[RPM]  휠베이스 차이에 따라 차량 운동 성능이 변화할까?

안녕하세요. 박사가 직접 답변하는 Q&A 사이트를 운영하는 운영자입니다. 

오늘은 딥러닝을 이용한 자동차 모니터링을 연구하시는 답변자께서 휠베이스에 따른 차량 운동 성능 변화에 대한 답변을 주신 내용이 있어 공유 드립니다. 휠베이스와 차량 운동성능의 상관 관계가 궁금하신분들이 보시면 좋은 정보가 될 것 같습니다. 

Q. 최근 출시되는 신차들을 보면, 대부분 휠베이스의 길이가 늘어나고 있습니다. 
자동차 커뮤니티의 정보를 보면 휠베이스가 늘어나면 거주공간이 커지고, 직진안정성과 코너링 성능, 승차감 등의 변화를 나타낸다는 얘기가 많은데, 거주공간의 차이가 나타나는 건 간단하게 생각해도 이해가 되지만, 운동 성능이나 승차감에 변화를 주는 원인이 자세하게 설명된 내용이 없어 질문 드립니다. 

자동차에서 운동성능이나 승차감의 변화를 주는 여러 요인이 있겠지만, 실험상 모든 조건(전고, 전폭, 전장, 출력, 서스펜션, 타이어, 노면상태, 온도 등)이 동일한 자동차에서 휠베이스만 차이를 둘 경우 어떤 원리로 휠베이스가 운동성능이나 승차감에 변화를 주는지 궁금합니다. 혹시 이런 얘기들이 전부 근거 없는 얘기일 수도 있을까요?

A. 휠베이스가 늘어나면 차량의 운동성능과 승차감이 변한다는 것이 근거 없는 얘기는 아니라고 생각합니다.

우선 질문에서 세 가지 (직진안정성, 코너링성능 그리고 승차감)을 말씀해주셨는데요, 이 세 가지 모든 것이 좋은쪽으로 변하는 것은 아닙니다. 

먼저 직진안정성 입니다. 직진 안정성을 직진 운동을 할 때 차량의 횡 방향 움직임이 작게 발생할 수록 좋다고 한다면, 휠베이스가 늘어나면 직진안정성이 증가하는 것이 맞습니다. 휠 베이스가 늘어나면, Z축 회전 관성모멘트가 커지고, 이에 따라서 횡방향 힘 대비 횡방향 회전이 작아집니다. 따라서 직진운동을 할 때 외란이나 스티어링 입력이 작용해도 휠베이스가 작은 경우보다는 직진하려는 경향이 강하게 나타나겠죠.

두 번째는 코너링 성능입니다. 코너링 성능은 정의하기 어렵지만, 스티어링 입력 대비해서 차량의 회전이 얼마나 잘 일어나느냐 라고 정의한다면, 코너링 성능은 사실 줄어드는 게 맞습니다. 휠베이스가 아주 긴 대형 버스와 휠베이스가 짧은 경차를 생각해보시면 됩니다. 경차는 스티어링 입력 대비 횡방향 운동이 강하게 나타납니다. 휠베이스가 짧기 때문에 회전반경이 작기 때문이죠. 반면에 대형 버스는 경차와 동일한 골목은 통과한다고 했을 때 회전반경이 더 크기 때문에 아무래도 스티어링 입력을 더 크게 줘야겠죠. 

마지막으로 승차감입니다. 사실 승차감은 타이어와 서스펜션에 영향을 많이 받습니다. 만약 승차감이 직진안정성에서 나타나는 횡방향 흔들림의 적음이라고 생각한다면, 승차감이 좋아진다고 말할 수 있습니다. 그러나 승차감을 수직방향의 운동에서 정의한다면 휠베이스의 변화가 승차감에 크게 영향을 미치지는 않을것으로 생각됩니다.

해당 답변자는 미래자동차공학 석사과정이며, 차량 동역학 및 제어 그리고 머신러닝/딥러닝에 대한 질문을 받고 있습니다.

관련 분야에 궁금한 점이나 팩트체크가 필요하신 분은 사이트(아래 링크 참고)에 질문을 남겨주세요.

내부 답변자가 해결하지 못하는 질문의 경우 관련 연구원, 논문저자 그리고 현업 종사자 분들께 답변을 받을 수 있도록 연결해드리겠습니다.