전륜구동
덤프버전 :
모든 바퀴를 굴리는 전륜(全輪)구동에 대한 내용은 4WD 문서 참고하십시오.
1. 개요[편집]
Front Wheel Drive
앞바퀴를 굴리는 자동차의 구동방식을 통칭하는 용어다. FWD라는 약칭을 사용한다. 다시 엔진 배치방식으로 나누면 FF, MF, RF가 있으나 MF, RF인 경우 효율이 별로 좋지 않기에 현재 전륜구동을 쓰는 자동차는 거의 전부 FF 방식이다.
전륜이 조향과 구동을 모두 담당해야하는 특성상 초기에는 기술력이 높은 구동방식이라 초기 자동차는 후륜구동이 대세였다. 그러나 기술의 발전하면서 전륜구동이 경제성, 공간성, 4계절 대응 능력 등에서 우위를 가지고 있어 20세기 후반 대중 승용차의 기본 구동방식으로 자리잡았다.[1][2]
2. 특징[편집]
2.1. 장점[편집]
- 불량한 노면에서 가속을 해도 뒤가 미끄러지지는 않아서 대처하기가 수월하다.[3] 예를 들어 눈길에서 가속패달을 밟아도 구동하는 앞바퀴는 헛돌겠지만 차량 스핀까지 잘 이어지지는 않는다. 눈길 급가속이 곧 스핀인 후륜구동과는 대조적.
- 후륜에 비해 부품이 적게들고 차가 가벼워서 연비가 좋은 편이다.
- 엔진룸의 크기를 작게 만들 수 있고 구동축 등 실내 공간을 침범하는 부품들이 적어 후륜구동에 비해 실내공간을 넓게 뽑아내기 유리하다.
- 리프트 오프 오버스티어가 일어나지 않거나 사실상 일어나지 않는다. [4]
2.2. 단점[편집]
- 앞타이어가 더 빨리 마모된다. 앞쪽에 파워트레인(동력전달장치)이 몰려있어서 무게중심이 중간보다는 앞바퀴쪽으로 쏠려있고, 가속과 조향을 앞바퀴가 모두 담당하는데다가 제동시엔 원래 앞타이어 부담이 또 크다보니 삼중고를 겪어 쉽게 마모된다. 그래서 전륜구동 차는 주기적으로 타이어 전후 위치를 바꿔줘야 한다.
- 급가속과 선회를 동시에 할때 언더스티어가 일어나기 쉽다. 자동차는 급가속시 하중이동으로 인해 앞바퀴 접지력이 감소하는데, 전륜구동은 이 힘없는 상태로 구동력을 전달해야하며 거기에 격한 조향까지 더하면 앞바퀴가 마찰력의 한계를 넘기 때문. 또한 오버스피드로 코너에 진입하여 선회할때도 언더스티어가 쉽게 발생한다.[5] 급격한 커브길에서는 무조건 진입 전에 꼭 충분히 감속을 하도록 하자.
- 위의 문제 때문에 출력에 제한이 생긴다. 급가속시 하중이동으로 인해 뒷바퀴로 무게가 이동하기 때문에 마찰력이 대폭 떨어지면서 앞바퀴가 헛돈다. 덕분에 현대의 자동차 기준 한계점이 300마력 정도이며, 시빅 타입 R이 딱 310마력의 한계점을 제시하고 있다.[6]
- MF나 RF의 경우 가속 시 뒤에 쏠린 무게중심이 더 뒤로 빠져 전륜 접지력이 더 크게 떨어질 수 있다.
- 뒷자리 승차감이 후륜구동보다 떨어진다. 아무리 서스펜션과 시트를 고급스럽고 비싸게 만들고 세팅해도 뒤가 '밀어주는' 후륜구동과 뒤가 '끌려가는' 전륜구동은 기본적으로 물리적 특성 자체가 상이하기 때문에 어쩔 수 없다. 이는 특히 코너링 상황에서 극대화된다.
- 장점 문단에서 기본적으로 오버스티어가 유발되어 스핀의 위험이 강한 후륜구동에 비해 미끄러지거나 눈길 출발 상황에서 더 대처가 쉽고 안전하다고 되어 있지만, 이는 어디까지나 일반적인 운전자의 영역이다. 숙련된 운전자의 경우 카운터 스티어링과 하중이동의 사용으로 미끄러운 노면에서도 코너를 돌아나갈 수 있지만 전륜구동은 구동방식의 특성상 속도가 조금만 과해도 바로 부담을 받은 전륜, 즉 구동륜과 조향륜이 동시에 잠기면서 관성의 법칙에 의해 가던 방향으로 날아간다. 물론 후륜구동도 미숙한 운전자가 과진입할 경우 언더스티어로 날아가는 건 마찬가지지만. 양카들의 코너링 사고사례를 보면 "락 언더스티어"가 무엇인지 제대로 알 수 있다. 조향륜은 코너 방향으로 꺾여있는데 차는 그대로 직선으로 날아와서 가드레일을 찍는다.
- 전륜구동도 과한 브레이킹으로 인한 하중이동 발생이나 노면 이상, 전/후 타이어 그립 차이 등으로 오버스티어가 유발 될 수 있는데, 악셀링으로 컨트롤할 수 있는 후륜구동과 다르게 차량이 어느 정도 돌았다 싶으면 회복이 사실상 거의 불가능하다. [7] 애초에 피쉬테일링이라는 현상 자체가 전후 무게 배분과 더불어 이러한 특성과 연관이 있다.
3. 종류[편집]
3.1. FF[편집]
자세한 내용은 FF(자동차) 문서를 참고하십시오.
3.2. MF[편집]
Mid-ship engine, Front wheel drive
중간(대략 차의 운전대 앞 위치)에 엔진이 있고 앞 바퀴로 구동하는 방식. 구동방식의 비슷함으로인해 대부분의 MF자동차는 FF로 분류되기도 한다.
MF 구동방식의 차는 사브 소네트 1과 르노 5(초기형), 닛산 GT-R LM 니스모가 있다. 이중 GT-R LM 니스모는 FF로 분류되기도 한다.
3.3. RF[편집]
Rear engine, Front wheel drive
뒤쪽에 엔진이 있고 앞의 바퀴로 구동하는 방식. 이 경우 트렁크는 앞 보닛에 위치하게 된다. 하지만 승용차에서는 트렁크라는 수납 공간[8] 이 구동계 배치로 인해 너무나도 줄어드는데다가, 같은 엔진배치에 구동위치만 옮긴 RR 방식에 비해서 이점은 거의 없으므로 전방 공간을 확보할 수 있는 일반적인 자동차에서는 거의 쓰지 않는다.
코닉세그 제메라의 경우 모터가 아닌 내연기관만 따졌을 경우 엔진은 후방에 탑재하고 이 출력은 100퍼센트 전륜으로가므로 RF라 볼 수도 있다. 물론 실제로는 후륜도 모터로 돌아가기때문에 AWD다.
대신 지게차에서 많이 볼 수 있는 구동방식이다. 조종석의 시야와 밸런스 확보를 위해 엔진은 뒤에 두고 후륜이 조향하는 대신 접지력이 크게 걸리는 전륜에서 구동하도록 만들기 때문이다.[9]
넓게 보면 SE-88(대형)도 제설 모드로 운용하는 동안 RF 구동방식이 된다.[10]
궤도형 차량들 중에서 전차, 특히 티거와 M4 셔먼 같은 2차 대전기에 개발된 많은 전차들이 엔진을 차체 뒤쪽에 두고, 추진축으로 이어진 변속기와 기동륜 구동부가 앞쪽에 위치한 RF 구동계를 사용하였다.
이에 대해 장점은
* 무거운 엔진과 변속기, 장갑을 앞뒤에 나눠 배치해서 무게중심을 중앙으로 맞출 수 있으며, 이는 전차의 조종 난이도를 낮춘다.
* 변속기와 엔진의 부피를 앞뒤로 나눌 수 있으므로 포탑을 중앙에 배치하기 용이하다.
* 변속기가 자동화되거나 매우 가벼운 소재로 조작계를 연결하지 않는 한 조종수와 가까이 있을수록 변속기를 조작하는데 힘도 덜들어가고 정확한 변속이 가능하다. 대전기의 기술 수준으로는 양산되어 전장에서 구르는 전차에 들어갈 자동변속기나 경량 조작전달장치를 만들기 힘들었다. [11]
* 궤도 수명이 늘어난다. 구동계를 전륜구동으로 배치하면 궤도를 밀어내는 방향이 중력 방향이기 때문에 위에서는 인장 효과가 생기고 아래에서는 압축효과가 생기는데, 아래는 차체와 지면 사이에 끼어 변형이 덜 일어난다.
* 변속기/엔진만 별도로 졍비하기가 편하다. [12]
다만 공업기술이 발달하면서 차체 후방에 들어갈 파워팩이 개발된 이후로는 RF 방식의 단점 때문에 파워팩이 차체 뒤쪽에 배치된 후륜구동 구성을 주로 사용한다. 특히 현대의 주력 전차들의 경우 RF 구동은 대체로 장점보다 단점이 많기 때문에 MF 또는 FF방식에 가까운 메르카바 전차와 같은 몇몇 예외를 빼면 주로 MR 또는 RR구동만이 쓰인다.
* 현대에는 차체 전면에도 복합장갑을 떡칠하기 때문에[13]
차체 전면에 무게도 많이 실리고 엔진이 들어갈 공간이 없다.* 차체 전면을 경사장갑으로 만들고 조종수 좌석을 배치하면 대출력 엔진이 들어갈 공간이 없다.
* 엔진을 전방에 두어도 구동륜과 연결된 변속기/샤프트가 앞에 있으면 어차피 뚫리면 기동불능이 되기 때문에 엔진 맞은것과 다름이 없다. 대전기에는 변속기 커버에 백수십mm에 경사장갑만 해줘도 동급 전차끼리 충분히 방호가 가능했으나 현대에는 7~800mm도 아슬아슬해지는 추세이다.[14]
RR 레이아웃을 사용하지 않는 예외인 메르카바 전차도 어차피 뚫려서 기동불능이 될거면 엔진까지 앞에 둬서 추가장갑으로 승무원을 보호하고 후방에 추가 공간[15] 을 확보하기 위해 FF 레이아웃을 사용한다.* 엔진에서 변속기까지 이어지는 샤프트가 차체 하단으로 지나가면 전차의 전고가 높아진다.
* 전진시 지면에서 다이렉트로 끌어올리는 RR과 다르게 RF는 처져있던 궤도의 인장과 샤프트의 출력손실 때문에 RR 후륜구동보다 반응속도가 늦다.
* 에너지가 손실되는만큼 연비도 떨어진다.
* 2차대전 후반기부터 전차용 자동변속기 기술의 발달과 공업기술 트렌드의 변화로 모듈화해서 고장나면 통째로 떼어내서 교체하고 정비소에서 정비한 뒤 다른 전차에 싣는 것이 주류가 되어 후방에 엔진과 통합된 자동변속기를 사용한다[16]
.