보배드림

현대 제네시스이상에서만 쓰이는 방식 적용...

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몇 주 전 저는 당시엔 출시조차 하지 않은 뉴SM5를 맨 처음으로 시승을 해볼 수 있는 좋은 기회가 있었습니다. 이미 여행기와 시승기로 그 날의 행사가 어땠고, 뉴SM5는 어떤 차인지 소개가 아닌 자랑 한 적도 있었죠. (기억 안 나신다면, 관련링크 고고씽!)

이미 시승기 때 표현하긴 했지만, 뉴SM5의 스티어링 휠의 감각은 무척 인상적이었습니다. 더군다나 전자식 파워 스티어링 휠로 바뀌었음에도 불구하고, 오히려 기존보다 더 좋은 편이었죠. 원래 전자식은 돌리는 느낌에서 위화감 있어 스티어링 휠을 돌리는 느낌이 좋은 편은 아니었는데. 뉴SM5는 완전 달랐습니다. 기대를 안 해서 그런지 놀랄 정도였죠.

그렇게 느낀 점을 솔직하게 시승기에 적으면서 제원표도 작성했고 거기엔 ‘단순 전기모터 파워스티어링’라고 작성해 올렸습니다. 그러니 어떤 분께서 제보(?) 하나를 주시더군요. 제보 내용에 의하면 뉴SM5는 ‘그냥 전자식 파워스티어링 휠이 아니라 조금 더 특별한 파워스티어링 휠이다.’ 이었죠. 그리고 저는 바로 르노삼성 측에 문의전화와 정비지침서를 뒤져 결국 확인 했습니다! 과연 뉴SM5는 어떤 파워스티어링 휠을 달았기에, 전자식임에도 기존 유압식의 크레도스처럼 돌리는 느낌이 좋은 걸까요? 그리고 지금 말하고 있는 파워스티어링 휠이라는데 도대체 무엇이고, 종류에는 어떤 게 있을까요?

글 : 쏘타람다

편집 : 쏘타람다

이미지 &동영상 : 쏘타람다, 현대차, 구글, 르노삼성 정비지침서, 현대모비스

(http://blog.naver.com/kim5353)

관련링크

Part 1. 제주도에서 열린 르노삼성 뉴SM5 VIP 시승회 여행기 : http://blog.naver.com/kim5353/80099275057

Part 2. 르노삼성 뉴SM5 시승기 : http://blog.naver.com/kim5353/80099756491

* 핸들의 옳은 단어는 ‘스티어링 휠’입니다.

우선 파워스티어링 휠에 대해 정의할 필요가 있습니다. 파워스티어링 휠이란 무엇일까요? 파워! 힘이죠. 돌리기 힘든 스티어링 휠을 자동차의 어떤 장치가 힘을 더해서 쉽게 돌릴 수 있도록 편한 운전을 할 수 있도록 도와주는 장치입니다. 자동차가 ‘힘을 보태드릴게요. 용사여~!’라고 말하며 에너지를 주는 격이라고나 할까요?

조금 의아하신 분도 계실 겁니다. 스티어링 휠이 무거우면 얼마나 무거워서 사나이가 찌질하게 차의 힘까지 빌려야 하나? 라고 말이죠. 그래서 남자의 자존심을 시험해 볼 수 있는 아주 간단한 방법이 있습니다. 당장 당신의 파워스티어링 달린 애마로 달려가서, 시동을 끈 상태로 스티어링 휠을 돌려보세요. 어떠세요? 잘 돌아가나요? 아마 차에서 할 수 있는 새로운 헬스기구를 발견하실 수 있을 것 입니다. 물론 이 조건이 파워스티어링 오일에 의한 저항도 심하고, 정지 상태에선 스티어링 휠이 더 안 돌아가니 무파워보다 더 악화되었긴 하지만, 어쨌든 파워스티어링이 없으면 주차만으로 당신의 팔뚝이 ‘추노’의 주인공 대길이 팔뚝처럼 매력적으로 편하게 만드는데 충분하다는 걸 느낄 수 있을 거라 생각합니다. 직접 체험할  조건이 안 되시는 분들을 위해, 예를 하나 더 들겠습니다. 여러분은 차량 리콜 중에 ‘스티어링 휠 잠김 현상’이라고 들어본 적 있으실 것이라 믿습니다. 실제로 스티어링 휠이 잠기는 일은 없다고 보면 되고, 파워스티어링의 작동이 멈춰 잠기는 것처럼 느끼는 사례가 훨씬 많습니다. 얼마나 안 움직이면 잠긴다고 할 정도이니 그 뻑뻑함이 얼마나 되는지 감이 오시죠?

더군다나 요즘 차는 앞 축이 무거운 전륜구동이 널리 사용되고, 고성능화 바람과 함께 타이어는 두툼해져 스티어링 휠이 더 빡빡해질 수 없는 체격을 가지고 태어납니다. 그렇다고 자꾸 스티어링 휠을 가볍게 만드는 방향으로 휠 얼라이먼트 (바퀴 정렬)를 하면 갈수록 고성능화 되어가는 분위기에서 주행성능이 크게 희생되고 말죠. 결국 파워스티어링 휠이 답입니다. 그래서 오래된 차나 레이싱 카같이 특별히 하드코어한 운전을 위해 만들어진 차가 아니라면 어느 차에서든 흔히 찾아볼 수 있습니다.

유압식 파워스티어링 휠 (HPS)

그럼 파워스티어링 휠의 종류는 어떤 게 있을까요? 가장 흔히 쓰이는 방식은 유압식 파워 스티어링 휠 (HPS : Hydraulic power steering wheel)입니다. 거의 60년간 그대로 쓰고 있는 아주 전통적인 장치이죠.

그래서 원리는 아주 간단합니다. 스티어링 샤프트(스티어링 휠과 연결된 랙앤피니언 기어와 바퀴를 연결하는 막대기) 옆에 주사기 같은 배력장치를 설치하고 피스톤을 연결시킵니다. 배력장치 안에는 오일이 담겨있죠. 아마 이 글을 읽으시는 여러분들은 웬만한 기본 교육 과정은 다 깨우쳤기 때문에 주사기 입구로 물을 넣으면 피스톤이 바깥으로 밀려나고, 물을 빼면 피스톤이 안으로 들어간다는 걸 아주 잘 아실 겁니다. 배력장치에선 이 피스톤의 움직임을 통해 당신의 힘과 보태어 바퀴를 좌우로 비틀어줍니다. 그런데 왜 ‘싼’ 물 대신 ‘비싼’ 오일을 사용 하냐고요? 그 이유는 오일의 끓는점이 높아 강한 작동 시에도 증발로 기포가 생기는 걸 막고, 부식과 윤활작용에도 도움이 되기 때문입니다.

(유압식 파워스티어링 휠의 구조는 말이 간단하지 실제론 간단하진 않습니다.)

이 유압식 파워스티어링 휠 (HPS)에는 장단점은 무엇일까요?

우선 장점은 당연히 주차 시 힘을 주지 않고 돌아가 주니 운전이 편리합니다. 또 기름이 가득 찬 피스톤이 있으니 도로에 있는 충격을 흡수해주는 효과도 있습니다. 그리고 기름으로 밀어줄 뿐이니 스티어링 휠의 작동감이 인위적이지 않습니다. 또한 구조가 다른 파워스티어링 휠엔 단순한 편이라서 고장이 잘 안 납니다.

하지만 단점도 있겠죠? 일단 기름이 가득 찬 통을 달고, 유압펌프까지 달아야하니 무게가 많이 늘어납니다. 또 유압펌프는 엔진의 힘을 빌려 작동하니, 스티어링 휠 조작만으로도 연료를 먹습니다. 이처럼 비효율적이라서 레이싱 카에선 장착하진 않죠. 그리고 스티어링 휠을 좌우로 지속적인 조작 시 순간 오일순환이 멈춰 스티어링 휠이 갑작스럽게 무거워질 수도 있습니다. 마지막으로 유압펌프나 그와 관련된 계통이 고장 나면, 스티어링 휠이 오히려 더 무거워지는 위험한 상황까지 올 수 있습니다.

(전자장비의 개입은 언제나 머리를 따뜻하게 만들어줍니다.)

이 유압식 파워스티어링 휠 진화하여 최근엔 속도감응형 파워스티어링 휠(SSPS)도 많이 볼 수 있습니다. 흔히 메이커들은 SSPS에 전자장비를 이용하기 때문에 EPS(Electronic control Power Steering wheel)라고 불리지만, 아래에 소개될 방식들도 모두 EPS라는 단어에 포함되기 때문에, 혼돈을 방지하기 위해 저는 SSPS(Speed Sensitive Power Steering wheel)로 부르겠습니다. (물론 아래 방식들이 SSPS에도 포함되긴 합니다.)

속도감응형 파워스티어링 휠 (SSPS)도 흔히 유압식 파워스티어링 휠(HPS)에 속도에 따라 무게를 조절하는 기능이 추가된 시스템입니다. 요즘은 차량 성능이 비약적으로 향상되고 도로가 고속화되어 80km/h이상 고속 주행하는 일도 많아졌는데 스티어링 휠이 너무 쉽게 작동하면 운전의 불편 정도가 아니라 사고로 이어질 수도 있습니다. 그렇다고 파워스티어링 세팅을 마냥 무겁게 하면 파워스티어링을 장착한 의미가 없어지고, 그래서 두 가지 모두를 얻기 위해 속도감응형 파워스티어링 휠(SSPS)가 탄생하였습니다.

원리는 이렇습니다. 파워스티어링 오일이 오일 통에서 주사기의 실린더에 들어가는 통로를 조절하여 오일이 실린더에 들어가는 속도를 조절하는 방식입니다. 같은 시간 당 오일이 들어가는 양이 많으면 가벼워지고, 반대로 적으면 느려지겠죠? 구체적으로 말하자면 작은 통로는 하나 만들어놓고, 솔레노이드 밸브를 이용해 큰 통로의 입구를 열고 닫음으로써 스티어링 휠의 무게를 조절합니다. 속도에 따라 제대로 연동하기 이해 차속센서에서 입력된 데이터가 펄스신호로 전달되면 이걸 전기 에너지로 바꿔 솔레노이드 밸브로 전달합니다.

물론 SSPS도 유압식(HPS)의 일종이기에 장단점도 HPS와 공유합니다. 다만 속도감응 기능으로 더 안정적이며 편리한 운전이 가능하다는 장점과 값이 매우 비싸다는 점, 전자장비의 개입으로 고장 가능성이 커졌다는 단점이 추가됩니다. 그래서 일부 고급 차량에만 장착되고 있습니다.

전기모터식 파워스티어링 휠 (MDPS)

우리는 60년을 유압식 파워스티어링 휠의 지배 속에 살아왔지만, 최근엔 자리를 점점 빼앗기고 있습니다. 바로 MDPS(Motor Driving Power Steering wheel)가 등장했기 때문이죠. 이 방식은 간단히 말해 유압이 아닌 모터로 당신(용사)에게 힘을 보태줍니다.

구조는 유압식과 차이가 있습니다. MDPS는 스티어링 휠과 랙앤피니어 기어를 잇는 막대기 일부에 톱니바퀴처럼 만들고 거기에 모터가 달려 있습니다. 이 모터가 작동하면서 운전자를 도와주죠. 물론 꼭 이런 형태만 잇는 건 아니고 스티어링 샤프트에 모터를 붙여 도와주는 형태도 있습니다. MDPS는 전자제어장치의 의존이 높습니다, 이 의미는 SSPS같이 속도감응 기능도 쉽게 도입할 수 있는 뜻이기도 합니다. 같은 전기장치이기 때문에 차속센서가 얻은 신호를 이용하여 모터의 전압조절만으로 가능하므로 특별히 고비용이 필요하지 않습니다. 그래서 MDPS에는 대부분 속도감응기능이 내장되어 있습니다.

MDPS가 얻을 수 있는 장점은 많습니다. 일단 유압식(HPS)보다 장치 무게의 측면에선 훨씬 가볍습니다. 모터만 달면 되기 때문에 부피도 적게 차지하죠. 더군다나 단가도 쌉니다. 또 모터는 전기를 이용하기 때문에 연료를 소비하지 않습니다. 물론 차가 생산한 전기를 사용하긴 하지만, 배터리에 있는 잉여 전기에너지를 사용하므로 훨씬 효율적입니다. 마지막으로 속도감응 기능을 거의 공짜로 달 수 있습니다. 이렇게 장점이 많으니 소형차에선 이미 유압식을 밀어내고 널리 사용되고 있죠.

하지만 단점도 그만큼 큽니다. 일단 작동음도 큰 편이라서 윙윙 소리가 들립니다. 또 전자장치가 많이 개입하므로 고장 날 가능성도 높습니다. 그러나 그 무엇보다 치명적인 것은 작동감이 속도감응 기능이 있어도 인위적이라서 마치 장난감을 작동시키는 기분이 든다는 점입니다. 이런 느낌은 특히 고급차량에게 있어 값싸 보이는 느낌 때문에 매우 치명적입니다. 그래서 국내에서도 2002년 클릭을 통해 일찍히 보급화된 제품이지만, 현재까지도 중형차 이상의 차량에선 쏘나타 2.4 빼곤 볼 수 없는 이유이기도 합니다. 근데 쏘나타 2.4는 무슨 자신감이었을까요?

전기모터-유압식 파워 스티어링 휠 (EHPS)

물론 전기모터 방식도 세팅만 잘하면 어느 정도 단점이 해결되는 문제이긴 하지만 제가 왜 쏘나타 2.4에 굳이 그 방식을 사용했냐고 질문하는 이유는 이미 현대가 가장 먼저 유압식(HPS)과 모터방식(MDPS)의 장점을 모은 EHPS(Electro-Hydraulic Power Steering wheel)을 만들었기 때문입니다. 현재는 제네시스와 에쿠스에만 장착 중이죠.

만든 이유는 간단합니다. 요즘 같이 연비가 중요해지는 이 때 MDPS의 장점은 포기할 수 없었습니다. 하지만 고급차에 달기엔 큰 아쉬움이 있었죠. 그래서 생각해낸 아이디어로 기존 유압식의 구조에 유압펌프만 엔진 출력이 아닌 전기 모터를 이용하는 방식으로 바꿔 해결했습니다. 이렇게 하면 무게라는 단점을 해결할 수 없어도, 연료를 쓸 때 없이 소비하지 않는 장점이 있죠. 또 속도감응 기능도 쉽게 만들 수 있습니다. 이런 장점 덕에 최근엔 최신형 BMW F10기 5시리즈도 과감히 전자식 파워스티어링 휠을 들고 나왔는데, 당연히 핸들링을 포기할 수 없는 차이기에 EHPS를 들고 나왔습니다. 이제 핸들링의 대가 BMW도 장착이 시작되니 이제 유압식(HPS)를 밀어내고 EHPS가 대세가 되는 건 시간문제겠죠?

이렇게 해서 파워스티어링 휠의 종류를 다 살펴봤습니다. 제가 르노삼성 뉴SM5의 파워스티어링 휠이 특별하다고 그랬죠. 그럼 뉴SM5는 다른 차와 무엇이 다를까요? 쏘나타 2.0, 로체 이노베이션, 토스카는 전통적인 유압식 파워스티어링 휠(HPS)을 사용하고, 로체와 토스카의 아주 일부 최고급모델에만 옵션으로 속도감응형 파워스티어링 휠(SSPS)을 선택할 수 있습니다. 이는 외제 중형차에도 해당되는 이야기입니다. 그러나 특이하게도 쏘나타 2.4는 전기모터 파워스티어링 휠 (MDPS)을 사용합니다.

그리고 뉴SM5는 전기모터-유압식 파워스티어링 휠(EHPS)을 사용합니다. 현대에선 제네시스 이상에만 달아주던 장치이죠. EHPS이 유압식의 솔직한 감각과 연료의 효율성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡았으니 가장 뛰어난 스티어링 휠의 방식이라고 할 수 있지 않나요? 그리고 뉴SM5는 가장 진보된 스티어링 휠 시스템을 동급 최초로 장착하고 있습니다. 물론 뉴SM5의 좋은 스티어링 휠의 감각은 단순히 파워스티어링 휠의 능력뿐만 아니라 르노와 닛산의 노하우도 반영되었기에 가능한 일입니다. 그래도 뉴SM5의 전기모터-유압식 파워스티어링 휠이 이번 시승에서 스티어링 휠의 감각에 큰 만족을 줄 수 있었던 하나의 원인인 건 분명하다고 생각합니다.

PS. 여러분의 관심 덕에 다음 메인에 또 갔습니다. ^^ 감사합니다.

[출처] 르노삼성 뉴SM5 스티어링 휠(핸들)의 비밀 (부제 : 파워스티어링 휠의 종류)|작성자 쏘타람다