HSU[1]라고도 부른다.

2. 원리[편집]

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유기압 현가장치는 기본적으로 유압과 에어 서스펜션(공압)을 합친 구조의 현가장치라서 가동을 위해 액체와 기체가 모두 들어간다. 여기서 액체는 힘을 전달하는 역할을 하고, 진동을 감쇄하며 서스펜션 암을 지지하는 댐퍼/쇼크 업소버 역할을 맡는다. 압축된 기체[2]는 기체의 압축되는 성질을 통해서 충격을 흡수하고 스프링이 탄성력을 제공하듯이 서스펜션에 복원력을 제공한다.

기본적으로 토션바 서스펜션의 충격 완화 원리와 동일하며, 기다란 스프링이 차체 하부를 가로지르는 내장형 서스펜션인 토션바에서 차체 내부를 가로지르는 토션 스프링 철봉들 없이 외장형에 가깝게 구현한 현가장치가 유기압 현가장치라고 생각하면 된다.

3. 종류[편집]

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3.1. ISU(암 내장형)[편집]

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유기압 실린더가 서스펜션의 로드암 부품 안에 내장된 방식이다. K-2 흑표와 K-21 보병전투차량에 장착된 방식이다. ISU는 In arm Suspension Unit을 의미한다.

4. 특징[편집]

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세계 최초로 유기압 현가장치가 적용된 차량은 시트로엥 DS다. 시트로엥의 유기압 서스펜션은 차고 높낮이를 조절하는 기능도 제공했다.

군사용으로는 냉전기 중반부터 연구와 도입이 시작되었다. 많은 궤도차량에 사용된 기존의 토션바 서스펜션 방식의 한계점 때문에 각국 군대들은 토션바를 대체할 서스펜션을 연구하기 시작했고, 그 결과 용적을 덜 차지하는 유기압식 서스펜션이 나왔다. 원리는 코일 스프링이나 토션 스프링같은 스프링의 역할을 하는 질소 실린더와 쇼크 업쇼버 역할을 하는 유압유 실린더를 일체으로 만든 구조인데, 이 방식은 차체 하부에 무겁고 긴 금속 봉이 들어가지 않으므로 차체 하부 용적도 여유롭게 설계할 수 있고 동시에 차체 높이도 토션바 방식보다 줄일 수 있다는 설계상의 장점이 있다.

무한궤도를 사용하는 궤도식 차량에 유기압식 서스펜션이 쓰인건 1960년대부터였다. 소련은 1966년에 공수장갑차인 BMD-1에 토션바와 합쳐진 유기압식 서스펜션을 적용했다.[3] 동시기에 스웨덴에서 개발하던 Strv 103 전차에도 유기압식 서스펜션이 쓰였다.[4] 이 전차는 무포탑 구조에 주포가 차체에 완전히 고정되었기 때문에 유압 서스펜션의 높이 조절 기능이 주포의 상하조준장치의 역할도 하였다. 포탑이 달린 주력전차에 처음으로 유기압식 서스펜션을 장착한 전차는 일본의 74식 전차로, 산악지대에서의 고저차를 극복하고 헐다운 시 더 나은 부각을 확보하기 위해 도입됐다. 74식 전차에서 부앙각 증진 효과를 경험한 육상자위대는 90식 전차와 10식 전차에도 유기압식 현가장치를 도입하여 사용하고 있다. 1980년대 말 등장한 대한민국의 K-1 전차와 2000년대 말 배치된 K-2 흑표도 이 유기압식 현가장치를 채택했는데 이 전차의 유기압식 용도는 높은 언덕에서 낮은 곳을 향해 쏘려 하거나, 헐 다운 전술을 사용할 때 낮은 포탑에 의해 제한받는 부각에도 불구하고 차체를 움직여 추가적인 부각을 확보하도록 되어 있다.

다만 유기압식 현가장치라고 해서 무조건 능동적인 액티브 차고 조절이나 자세제어 기능이 있는건 아니다. 유기압식 현가장치라도 어디까지나 충격 흡수와 복원력 제공 역할로만 유체가 사용되는 방식이라 능동형 실린더와 피스톤 펌프가 없는 설계라면 처음부터 차체 높이를 조절할 수 없는 경우가 많다. 챌린저 2와 르클레르 전차의 서스펜션이 그 예시다. 덤으로 K-1 전차나 90식 전차같이 차고 조절이 가능한 유기압식 현가장치를 채택하더라도 중간에 일반적인 토션바 서스펜션이 적용된 바퀴들이 들어가는 구조라면 유기압 서스펜션을 활용한 차체 조절 기능에 제약이 생길 수도 있다.

차륜형 자동차와 궤도차량 이외에도 보잉 747과 A380같은 대형 항공기의 랜딩 기어에도 착륙시 효과적인 충격 흡수를 위해 유기압 현가장치의 원리가 활용된다.

4.1. 장점[편집]

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차고 및 자세 제어 기능이 있다면 유압 실린더를 제어하여 어렵지 않게 보기륜의 높이를 조절할 수 있기 때문에 주포의 부앙각을 더 확보할 수 있으므로 목표물 조준이 용이해지고 명중률도 높일 수 있다. 또한 유압 실린더의 좋은 충격 흡수율 덕분에 주행 안정성과 승차감도 상당히 좋아지며, 반동이 큰 대구경 전차포나 곡사포를 비롯한 화포를 발사해야하는 전차나 자주포의 경우 유기압 현가장치가 포의 반동을 더 효과적으로 견딜 수도 있게 해줘서 사격할때 차체가 덜 흔들리기에 명중률 증가에도 도움을 준다. 민간용 중장비들도 유기압식 서스펜션을 사용한지 오래라서 검증된 민수용 제품을 기반으로 군수용으로도 쓸 수 있어서 개발비 절감도 할 수 있다는 장점도 있다.

유기압 현가장치만으로 차량을 설계하는 경우 토션바처럼 차체를 관통해서 가로지르는 축 구조를 삭제해서 차체 내부공간을 더 효율적으로 사용할 수 있는 것도 중요한 장점이며 모듈별로 교환 교체가 신속하게 가능해서 토션바 서스펜션에 비해 야전 정비가 훨씬 용이해진다.

4.2. 단점[편집]

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하지만 복잡한 구조 때문에 야전에서 모듈을 수리하는 것은 사실상 불가능하며, 제조 공정도 까다롭고 내구성을 확보하는게 중요해서 가격이 이전 방식의 기계식 현가장치들보다 매우 비싸다. 특히 실린더 내부의 기체와 액체가 세어나오지 않도록 기밀을 유지하는게 중요하며, 실린더의 액체와 기체의 용적은 주변 온도에 큰 영향을 받으므로 극한지/고온 환경에서의 성능과 생존성 또한 중요하다[5]. 게다가 라인이 바늘만큼만 뚫려도 유압이 새서 무력화되기 때문에 대탄은 물론 RPG나 EFP같은 경대전차화기에 취약하다는 약점이 있다[6].

5. 유기압식 현가장치를 사용한 차량[편집]

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• 일반 차량
  • 시트로엥 DS

• 궤도 차량
  • BMD-1
  • BMD-2
  • BMD-3
  • BMD-4
  • Object 775
  • Strv 103
  • T95
  • MBT-70
  • 74식 전차
  • 90식 전차
  • 10식 전차
  • K-1 전차
  • K-2 전차
  • K-9 자주곡사포
  • K-21 보병전투차량
  • 르클레르 전차
  • 알타이 전차
  • 챌린저 1
  • 챌린저 2

6. 관련 문서[편집]

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• 서스펜션
• 에어 서스펜션
• 유압
• 공압