[비즈월드] 연간 시장 규모가 4조원에 육박하고 관련 종사자만 5만여 명에 달하는 산업이 있다. 바로 자동차 튜닝이다. (관련 기사 비즈월드 11월 2일 자 [튜닝산업 돋보기Ⅰ] 자동차 애프터마켓 원동력 튜닝 “아직도 갈길 멀어”)

자동차 튜닝은 크게 3가지로 나눈다. ▲차량 구조를 변경하는 것을 ‘빌드업’ ▲출력을 높이는 ‘튠업’ ▲외부를 개성에 맞게 변경하는 ‘드레스업 튜닝’ 등이다.

자동차 마니아들이 튜닝을 하는 이유는 성능개선과 차량의 외부나 내부를 색다르게 꾸미기 위해서다.

특히 안전성이나 승차감을 향상 시키고 연비를 높일 수 있다면 차량 소유자면 누구나 한 번쯤 해 보고 싶은 것이 바로 튜닝이다.

이런 가운데 최근 자동차의 주행 능력과 출력 향상은 물론 특정 부품의 수명을 늘려 차량 소유자의 주머니 생각한 특허 적용 제품이 선보여 눈길을 끌고 있다.

“본 발명은 차량의 서브프레임과 파워트레인에 연결되는 롤 로드를 기능을 보완함으로써 파워트레인의 변위 제어 및 진동 감쇄를 더욱 향상시켜 주행능 및 출력 향상을 도모하며, 롤 로드의 사용 수명을 연장할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 차량의 롤 로드용 튜닝 장치에 관한 것이다.”

자동차 부품 전문 제조업체 '머피아'의 손계동 대표가 2020년 2월 21일 출원(출원번호 제1020200021610호)해 올해 3월 30일 등록(등록번호 제102235929호)을 받은 ‘차량의 롤 로드용 튜닝 장치’라는 명칭의 특허에 대한 요약 설명문이다.

승용차량들은 프레임바디를 대신해 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크 바디를 주로 사용한다. 

모노코크 바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.  

따라서 모노코크 바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착된다. 

이런 구조는 엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜 기어가 통합적으로 결합해 구성된 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌 때 충격을 분산하기 위해 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

이때 서브프레임은 차량의 출력 및 크기에 따라서 여러 형태로 제조되기도 하지만 고배기량의 고토크 엔진을 갖는 파워트레인은 네 개의 바(bar)가 사각형상을 이루도록 결합된 ‘#’모양의 서브프레임이 사용되는 것이 일반적이다.

서브프레임에 장착되는 롤 로드는 차량에는 차체에 고정되고 조향장치가 장착될 수 있는 판(plate) 모양으로 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등이 연결될 수 있도록 형성된 서브프레임이 일반적으로 장착된다.

이런 판 모양의 서브프레임이 적용된 차량은 차체의 양측에서 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 각각 장착되어 파워트레인의 하중을 지지하되, 서브프레임의 장착된 롤 로드는 파워트레인의 변위(displacement) 제어 및 진동 감쇠를 분담한다.

이런 롤 로드는 파워트레인에 연결되는 링이 형성되고, 링에서 후방으로 연장되는 로드 타입의 바디가 있다.

바디의 후방에는 삽입관이 연장되는데, 삽입관과 바디의 연결부에는 상방으로 개방된 홈이 있게 된다. 또 삽입관이 끼워지는 전방 인슐레이터가 구성되고 인슐레이터의 후방에 배치되도록 삽입관이 끼워지는 것으로서 서브프레임에 고정되는 마운팅 부재가 구성된다.

또 마운팅부재의 후방에 배치되도록 삽입관이 끼워지는 후방 인슐레이터가 구성되고, 후방 인슐레이터의 후방에 배치되도록 삽입관이 끼워지는 스토퍼가 구성된다. 스토퍼의 후방을 커버하는 엔드플레이트가 구성되는데 여기에 관통홀이 형성된다.

롤 로드는 후방 인슐레이터와 스토퍼의 이중 구조를 포함해 후방 인슐레이터를 스토퍼보다 연질의 것을 사용해 댐핑이 가능하도록 하고, 스토퍼는 엔드플레이트와 후방 인슐레이터 사이에서 후방 인슐레이터가 엔드플레이트에 의해서 마모되는 현상이 방지되도록 한다.

그러나 이런 구조의 스토퍼는 경량의 고무재로 제조돼 차량의 진동에 의해 쉽게 회동하는 문제점이 있었다. 반면 엔드플레이트는 주로 강재이므로 중량에 의해서 회동하는 현상은 발생하지 않는다. 그러나 이 경우 후방 인슐레이터와 스토퍼의 접촉면적이 감소하게 되므로 댐퍼효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이런 점을 해결하기 위해서 엔드플레이트와 스토퍼는 접착제로 부착해 구성하는데, 이로 인해서 작업이 번거롭고 접착제가 응고할 때까지 기다려야 하므로 조립 시간이 지연되는 불편한 점도 있었다.

게다가 롤 로드는 차량의 출발 때 또는 급가속 및 기어 변속 때 발생하는 진동과 과도 변위로 인해 그 롤 로드의 인슐레이터에 계속적인 기계적 스트레스로 작용하게 된다. 

갑작스러운 하중 발생이 더 빈번히 발생하는 후방인슐레이터는 엔드플레이트의 마찰과 가압에 따른 마모 및 파손이 발생해 파워트레인의 변위 제어 및 진동 감쇄 기능을 제대로 실행하지 못하며, 이는 롤 로드의 기능 손실로 인해 차량의 주행능력과 출력을 저하시켰다.

이를 해결한 것이 이번에 새로 특허를 등록받은 튜닝 장치이다.

손계동 대표는 특허가 적용된 센터파워링크 제품은 차량의 서브프레임과 파워트레인(엔진과 미션)에 연결되는 롤 로드(Roll Rod)의 기능을 보완함으로써 파워트레인의 변위 제어와 진동 감쇄를 더욱 향상시켜 주행능력과 출력 향상, 롤 로드의 사용 수명을 연장 등을 시켜준다고 설명했다. 

여기서 롤 로드는 엔진마운트(engine mount) 중 하나로 엔진과 미션의 무게를 지탱하기 위해 차체와 엔진 사이에 설치되어 차량 주행 때 엔진 토크 변화에 따른 파워트레인의 좌우 흔들림, 공회전 상태에서 차량의 진동 등을 제어하는 부품이다. 

차량에서 엔진마운트를 설치하는 이유는 주행‧변속 상황에서 발생하는 엔진과 미션의 움직임을 억제해 승차감을 개선하는 데 있다.

엔진마운트에 문제가 생기면 차량에 평소보다 큰 진동이 발생하게 된다. 또 기어를 R 또는 D모드로 변속하면 큰 변속기의 진동이 발생하고, 주행 중 급가속 상황에서 엔진의 움직임이 차체로 전달되는 것을 차체와 핸들 그리고 시트에서도 느끼게 된다. 정숙성이 크게 떨어지는 것이다.

또 일부 차량에서는 고장이나 부품의 수명에 문제가 아님에도 차량의 구조‧부품 등의 한계로 큰 진동이 발생해 주행 성능과 승차감을 감소시키게 된다.

새로 출시된 마피아의 센터파워링크는 파워트레인의 좌우 및 상하 움직임을 제어해 롤 로드의 부족한 성능을 보완‧향상시켜 준다고 업체 측은 설명했다, 특히 순정 상태의 부품을 튜닝용 부품으로 교체하는 것이 아니고 롤 로드에 볼트‧너트 체결만으로 차량의 주행 및 승차감 등의 성능을 개선시켜 경제성까지 갖췄다. 

해당 센터파워링크를 장착하면 차량 출발 상황에서 발생하는 진동과 충격을 크게 낮출 수 있다고 한다. 이와 함께 급가속과 기어변속 때 발생하는 진동과 변속충격도 잡아주고, 엔진과 미션에서 발생하는 진동‧소음의 감소와 변속 시점이 일부 빨라지는 효과 등을 체감할 수 있다고 업체 측은 강조했다.  

게다가 노면의 요철과 방지턱 등을 주행할 때 발생하는 파워트레인의 갑작스러운 움직임을 억제해 승차감이 향상되며 파워트레인의 움직임을 억제하면서 절약되는 엔진 회전수와 빨라진 변속 시점으로 인해 연비 향상에도 도움을 주는 것으로 알려졌다.

한편 손계동 대표는 해당 특허를 포함해 총 29건의 특허를 출원해 현재 24건을 보유하고 있으며 디자인권 38건, 상표권 11건 등을 보유하고 있다.

[비즈월드=정영일 기자 / zprki@bizwnews.com, 손진석 기자 / son76153@empas.com]