드라이빙 테크닉 이론 : 타이어의 풋 프린트[tyre foot print]의 이해와 접지력과의 상관관계.[부제:핸들링 #1]

이번 포스팅은 핸들링이 부드러워야 한다는 것에 대한 포스팅에 앞서서 타이어 접지력의 간략한 이해를 돕고자.
포스팅 해봅니다^^;[초보자 용입니다ㅋ]

당연한 이야기겠지만, 타이어와 노면의 접촉면적은 제한 되어 있으며.
이는 정차시에 균일하고 확실하게 되며[좌측의 그림 참조-정차시의 접촉면적]
주행중에는 속도와, 주행 특성[항속,제동,가속등]에 따라서 그 면적과
하중 분포도가 변하게 됩니다.
이는 즉각적으로 접지력에 영향을 미치게 되며, 접지면적의 증감에 따라서
실질적으로 접지력 총합이 순식간에 바뀌지는 않으나.
타이어의 온도증가로 인해 마찰력이 감소할수있는 계기가 될수있으므로 이는 중요한 요인이 됩니다.

짧게 정리하자면, 타이어의 접촉면을 최대한 유지시키는 것이 관건이며, 이는 네바퀴 모두에 해당한다는것!

참고로 타이어의 지면과의 마찰력은 마찰계수와 축방향하중의 곱으로 계산이 되는데..
마찰계수라는 것은 지면과 타이어가 마찰하는 그 마찰값을 말하는 것이고, 축방향 하중이라는 것은
차중과 공기역학적인 특성에 의해 만들어지는 유체 역학적인 하향력[down force]을 포함하며,
이는 네바퀴에 고르게 분산되는것이 이상적이나, 차량의 가감속에 의해 발생되는
스쿼트[서스펜션이 들리며 하중이 감소하는 경우-요컨데 차량의 급 가속시 앞 바퀴가 들리는경우]나
노즈 다이브[제동시 하중이 앞으로 항하여 차의 전방이 가라앉고 뒤쪽이 들리는 현상]와 같은 움직임으로 인해
극단적인 하중이 이동되며 축하중의 분포가 바뀌기도 하며,
이때문에 실질적인 타이어의 접촉면적[풋프린트]는 앞,뒤 바퀴가 동일 하지만, 실질적인 축하중의 변화로
접지력 상실-극대화[...를 넘어서 마찰능력 상실]까지 일어날수도있음을 이해 하셔야 합니다^^
코너링중 원심력[횡G어쩌고 많지만 패스..ㅋ]에 의해서 코너 바깥쪽으로 하중이 쏠리게 되기도 합니다.

간단하게 생각하면 축방향 하중이 늘어나게 되고, 마찰값이 높은 타이어를 사용하게 된다면 접지력은 늘어야 하는데.
사실 타이어 구성 성분에 의한 이유로 이는 현실세계에서는 다소 불가능한 이야기 입니다.
향후 새로운 타이어의 성분이 발명이 되거나, 타이어의 온도를 낮출수 있는 혁신적인 기술이 개발된다면.
이점에 대한 새로운 해결책을 찾을수는 있을지도 모르죠^^

일단 타이어의 마찰계수는 낮은온도보다 높은 온도에서 그 값이 비례하여 상승하지만,
일정이상의 한계를 넘어서면서 부터는 반대로 하강하게 됩니다.
이때 이론적으로는 더 많은 하중[혹은 하향력]을 가하게 되면 접지력을 얻을수 있을거라 생각할수 있으나,
실제로는 마찰계수의 감소의 원인 온도 상승을 부추기게 되어 되려 접지력 감소에 마이너스 적인 측면을 부각 합니다.

또한 타이어는 그 특성상 탄성체 이고 그 형태를 유지하기 위해서는 내부의 기체[공기or질소]를 이용하기에
이 내부의 공기압에 따라서도 그 특성을 제대로 살리거나 그러지 못할수도 있는 여지가 있습니다.

좌측의 그림은 타이어의 공기압에 따른 접촉면적의 차이를
간략하게 나타낸 그림 입니다.[출처www.google.com검색]

세가지 그림중 맨 왼쪽은 적당한양의 공기압 상태.
가운데는 공기압이 부족한 상태,마지막은 공기압이 과다한 상태.
그림을 보게되면 .
최적의 공기압 상태에서는 타이어의 접촉면이 최고조에 이르고,
적거나,많을때는 그렇지 않음을 알수있습니다.
실제로는 공기압이 아주 적어도 접촉면이 지나치게 넓어지기도 합니다^^;

이렇게 타이어의 공기압 역시 타이어의 접촉면[궁극적으로 접지력 유지에 필수요소]의 변화를 나타낼수 있고,
주행중 타이어 공기압의 상승에 따라서 변화 될수있음을 인지하고,
스포츠 드라이빙을 즐기는 사람이라면 별것 아닌것으로 생각할수있는 공기압에 민감해야 합니다^^;

그리고...

좌측의 그림은 타이어의 사이드월의 변화로인한 중심축의 이동을 표시한 그림 입니다.
[출처:www.google.com검색] 좌측의 그림에서 회색 점선은 타이어 접촉면의 중심축을 가르키며,
오른쪽의 검은 점선은 휠자체의 중심선을 가르키고 있습니다. 정차시와 같은 안정단계에서는
두개의 선이 일치하게 됩니다만, 좌측의 그림은 코너링시 횡G[축방향 하중]의 발생으로 인해서
타이어의 사이드월이 제 성능을 내지 못하고 밀려나게 되는것을 알려주고 있습니다.
이보다 더 심하게 되면 타이어의 사이드월과 접지면의 중간부분인 숄더 부분을 넘어
사이드월까지 지면에 접지하게 되고, 타이어의 트래드 부분처럼 접지력을 내지 못하는
 사이드월이 노면에 닿게 되면 차량은 밀려나게 되겠지요^^;
결국 이 경우에는 접지를 제대로 못하게 되어 버리고, 최악의 경우 눌렸던 타이어가 순간 탄성적으로 펴지면서
일종의 스프링역활로 차량의 자세 제어를 흐트러 트리기도 합니다.
물론, 이 처럼 사이드월이 눌려 변형을 일으키게되면 타이어 트래드[접지면]부분의 하중 분포가 심각하게 바뀌어
제대로된 접지력을 보일수도 없게 되고요^^

자.... 여기까지 아주 간단하게 타이어의 공기압,접촉면,사이드월등에 따른 ..
타이어의 접지력 유지에 대한 것을 설명하였습니다^^;
정말 깊게 설명하곤 싶지만,...저 역시 지식이 미천한 관계로 여기서 바닥을 보입니다..ㅋㅋ

그럼 다음 단계...

제가 타이어의 접지력의 변화나,유지측면에 대해서 설명을 한것은 바로 이 타이어가 핸들링에서 가장 중요한
물리적인 작용을 하기 때문 입니다.

핸들링은 사람의 손을 통해 핸들과 방향 조정기구[랙엔 피니언 방식이 흔하죠^^;]을 통해이루어지지만..
결과적으로 노면에 직접적으로 전달을 하는건 역시...타이어...타이어 이기 때문입니다^^;

흔히 하이그립 타이어를 사용하게 되거나, 강화된 S-way 바,좀더 탄력적으로 바디튠된 차량을 처음 접하면
공통적인 의견을 말하게 됩니다.

바로 "핸들이 무거워졌다!" 이건 사실 어지간히 감각이 둔한 사람도 쉽게 눈치챌수있고,
이렇게 무거워진 핸들덕분에 불만을 토로하는 경우도 종종 발생되곤 합니다.ㅋ

하지만 이 무거운 핸들링은 접지력의 증가나 혹은 접지력을 최대한 효율적으로 활용하고 있을때 발생되는 현상이지요^^;
이는 다른 관점...즉 핸들링에서 본다면 좀더 미끄러짐 없는 안정적인 핸들링이 가능하다는 것입니다^^;

좀더 쉽게 예를 들자면, 비내린 운동장에서 차를 내달려 볼때를 가정 합니다.
일단 길이 미끄럽기에 가-감속이 제대로 되지 않는다는걸 아실겁니다.[악셀을 밟아야 계기판 속도만 올라가지 gps는 거북이죠.ㅋ]
그럼 조향을 해볼까요?
속도를 올려 달리다가 비내린 운동장에서 핸들을 틀어도 차량은 그대로 직진을 할뿐 방향을 전환하지는 않습니다.

정확하게 언더스티어라고 볼수있습니다만, 이경우 좀더 잘난척을 보태서 이야기 하자면,..
노면의 마찰값[뮤]이 낮아져 전륜의 슬립앵글[slip angle]가 극대화되어 벌어진 현상이다!!
↑팔짱끼고 이렇게 4가지 없이 웃으며 말할수있다면 당신은 이미 전문가.??-_-ㅋㅋ

하지만, 제가 하고싶은 말은 그것이 아닙니다^^; 

"그 미끌어지는 순간에 핸들이 가볍다!!" <-여기서 밑줄 쫙!!ㅋ
바로 그것입니다^^;;; 핸들이 가벼워 진다는것... 그것은 접지력이 상실되거나, 하강했다는 이야기 입니다.

반대로 위에 언급했듯 핸들이 무거워진다는 것은 접지력이 증가했거나,혹은 타이어의 접지력을 제대로 사용할수 있다는 것이지요.
이게 생각외로 중요한 내용인데.

하중의 이동을 제대로 해서 조향륜에 축방향 하중을 제대로 걸지 않는 다면 핸들링은 가볍게 된다는 것입니다.
이는즉 슬립앵글 증가의 기회가 되어 핸들링을 망칠수있다는 것이지요.

다음 기회에....
핸들링 #2에서 이어가겠습니다.

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드라이빙 테크닉 : 핸들 잡는 방법에 대하여 10시 10분법과 9시 15분 법에 대한 간략한 생각.

사람마다 핸들을 잡는 방법이 제 각각 입니다.[방법의 차이로 실력을 언급할수는 없다고 생각 합니다^^;]
어떤이는 한손으로 잡고 어떤이는 두손으로 잡기도 하지요... 사실 무엇이 왜?,어떻게 좋은지에 대해서는 사람마다 의견이 분분합니다.

하지만..일반적으로 말하는 스포츠 드라이빙에서는 양손 핸들링이 기본이며..
그 기본이 되는 핸들 잡는 법에도 몇가지 다른 이론이 존재 합니다.
9시 15분이라고 해서 핸들의 정확히 좌-우를 잡는 방법이 있고, 그보다 조금 위쪽 부분을 잡는 10시10분 파지법(핸들 잡는법)이 있지요.
[7시25분-8시20분이라고 해서 아래를 잡는 방법도 있지만 스포츠 드라이빙과는 관계가 없는 편안한 방법이기에 논외로 합니다^^;;]

제 경우는 상황에 따라 두가지 파지법을 혼용하여 사용합니다.

흔히 말하는 9시 15분 핸들링에서 핸들을 잡는 방법.
핸들을 좌,우로 이등분 했다고 치고 이야기를 하면 가장 효율적으로
좌-우 핸들을 분배할수 있으므로 세밀하고,정교한 핸들링이 가능한 자세 입니다.
실질적으로 대부분의 스포츠 드라이버의 경우 이러한 핸들링을 하고 있습니다.

가장 FM에 가까운 자세라고 할까요 ??
하지만 이는 기어 변속시or한손 핸들링 시에 갑작스런 노면의 변화나 도로의 갑작스러운
돌발 상황에서 순간적인 반응에 문제가 될수가 있습니다.[핸들을 다시 고쳐 잡는 경우]

좌측손 기준으로 시계방향으로는 자유롭게 움직임이 가능하나 반 시계 방향으로의 움직임이 상당히 제한 된다는 단점이 있지요
이에 대한 생각은 개개인이 틀릴수 있고,전혀 다르게 받아드릴수도 있는 문제라고 생각하지만, 그 근본에 대한 생각을 위해서^^.

제 경우 코스를 잘 알지 못하는 지역이나 의도적으로 리어를 슬라이드 시킬때.
핸들을 10시 10분 방향으로 파지합니다[좌측의 사진처럼 좌-우를 잡게 됨]
이럴경우 위의 9시15분과는 반대되는 이유로
양손 모두 비교적 자유스럽게 되며 순간 반응 속도도 확실히 뛰어 납니다.

하지만, 이도 당연(?)하게도 문제점을 가지게 되는데
손이 위로 향하게 된만큼 피로가 쉽게 오게 되며,과조작의 위험성이 존재 합니다.
순간적으로 불필요하게 커다란 조향을 하는 경우가 발생된다는 것이지요^^;;
어찌보면 상당히 위험한 것으로 인식될수도 있지만, 이러한 단점이 존재 하지요.
하지만, 위에 언급했듯 순간적인 조향각과 반응속도가 빠른 장점을 가지기에
노면에 대해 예측이 불가능하거나 초행길인 경우에 적합한 파지법입니다.
물론, 기본적으로 핸들링에 대해 많은 연습을 한 이후의 이야기겠지요^^;

두가지 핸들링에 익숙해지고 코스자체의 이해도가 올라갈수록 새로운 테크닉의 세계가 열리고 좀더 빠르게..안전하게..
코너링을 즐길수 있게 됩니다...별것 아닌것 같지만 한번 생각해 보시길..

가령 예를 들어 한적한 교외를 달리다 갑자기 튀어나온 사람이나 코너 뒤에 정차해 있는 차량을 피할때 
설상 가상으로 한손은 애인과 손을 잡고 있다거나, 주행과 관계 없는 불필요한 행동을 하고 있을때는 
분명 핸들의 윗부분을 잡고 있는 경우가 좀더 빠르고, 안전하게 위험 상황을 피해갈 확률이 높아지는것이죠^^;

간단하게 던져 보는 글입니다.

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베스트 모터링[2009] 긴급 회피기동 테스트 영상.

급제동후 긴급 회피 기동 테스트는 참 중요하다고 생각합니다.
실제 긴급 상황 발생시 단순 제동만으로는 위험에서 벗어날수 없는 경우가 많습니다.
ABS시스템이 존재 하는 이유도 바로 이러한 영향이 크다고 볼수 있지요.
베스트 모터링에서 테스트한 영상입니다.
차종은 S2000,Fairlady Z,Cayman S,135I 이고요.
단순히 이 테스트 만으로 성능을 논할수는 없지만, 개인적으로는 참 중요한 요소라고 생각합니다^^;

개인적으로 이영상을 올린 이유는 차량의 성능을 논하기 보다,
이러한 연습을 운전 면허 시험과정에 넣었으면 해서...^^;

단순히 차를 움직일수 있다고 운전이라고 생각하지 않기때문입니다.
이러한 안전 관련 기술도 충분히 수반되어야 한다고 생각합니다.
차는 달리는것보다 서는것이 더 중요하고 어렵기 때문이지요.

악셀 밟고 빨리 직진하는건 누구나 할수 있지만, 제동을 올바르게 하고 핸들링을 완벽하게 하는건
정말 어려운 일이기 때문입니다.
제가 와인딩을 좋아하고 드래그를 싫어하는 이유도 여기서 기인하는데.

단순함을 넘어선 컨트롤 기술이 중요하다고 생각하는 사람이라서요^^;

내맘대로 슬라럼[때론 진정한 뻘짓이 그립다!!]

뻘짓이란?:쓸데 없는 헛짓을 하여 시간을 때우다 ..........뭐 그런 비속어....ㅋㅋ

직선구간만 무려 1.2km에 빛나는 도로 공사 구간에서 참 많은 놀이?를 했었지요.
자동차의 스핀,흔히 J턴이라 불리는(유턴할때 써먹는 기술)등...

가장 미친짓으로 손꼽히는것은 바로 후진으로 퓨얼컷걸리게 주행 했던것.
정확하지는 않지만(정말 무섭다!) 대략 후진으로 50km/h가까이 나오는것 같습니다.
체감속도는 전진 200km/h는 아무것도 아닙니다.
조금 과장시키면 300km/h로 초고속 질주해도 후진이 더 무섭습니다 -_-;

그외에도 200km/h에서 정지까지 풀브레이킹 같은 위험(?)한걸 연습하곤했죠.^^
제 블로그를 열심히 읽어보신 분들은 아시겠지만.

이 블로그의 쥔장은 제정신은 아니라고 볼수 있습니다..ㅋ

참고로 말씀드리자면, 미개통 도로도 종류가 있다고 볼수 있습니다.
무슨 말인고 하니, 미개통 도로라도 이미 모든 공사가 끝난 도로에서의
장난질은 절대로 용납이 안된다는 말입니다.
국내 아스팔트는 흔히 78이라고 하는 거친 아스콘과 그 위에 마감 처리하는
467이라는것이 있습니다. 467포설이후 마무리로 다지고, 거기에 차선을 새기는.
라인마킹작업이 끝남과 동시에 도로는 개통입니다^^;
그런도로에서는 절대 장난 치면 안되죠.(라인마킹한거 버리면 안되죠^^;)

전 제가 도로 만드는 일을 했었기 때문에 현장에서 눈만오면 이런짓을 하며 몇년의
시간을 보냈답니다^^;; 자동차 매니아에겐 꿈같은 직업일지도..ㅋ(그만뒀음 ㄷㄷ)

잡설이 길었네요 -_-;(이야기가 가끔 딴데로 새는경우임..ㅋ)

아래 영상은 한참 개념 잡아가던중 친구 녀석과 연습할적의 영상입니다. 

보다시피 저당시의 케이군은 아주 허접합니다.ㅋ(실은 지금도 별반 다르진 않죠.ㅋ)
당시 서스펜션이 TNP의 하드타입(스트록은 긴편)에 F9,R7kg이었는데.
타이어가 쌩뚱맞게 205-55-16의 H411(OEM)여서 스티어링이 잠기는 현상이 있었는데.
그에 대한건 향후에 다시 언급하도록 하지요.^^;

저런 경험 하나 하나가 쌓여 소중한 지식이 된다는것엔 확신하고 있습니다^^;

잘못된 핸들링 습관에 의한 언더스티어 발생 참고 영상.[2006년]

영상에 보면 분명 코너 탈출 가속은 별로 신경 쓰지 않고,
단순히 코너 초입에서 약간 오버 스피드로,
적정 속도로 감속하지 않은 상태에서 라인을 인으로 진입하여
과격한 핸들링으로 언더스티어를 발생 감속을 유도하는 주행이다.
[이는 슬립앵글의 증가이며, 핸들을 더 꺽어도 미끌어지기만 할뿐 방향전환이 안된다.]



잘 보면 코너 진입전 충분한 감속과 rpm보상을 통해서 slow in - fast out이 충분히
가능한 상황인데 코너 진입전 핸들을 더 꺽기 위해서(핸들의 파이수가 큰 차량은 응용해볼만함)
핸들을 파지한 손을 이동한다,

진입 속도를 조금더 늦추고 앞 바퀴에 접지력을 느끼면서
라인을 좀더 바깥에서 안으로 파고드는 정석대로 운전을 했다면 저런 속도에서 스키드음은 전혀 없었을것이며,
불필요한 출력 손실도 없었을 것이다.

그야 말로 아무것도 모르던 때의 주행 모습.

지금생각해보면 정말 안좋은 주행법 같다(차에 무리도 가고,소모품도 금방 교체 해야 하니.)
차라리, 좀더 고속& 안쪽 라인으로 붙여서 핸드 브레이크를 이용하여 능동적인 슬라이드를 하는게
좀더 재미있었을거란 생각이지만, 저당시에는 그런건 꿈도 못꿨던것 같다.^^