이번 시간에는 신형 아반떼가 제안하는 승차감과 조향감, NVH에 관해 이야기해볼까요? 오랜만에 만난 이의 외모가 바뀌었다면 누구나 알아채기 쉽지만, 이전보다 아는 것이 많아졌다거나, 목소리가 달라졌다면 대화를 통해서만 바뀐 것을 알아낼 수 있죠. 자동차도 마찬가지. 디자인이 외모라면 R&H는 두뇌, NVH는 목소리에 가까울 것입니다. 한층 똑똑해진 신형 아반떼의 R&H와 더 새로워진 NVH를 알아보시기 바랍니다. 직접 만났을 때에는 분명, 운전자에게 드라이빙의 새로운 맛을 선사할 부분입니다.


신형 아반떼 서스펜션


샤시 지오메트리 최적화로 민첩하고 정밀한 조향감을 구현하다 


승차감과 조향감은 운전의 재미를 느끼게 하는 제1의 요소입니다. 이 두 가지는 마치 시소처럼 상충하는 면이 있어 균형을 잡는 것이 중요합니다. 신형 아반떼는 샤시 지오메트리를 변경하는 근본적인 혁신을 통해 조향감과 승차감을 동시에 개선하였죠. 

사람이 걸을 때 내딛는 발의 위치에 영향을 받아 생기는 안짱걸음, 팔자걸음처럼 잘못된 걸음걸이는 몸 전체의 체형을 틀어지게 합니다. 자동차 역시 타이어와 차체의 연결 각도와 모양에 따라 차량 전체의 성능이 달라지죠. 이를 지오메트리라고 부릅니다. 전륜의 경우 최적화된 지오메트리 배치는 타이로드가 휠 중심과 일직선이 되어 순수하게 조향으로 미는 힘만 작용하도록 배치하는 것인데, 기존 다른 부품들의 위치와 같이 다양한 요인으로 인하여 꺾임각이 발생합니다. 꺾임각이 생기면 다른 방향으로 발생한 여분의 힘이 조향 성능에 좋지 않은 영향을 미치는 반작용을 일으킵니다. 


지오메트리


신형 아반떼는 전륜 타이로드 위치를 꺾임각이 최대한 축소할 수 있는 곳으로 조정하였습니다. 이를 통해 순수하게 조향 쪽으로 미는 힘만 작용하여 R&H 성능에 부정적인 영향을 주는 여분의 힘이 발생하는 것을 방지했습니다. 또한, 후륜 쇽업소버 직립화를 통해 바퀴 휠 거동의 정확도를 높이고 쇽업소버의 효율이 높아질 수 있도록 조치해 댐핑감(충격흡수)도 개선되었습니다. 이러한 개선을 통해 하체에서 들어오는 느낌이 보다 예민해졌으며 센터에서의 반응성도 좋아졌습니다. 이를 통해 노면에서의 피드백이 더 신속히 이뤄지게 되어 약간의 수정조타로 원하는 방향으로 나아가는 정교한 주행이 가능하게 되었습니다. 이는 차와 운전자가 한몸이 되어 도로의 피드백을 받으며 도로의 중심으로 주행하고 있다는 감각이 명확해져 직진 주행이 편하다는 느낌을 받을 수 있게 됩니다.



환골탈태, 작은 부품 하나도 새롭게 설계하다 


R&H 초기성능을 결정하는 것이 지오메트리라면 그 후에 지오메트리의 성능을 100% 낼 수 있게 하는 것은 부품입니다. 신형 아반떼는 기존에 선보였던 차량들에서 성능과 품질을 더욱 개선한 부품들을 대폭 적용하였습니다. 성능 향상을 위해 해당 부품들을 최적화하고 고성능 부품을 신규 적용하였죠. 또한, 고무부시와 같은 작은 부품 하나도 차량에 미치는 영향에 따라 새롭게 개발하였습니다. 


MDPS개선 인포그라프



스티어링 기어비를 키워 빠른 응답성을 구현하다 


편안하고 부드러운 주행을 선호하는 운전자가 대부분이었던 패밀리카 고객층에도 유럽 차량의 인기와 함께 스티어링의 빠른 응답성과 피드백을 원하는 고객들의 수가 빠르게 증가하고 있습니다. 이런 트렌드 변화에 맞춰 아반떼의 스티어링을 담당한 개발자들은 빠른 응답성을 확보하기 위해 기어비를 높이는 방안을 제안했는데요. 기어비를 높이기 위해선 MDPS 모터의 용량을 높여야 하는데 일반적으로 모터의 용량과 크기는 비례 관계에 있기 때문에 한정된 공간을 포함한 여러 제약 조건들로 변경이 어려운 상황이었습니다. 하지만 개발자들은 기존 모델 대비 모터 크기는 줄이면서 더 큰 출력을 내도록 개발해야 하는 기술적인 모순을 극복하며 기어비 향상을 이끌어냈습니다.


신형아반떼 렌더링 이미지


한편 개발자들은 핸들 조작감을 향상시키기 위해 다양한 노력을 기울였습니다. 보통 MDPS와 스티어링 기어를 강하게 고정하면 마찰력이 커져 핸들을 돌리는 데 힘이 많이 들어가고 복원력이 떨어져 운전자가 핸들 조작감에 불만을 느끼게 됩니다. 반대로 마찰력을 줄이면 핸들 조작감은 부드러워지지만 느슨하게 고정됩니다. 이 경우 주행 중 험로를 지날 때 스티어링이 흔들려 이음 및 소음이 발생합니다. 조향 개발자들은 수십 차례의 실차 테스트를 진행하며 마찰력 저감과 이음 및 소음 개선 두 가지가 양립할 수 있는 근본적인 해결책을 마련하여 두 가지 측면에서 모두 강건한 시스템을 개발할 수 있었습니다. 여기에 기존 16비트 ECU를 32비트 ECU로 업그레이드시키고 새로운 제어 로직을 더해 응답성 향상과 함께 조타 균일감도 개선했습니다. 

이러한 성능개선 결과는 일반적인 주행상황보다 위기 상황에서 더욱 빛을 발합니다. 신형 아반떼는 고속으로 선회로를 빠져나와야 하거나 민첩한 긴급 조타가 필요할 때 운전자에게 이전 모델보다 더욱 발전된 안정감과 응답성을 선사할 수 있게 되었죠.



개선과 튜닝을 동시에! 근본적인 소음 원인을 해결하다


준중형 세단과 대형 세단을 구분하는 가장 쉬운 방법은 차의 크기라 할 수 있지만 크기만큼이나 상위 차종과 차이가 많이 나는 성능은 NVH, 즉 소음과 진동입니다. 차량소음은 주행 중 노면, 바람 등 외부 환경에 의해 발생하는 로드/윈드 노이즈와 엔진, 배기계 등에 기인하는 부밍/고주파 소음과 같은 가속음으로 구분되는데요. 신형 아반떼는 로드 노이즈와 가속 고주파음을 근본적 개선하여 정숙성 측면에서 우수한 성능을 확보했습니다.

신형 아반떼 프로젝트가 시작되면서 NVH를 담당한 연구원의 목적은 뚜렷했습니다. 

첫 번째, ‘로드 노이즈를 명확히 개선할 것’ 

두 번째, 엔진의 비정상적인 고주파 소음을 개선, 가속할 때 rpm의 변화에 맞춰 선형적으로 엔진 소리가 실내로 들릴 수 있도록 ‘NVH를 최적으로 튜닝할 것’ 


NVH 소음경로를 찾는 이미지

 [NVH는 소음 경로 찾기 싸움]


“일반적으로 어디서 소음이 발생하는지 알았다면 그 문제의 50%는 해결된 것과 같습니다”라는 NVH 담당 개발자의 말처럼 NVH 성능 구현은 소리가 어디서 발생하고 어떻게 전달되는지 알아내는 것에서 시작합니다. 과거 소음전달경로에 대한 이해가 부족할 때에는 흡차음재를 적용하고, 차체판넬 두께를 높이는 형태로 개선을 추구했었는데요. 현재는 현대자동차만의 기술력을 활용한 전달경로 분석으로 명확히 소음 경로를 분석하고 소음 발생지점을 찾아 최적의 해결방안을 적용하는 방법으로 개발이 진행됩니다. 이론적으로는 간단해 보이지만 실제로 소음전달경로를 분석하는 일은 대단히 어려운 일입니다. 같은 주파수의 소음도 발생원 및 전달경로가 매우 다양하기 때문인데요. 예를 들어 저속 발진 부밍음은 엔진, 구동계, 배기계 등 다양한 소음원이 있고, 차체 루프, 글라스 등 다양한 판넬을 통해서 전달되므로 정확한 전달경로를 찾기란 쉽지 않은 일입니다. 이를 위해 현대자동차는 외부소음이 차단된 실내 연구실(무향실)에서 실제 차량 주행 환경을 재현하고 차에서 발생하는 작음 소음까지 소음원 및 전달경로를 찾아내는 최신 연구설비를 활용하고 있습니다. 



소음 발생 유형에 따라 맞춤형 처방을 적용하다 


신형 아반떼는 위와 같이 찾아낸 소음의 원인 특성에 따라 최적의 솔루션을 적용했습니다. 가장 효과적인 방법은 저주파 부밍음 소재의 두께를 키워 강성을 높이는 방법입니다. 개발 초기 경로 분석을 통해 발견된 엔진→엔진 마운트→사이드 멤버를 통해 많은 진동이 올라오는 경로를 관련 부위의 부품 전체 두께를 키워 해결했다면, 신형 아반떼에서는 사이드 멤버 주변 구조물의 결합 강성을 중점적으로 강화하여 중량 증가를 최소화하면서 타 성능과 조화롭게 성능향상을 구현했습니다. 

이 밖에도 대시판넬 홀면적을 줄여 엔진룸에서 들어오는 소음을 최소화했고, 리어환기홀 흡음성능을 높여 바람은 외부로 원활하게 빠지되 소음은 들어오지 않도록 개선했습니다. 또한, 기존에는 차체판넬 전체에 균일하게 부착하던 제진패드도 정밀한 분석을 통해 기여도가 없는 부분을 삭제하고 기여도가 높은 부분은 보강하는 방법을 적용했습니다. 그렇게 거친 노면을 지날 때 발생하는 소음을 효율적으로 감소시켰습니다.


차체 강성 프로세스



기초 성능 레벨업을 위해 신시스템을 도입하다 


신형 아반떼는 주행 기본성능을 높이기 위해 과거 20여 년 동안 지속적으로 사용하던 엔진마운트의 구조와 라디에이터 쿨링모듈 지지방식을 변경하였습니다. 신규 시스템은 주행진동과 아이들 진동이 획기적으로 개선되는 효과가 있었으며, 여러 가지 부작용을 지속적으로 완벽하게 개선하였습니다. 그 결과, 신형 아반떼의 NVH 성능은 이전에 선보였던 모델에서 대폭 향상되어 디젤엔진 탑재 모델을 선택해도 소음과 진동 관련해서 큰 스트레스 없이 주행할 수 있게 되었습니다.

“신형 아반떼는 운전자가 다양한 노면 조건에서 소음이 줄었다고 명확히 체험할 수 있을 정도로 로드 노이즈가 좋아졌습니다. 준중형 차량이지만 고속주행 중 음악감상도 편안하게 하고 차분하게 대화를 나눌 수 있을 정도로 NVH에 대해 만족감을 느끼실 수 있을 겁니다.”라는 담당 연구원의 말처럼 신형 아반떼의 NVH 성능은 많은 소비자에게 더 좋은 경험으로 다가올 것입니다. 


엔진소음 측정


지금까지 신형 아반떼의 조향감과 승차감, 정숙성의 변화를 접해보았습니다. 다음 번에는 신형 아반떼의 스마트 기술의 새로운 기준과 감성에 배려를 더한 편의사양을 소개해 드리겠습니다. 감사합니다.



* 현대자동차그룹 연구개발본부의 ‘R&D STORY’ – 아반떼 편에서 원문을 확인할 수 있습니다.




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