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지난 15년간 카레이싱 현장에서 활동한 모터스포츠 전문기자 출신이다. 그동안 국내 모터스포츠 대회뿐 아니라 F1 그랑프리, 르망 24시, 사막 랠리, 포뮬러 닛폰, F3, 카트 등 수많은 굵직한 이벤트들을 지켜봤고 포뮬러 르노, 랠리카 등 다양한 경주차들을 시승했다. 아울러 현장에서 겪은 노하우를 바탕으로 자동차경주 안내서인 모터스포츠 단행본도 발간했으며 현재는 프리랜서로 활동할만큼 늘 모터스포츠에 대한 애정이 남다르다.

섀시 강도에 따라 코너링 특성 달리진다

페이지 정보

글 : 김병헌(bhkim4330@hanmail.net)
승인 2015-10-21 10:20:33

본문

스프린트 카트의 프레임은 엔진과 클래스에 따라 다양한 종류가 있다. 예를 들어 프레임의 비틀림 강도는 엔진이 2사이클인지 4사이클인지에 따라 다르다. 엔진의 출력이 크고 무게가 많이 나갈수록 프레임을 단단하게 만든다. 반대로 가볍고 출력이 약한 경우는 부드러운 프레임을 써서 카트를 제작한다.


카트에는 자동차와 달리 디퍼렌셜이 없다. 디퍼렌셜 기어는 코너에서 좌우 바퀴의 회전 차이를 발생시켜 빠르고 부드럽게 돌 수 있도록 하는 장치이다. 따라서 카트는 좌우로 방향을 틀어도 차체가 쉽게 돌지 않으려 한다.

 

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디퍼렌셜 없이 코너를 고속으로 돌 수 있는 방법은 안쪽 뒷바퀴에 걸리는 하중을 없애는 것이다. 섀시가 탄성을 갖고 있으면 휘어지기 때문에 안쪽 뒷바퀴가 공중에 떠서 회전 저항이 없어지고 바깥쪽 바퀴만으로 회전할 수 있다. 즉 코너를 돌 때 카트 섀시는 바깥쪽 뒤 타이어를 축으로, 안쪽 타이어가 들리도록 휘어진다. 그렇지 않으면 앞머리가 코너 바깥쪽으로 흐르는 언더스티어가 발생하고, 코너를 돌기 어렵게 된다. 2개의 뒷바퀴가 모두 땅에 닿으면 회전저항이 생기며 직진 성향이 강해지기 때문이다.


카트에는 노면충격을 흡수하는 서스펜션이 따로 없는 대신 탄성을 가진 튜브 모양의 파이프 프레임이 휘면서 그 역할을 맡아 섀시는 카트에서 특히 중요한 부분이다. 따라서 카트의 품질과 성능은 섀시에서 가장 차이가 많이 난다.

 

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카트 섀시를 이루는 파이프들은 각 부분이 하중에 따라 비틀어지고 휘어지며 상호작용해서 무게중심을 바꾸고 코너링을 돕는다. 파이프 휘어짐은 길이와 정비례한다. 또한 용접점수가 적고 멀찍이 떨어져 있을수록 파이프가 잘 구부러진다. 짧은 튜브는 강성이 필요한 프레임 부위에 쓴다. 또한 삼각형으로 튜브를 더해 이으면 그 부분의 휘어짐이 줄어든다. 앞뒤 트레드 길이에 따라 각 바퀴에 전달하는 하중 이동의 특성이 달라진다.


그렇다면 카트 프레임은 얼마나 부드러워야 할까? 만약 카트 프레임이 전혀 휘어지지 않는다면 타이어가 카트의 핸들링 특성을 결정짓고 코너에서 접지력을 살려주는 유일한 요소가 된다. 전혀 탄성이 없는 프레임에 컴파운드가 딱딱한 타이어를 끼우고 달리면 접지력을 충분히 살릴 수 있을 만큼 다운포스가 생기지 않는다. 이때는 타이어 사이드 월이 놀리지 않고 접지면적이 적어 코너링 때 카트가 쉽게 옆으로 미끄러진다. 그러므로 적당한 탄성을 가진 프레임을 써야만 잘 공략할 수 있다.

 

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일반적으로 프레임이 단단할수록 타이어 그립이 잘 살아난다. 반대로 부드러운 프레임은 타이어 그립을 낮춘다. 다시 말해 단단한 프레임은 젖은 노면, 흙이나 모래 등이 있는 임시 트랙, 매끄러운 트랙, 딱딱한 컴파운드를 가진 타이어를 사용할 때 필요하다.


카트는 엔진 출력과 최고속도에 따라 프레임의 탄성 강도를 조절할 수 있다. 출력이 세고 최고속도가 높을수록 프레임에 스트레스가 많이 전달된다. 이럴 경우 단단한 프레임을 써야 하중이동이 잘 되고 균형잡힌 접지력을 얻을 수 있다. 상대적으로 힘이 약한 카트는 부드러운 프레임을 쓰면 된다. 서킷에 맞춰 핸들링 특성을 바꿀 때 카트의 튜닝이 필요하다.


카트 섀시의 강조를 조절하는 방법은 여러 가지다. 주로 부품을 떼고 붙이는 간단한 방식을 쓴다. 부품의 종류는 메인 프레임에 더해지는 레일, 토션바, 카트 옆과 앞뒤에 붙이는 범퍼 등이다. 이 가운데 토션바가 제일 간단하고 효과적으로 탄성을 조절할 수 있는 품목이다.

 

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토션바는 섀시의 좌우 프레임을 이어주는 구조 보강재이다. 대부분의 카트는 가운데 일부가 납작하게 눌린 막대 모양의 토션바를 뒷바퀴 축 후면 메인 프레임 사이에 붙이거나 뗄 수 있게 되어 있다. 납작한 단면이 지면과 수평일 경우 좌우에서 전해지는 힘에 반응해서 잘 휘어지고, 섀시의 탄성에 큰 영향을 주지 않는다. 토션바 날이 지면과 수직이 되도록 세팅하면 섀시의 강성이 높아진다. 납작한 단면 각도를 마음대로 바꿔 비틀림 강도를 조절할 수 있다.


트랙이 미끄럽고 타이어 그립이 잘 살지 않을 때 혹은 카트가 오버스티어 경향을 보일 때 섀시를 막막하게 튜닝할 필요가 있다. 이때 토션바의 날을 수직으로 세우면 안쪽 뒷바퀴가 쉽게 들리는 것을 방지하고, 지면에 잘 붙어 있도록 해 카트의 직진성을 살린다. 이처럼 스티어링 특성은 토션바의 날이 지면과 이루는 각도에 따라 달라진다.


반대로 카트가 심한 언더스티어를 보이면 납작한 날을 수평에 가깝게 해서 섀시에 탄성을 더하면 된다. 이렇게 하면 코너에서 안쪽 뒷바퀴가 더 잘 들리고 오래 떠 있다. 언더스티어가 너무 심하면 아예 토션바를 제거하고 달릴 수도 있다.

 

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섀시 앞뒤에 양쪽에 덧붙이는 범퍼는 느슨하게 붙이거나 꽉 조여서 섀시 강도에 약간의 변화를 줄 수 있다. 느슨하게 조이거나 프레임과 범퍼 사이에 고무 등의 충격흡수재를 끼우면 프레임의 탄성에 별 영향을 주지 않는다.


만약 사고가 나면 범퍼를 조사할 필요가 있다. 카트에서 범퍼를 떼어내 충격을 받아 휘어진 곳이 있는지 잘 살펴야 한다. 구부러진 곳이 없으면 쉽게 떼어냈다 붙일 수 있고 계속 써도 괜찮다. 그러나 변형되었다면 떼고 붙이기가 수월하지 않을 것이다. 이때는 변형된 범퍼가 프레임의 탄성과 카트의 핸들링에 예상치 못하는 영향을 줄 수 있기 때문에 손봐야 한다.


한편 시트와 프레임을 연결하는 가느다란 지지대(스트러트)도 섀시의 강성에 영향을 끼친다. 스트러트의 개수와 프레임에 연결되는 지점에 따라 섀시 강도가 바뀐다. 스트러트에 변화를 주려면 우선 순정상태에서 시작해야 한다. 차근히 지지대의 위치와 개수를 바꾸며 핸들링 특성의 변화를 관찰해 자신에게 맞는 세팅을 찾으면 된다.


끝으로 뒷바퀴 축 역시 섀시 강성에 변화를 줄 수 있는 부품이다. 리어 액슬은 단연 두께, 직경, 재질에 따라 여러 종류가 있다. 이들은 모두 축의 탄성력과 나아가 카트의 핸들링 특성에 영향을 준다. 액슬이 단단할수록 바깥 타이어에 더 많은 하중이 실려 코너링 때 지면에 잘 닿는다. 따라서 단단한 액슬이 뒤 타이어 그립을 잘 살려준다고 보면 된다.


탄성이 더 큰 액슬은 타이어 그립이 좋은 상황에 어울린다. 탄성이 좋을수록 카트 뒤편의 섀시가 부드러워진다. 대부분의 카트 생산업체는 소프트, 미디엄, 스티프 등 3가지 액슬을 생산한다. 이 중 미디엄 강도의 액슬이 많이 쓰인다. 

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