전기 엔진과 가솔린 엔진을 결합한 하이브리드 엔진이나 고성능 디젤 엔진, 가볍고 단단한 합성소재, 무단자동변속기(CVT), 4륜 조향 장치와 같은 최첨단 기술을 장착한 차량이 본격적으로 출시되기 시작하면 일반 휘발유 엔진 자동차는 더 이상 소비자들의 시선을 끌지 못할 것이다.
끝을 모르고 치솟는 유가와 날로 심각해지는 자동차 매연, 고갈되어 가는 연료 등에 대처하기 위해 자동차 업계가 온 힘을 쏟고 있는 가운데 본지는 현재의 자동차 기술이 어느 방향을 향해 가고 있는지 짚어 보았다.
자동차 제조업체들은 1년 이후에 출시될 자동차 개발계획을 일체 공개하지 않고 있다. 그러나 본지는 자동차 전문가와 업계 관계자들의 의견을 들어 향후 5년에 걸쳐 나오게 될 각 자동차 메이커들의 계획을 공개한다.
카본 브레이크
1,200m 상공에서 시속 320km로 운항하는 180톤짜리 항공기를 멈추거나, 7G로 달리는 포뮬라 원 경주용 자동차에 브레이크를 거는 일, 혹은 24시간 극한 경주인 르망 대회에 필요한 수천 번의 격렬한 가감속을 감당할 수 있는 브레이크 기술은 탄소-탄소 브레이크밖에는 없다. 원래 로켓 노즐의 험한 환경을 견디기 위해 개발되어 1980년대 초부터 경주용 자동차에 사용되기 시작한 탄소 재료가 마침내 상용 차량에까지 그 쓰임새를 넓히기 시작했다. 2001년 출시 예정인 포르쉐 911 카레라 터보의 브레이크 시스템에 옵션으로 제공되는 것이 그 한 예.
탄소 섬유를 강화한 합성재료의 먼 사촌뻘인 탄소-탄소는 고압오븐에서 섭씨 1,700도의 온도로 만들어진 소재이다. 또한 화학적으로 분해된 카본 분자가 서로 뭉쳐 생성된 탄소 결정체이다. 주철 브레이크에 비해 두드러진 장점은 우선 열흡수율이 두 배라는 것, 그리고 마찰계수는 50%가 더 높고, 밀도는 1/4에 불과한 반면 고온 한도는 훨씬 높다는 점이다. 신형 포르쉐에 장착된 세라믹 합성 브레이크 패드와 로터 시스템은 탄력이 없는 상태에서의 무게를 한 바퀴 당 4.5kg 정도 감소시켜 가속과 핸들링을 향상시킨다.
포르쉐의 발표에 따르면, 새로운 축차의 수명은 상당히 길고 패드의 수명은 기존의 소재로 만든 것보다 두 배는 더 오래 간다고 한다. 911 터보에 탄소 브레이크를 옵션으로 장착하려면 7,500달러가 추가된다.
움직이는 인터넷 카
인터넷과 자동차의 결합은 애초 사람들이 기대했던 것보다는 더디게 진행되는 편이다. 그러나 2001년 말 경에 새 차를 구입하는 사람들의 상당수는 다양한 온라인 시스템을 골라 쓰게 될 것으로 보인다. 그리고 2005년까지는 그런 통신 시스템이 일반화될 전망이다. 대부분 주요 자동차 생산업체는 현재 인터넷에 바탕을 둔 신형 이동 통신 서비스를 제공하기 위한 준비에 여념이 없다. 그 선두주자로는 우선 올 가을 경 핸즈프리 인터넷 접속서비스를 제공하는 GM의 ‘온스타’를 꼽을 수 있다.
온스타는 전자우편을 운전자에게 읽어주는 시스템을 구비하게 된다. 포드사도 앞으로 4년 내에 이와 유사한 서비스를 개발하기로 퀄컴측과 계약을 맺었다. 다른 자동차 업체들도 기존의 무선 전화나 GPS에 바탕을 둔 시스템를 보완한 인터넷 접속 시스템을 탑재하여 비상 구조나 운행, 기타 부대 서비스를 제공할 예정이다. 위성 라디오도 통신 분야의 뜨거운 감자로 떠오르고 있다. 위성 발사의 지연으로 인해 전체 프로그램에 차질이 빚어지고는 있지만, 위성 라디오 시스템은 수많은 상업용 채널 외에 많게는 100개에 이르는 비상업용 채널을 공급하게 된다. 이 시스템은 2001년 실용화될 전망이다.
4륜조향장치
1980년대부터 1990년대 초까지 혼다와 마즈다, 미쓰비시 등이 사용했던 기술인 4륜조향장치가 앞바퀴와 뒷바퀴의 차축간 거리가 긴 트럭의 운전을 돕는 수단으로 새롭게 떠올랐다. 험한 작업에 쓰이는 크루캡 픽업의 경우, U턴을 하려면 도로폭이 최소한 15미터는 되어야 하고, 셰비 서버번이나 링컨 엑스피디션의 경우도 12미터 이상은 되어야 한다.
이와 관련, 델파이 오토모티브 시스템즈사가 새로 내놓은 콰드라스티어는 후차축에 방향을 바꿔주는 액추에이터를 장착, U턴시의 회전반경을 20% 정도 줄이는데 성공했다. 앞바퀴와 뒷바퀴를 서로 반대 방향으로 조작하면 저속으로 운행시 기동성과 핸들링이 대폭적으로 향상된다. 또한 역방향으로 바퀴를 조정함으로써 차량이 좌우로 흔들리는 현상을 최소화한다. 콰드라스티어는 2002년식 셰비와 GMC 트럭을 통해 선보일 예정.
티타늄으로 만들어진 배기장치
티타늄은 F-15 전투기의 날개나 보잉 777기의 랜딩 기어 및 터빈 날개와 같은 곳에 응용되는 최첨단 우주공학 소재이다. 그런데 이 고기능 소재가 이제 일반 차량에 보편적으로 쓰이게 되었다. 이는 제너럴 모터스사와 아빈 인더스트리즈사, 티타늄 메틀즈 코퍼레이션즈사의 합작 덕택이다.
2001년에 생산되는 코어베트 Z06의 배기장치에 이 티타늄 소재를 사용함으로써 차량의 무게를 줄이고 성능을 크게 개선할 수 있게 되었다. 400g 남짓한 티타늄의 가격은 같은 무게의 강철보다 10배에서 20배 비싸다. 그러나 강철에 버금가는 강도를 유지하면서 무게는 44%나 가볍다.
신형 시보레 코어베트의 배기관과 소음기(한 차에 두개씩 있다) 부품의 무게가 8.4kg이나 줄었고 이는 곧바로 가속 기능과 브레이킹, 코너링 등의 성능 향상과 직결된다.
가변식 4륜구동
아큐라와 폰티악, 포드 마즈다 연구팀은 자동차 구동 방식과 관련, 새로운 방식을 각각 개발했다. 기존 방식은 대부분 전륜 구동을 기본으로 하고 필요시 후륜 구동방식을 채택하고 있다. 아큐라의 MDX SUV 차량은 필요할 때 두 개의 클러치 팩을 사용하여 뒷바퀴들을 구동축과 연결, 미끄럼을 방지하기 위한 차동장치를 달 필요가 없다. 자동차가 미끄러운 노면을 달릴 때는 컴퓨터가 클러치의 연결 시기를 결정한다.
폰티악의 아즈텍은 앞바퀴와 뒷바퀴 간의 속도차가 발생할때 작동하는 이중 유압 펌프를 사용한다. 이 펌프가 작동하면 차량은 사륜 구동으로 움직이게 된다. 아큐라와 마찬가지로 순전히 기계적 시스템이므로 후차축을 위한 별도의 차동장치가 필요 없다.
포드의 이스케이프와 마즈다의 트리뷰트는 다중판 클러치 팩에 유압을 가하는 점성 커플링을 사용, 이 문제를 해결한다. 험한 산길과 같은 비포장 도로를 달릴 때에는 수동으로 작동하는 솔레노이드가 클러치를 차단한다.
합성 소재로 만들어진 화물칸
강철로만 만들어지던 픽업의 화물칸이 오랜 세월에 걸친 개발 노력 끝에 마침내 플라스틱 성형 합성소재로 바뀌게 되었다. 포드사는 1.3m의 화물칸을 단 익스플러로 스포트트랙 하이브리드 픽업 SUV를 선보였다. 포드사는 합성 플라스틱판을 성형 방식으로 제작하여 익스플로러는 화물칸의 무게를 20%나 줄였으며, 테스트 결과 내구성이 크게 향상된 것으로 나타났다.
경첩과 걸쇠 부분에는 강화 강철을 덧대었다. 화물칸의 내부 표면은 플라스틱 코팅 처리했고, 뒷문은 F-150 픽업에서 빌려온 표준 강철 디자인을 적용했다. 화물을 보호하기 위한 짐칸 분리대나 잠금장치가 달린 덮개 역시 플라스틱 합성물질로 만들어졌다. 2001년 시보레에서 출시예정인 실버라도 역시 사출성형 플라스틱 합성소재로 만든 2m 길이의 화물칸이 달려 있는데, 합성소재를 사용한 결과 차량의 무게가 23kg 남짓 줄었고 내구성은 오히려 향상했다. 화물칸이 부식되거나, 움푹 꺼지거나, 긁히는 일도 기존의 것들보다 덜하고, 뒷문도 예전 것보다 7kg 정도가 가벼워져 사용하기가 훨씬 편해졌다. 이 뒤를 이어 2002년에는 시보레의 아발란치에 플라스틱 합성소재 응용제품이 사용될 전망이다. 이 차량은 뒷좌석과 앞좌석 뒷벽을 접으면 1.6m 길이의 표준 화물칸이 2.4m로 늘어난다.
무단자동변속기(CTV)
현대식 무단자동변속기(CVT)는 1958년 휴베르투스 반 두르네라는 네델란드인이 발명했다. 그러나 보다 강력한 힘을 요구하는 대형 차량에 이용하기 위해 이를 발전시키는데는 수십 년에 걸친 지속인적 노력이 필요했다.
수바루와 혼다를 선두로 세계의 자동차 업체들은 2002년식 모델에 CVT를 도입할 태세를 갖추고 있다. 아우디, 다임러크라이슬러, 포드, GM, 폭스바겐 등은 미국 시장을 겨냥해 변속 단계를 없앤 CVT를 장치한 제품을 내놓겠다고 이미 선언한 상태이고, 또 다른 5개 업체는 유럽과 아시아를 겨냥한 프로그램을 활발히 진행시키고 있다.
CVT는 바퀴의 회전수에 따라 엔진의 RPM을 변화시키는 기어 대신, 강철 벨트로 연결된 한 쌍의 지름 가변형 금속 풀리를 사용한다.
벨트는 미끄러짐을 방지하기 위해 매끄러운 도르래의 안쪽 표면에 단단하게 조여져 감겨 있다. 대부분의 CVT가 벨트를 압착하여 작동시키는 방법을 선호하지만, 아우디는 최근 토크 능력을 개선시키는 장력 배열을 도입했다. 동력장치에 달린 컴퓨터로 순간 기어비를 조정하기 때문에, 가속 페달을 밟으면 쉽게 적절한 속도에 도달한다.
이때 얻어지는 주된 혜택은 변속시 차가 흔들리는 현상을 막을 수 있고, 연료 효율도 대략 6% 정도 개선시킬 수 있다는 점. 한마디로 수동 변속기의 높은 효율과 자동 변속기가 지닌 편리성을 결합한 것이라 할 수 있다.
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