행복남의 일상

타이어

6. 고속 주행과 타이어

이번시간엔 타이어의 수명에 이어 타이어가 고속주행에 미치는 영향에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

고속으로 주행할 때 발생하는 고장 중에서 타이어에 의한 고장비율은 대단히 높다. 특히 다음 사항에 유의하여야 한다.

1) 트레드의 마모

자동차관리법 안전규칙(제 11조)에는 타이어 트레드의 마모한계를 1.6mm로 규정하고 있다. 독일의 경우에는 프로필(profile)은 타이어 트레드 전체에 걸쳐서 1.6mm 이상, 특히 겨울철에는 4mm 이상이어야 한다고 규정하고 있다. 일반적으로 트레드 깊이가 3mm 이하이면, 노면에 약간의 물이 있어도 고속으로 주행할 때는 수막현상이 크게 증대되는 것으로 알려져 있다.

타이어에서 트레드 마모 표시기(TWI : Tread Wear Indicator)의 위치에는 사이드 월에 TWI 또는 삼각형(▲)이 표시되어 있다.

어느 타이어 회사는 승용자동차의 경우 1.6mm, 버스 및 트럭의 경우 3.2mm를 안전 마모한계로 제시하고 있다. 트레드의 마모가 심하면 고속주행 시에 수막현상의 위험이 크게 증대된다.

트레드 마모 표시기(TWI) <이지미 출처: 네이버>

아래 표는 승용자동차를 젖은 도로에서 100km/h로 주행 중, 제동하여 측정한 제동거리이다. 트레드의 마모가 증가함에 따라, 제동거리가 증가함을 나타내고 있다.

<표 출처: 네이버>

수막현상과 타이어 수막현상 테스트(예) <표 출처: 네이버>

위의 그림은 수막현상 테스트 실험실에서 투명한 막을 통해 타이어의 수막현상을 관찰하고, 서로 다른 속도에서 사진을 촬영하는 것을 보여주고 있다. 우측 그림은 유리막을 통해 촬영한 타이어의 푸트-프린트이다. 아직까지는 접촉이 양호함을 보여주고 있다.(검은색 프로필 블록)

2) 공기압

공기 타이어에서는 시간이 경과함에 따라 타이어 공기압이 처음에 비해 점진적으로 아주 조금씩 낮아지는 ‘확산손실(diffusion loss)’을 피할 수 없다.

버스나 트럭의 경우는 고속(100km/h)에서도 표준 공기압으로 충분하지만, 승용자동차의 경우는 버스나 트럭보다는 더 높은 속도로 주행하는 경우가 많기 때문에 고속으로 주행할 경우에는 표준 공기압보다 0.3~0.5bar 정도 더 높은 공기압을 권장하고 있다.

공기압이 낮은 상태에서 고속주행하면 스탠딩 웨이브(standing wave) 현상이 발생하여, 타이어의 수명을 급격히 저하시킬 뿐만 아니라 트레드가 분리되어 떨어져 나가는(tread chunk-out), 아주 위험한 현상이 발생할 수 있다.

다음은 적정 공기압의 예이다.

<표 출처: 네이버>

 타이어의 고속주행성능 비교(예) <이미지 출처: 네이버>

위의 그림은 250km/h로 주행할 때 ‘175 HR 14’ 타이어의 스탠딩 웨이브 현상을 잘 보여주고 있다.

3) 주행속도

고속으로 주행하면 타이어에서 심하게 열이 발생하며, 부하도 증대된다. 어떠한 경우에도 타이어의 허용최고속도 이상으로 주행해서는 안 된다. 그리고 승용차 타이어에 ‘MS’(Mud＋Snow)라고 명시된 경우에는 허용최고속도에서 20km/h를, ‘보강하였음(reinforced)’ 이라고 명시된 경우에는 10km/h를, MS*와 ‘reinforced’가 동시에 명시된 경우에는 30km/h를 감속한 속도를 허용최고속도로 권장하고 있다. 그러나 최근에는 이와 상관없이 허용최고속도로 주행해도 된다는 회사들이 늘어나고 있다.

DIN 규격 78051에서 발췌한, 타이어 고속주행시험에 관한 내용이다.

• 독일 공업규격: DIN 78051에서 발췌(참고사이트: 독일표준협회)

시험할 타이어를 해당 림(rim)에 조립한 다음, 규정 공기압으로 충전한다. 타이어에 최대허용하중의 80%에 해당하는 부하를 걸고 고속시험대에서 시험한다.

드럼의 직경 171cm 또는 200cm인 시험대에서 60분간 5단계의 각각 다른 속도에서 시험한다. 마지막 20분 동안은 허용최고속도로 운전한다. 시험 후에 타이어에 손상이 없어야 한다.

손상(예) : 트레드 고무가 떨어져 나감(chunk-out), 플라이의 분리(ply separation), 그루브의 파손(groove cracking), 사이드 월의 파손(side wall cracking) 등.

이상으로 ‘자동차의 고속주행과 타이어‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 런-플랫시스템’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 고속주행시의 타이어에 미치는 영향들이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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자동차 타이어에 대하여 알아보자. https://bch4518.tistory.com/12

타이어

5. 타이어수명에 영향을 미치는 요인들

이번시간엔 타이어의 종류에 이어 타이어의 수명에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

정상적인 경우, 타이어 수명은 10년까지도 가능한 것으로 보고되고 있다. 그러나 일부 자동차 회사들은 제조일자로부터 6년이 지난 타이어들은 폐기할 것을 권장하고 있다.

1) 운전 방법(습관)

운전자의 운전습관에 따라, 예를 들면 급발진이나 급제동을 자주할 경우에는 타이어에 이상 마모가 발생할 수 있다.

2) 노면 상태

노면의 굴곡이 심하면, 포장도로에서 보다 마모가 빠르게 된다.

3) 공기압

타이어의 정상적인 마모를 위해서는 정적공기압을 유지하는 것이 필수적이다.

<표 출처: 네이버>

① 타이어에 질소가스(N2) 주입에 대한 논쟁

타이어에서의 확산 손실(diffusion loss)이란 타이어에 주입된 가스(또는 공기)의 아주 미세한 입자 특히, 원자 또는 분자가 타이어의 재료를 통해 외부로 빠져 나감으로서 나타나는 완만하면서도 미세한 압력 손실을 말한다.

타이어에 질소가스를 주입하는 것은 확산의 관점에서 볼 때, 실질적인 장점이 거의 없음에도 불구하고 일부 회사들은 장점이 많은 것처럼 선전하고 있다. 질소가 공기에 비해 분자의 크기가 더 크기 때문에 공기 대신에 질소를 주입하면 좋다는 말은 확산의 관점에서 논의해 보아야 할 것이다. 하지만 타이어 공기압의 안정성을 개선하는 효과는 아주 미미하다. 공기질량의 약 78%가 이미 질소이기 때문이다.(산소 21%(wt.), 희귀가스 1%(wt.), CO2 0.03%(wt.))

타이어 공기압의 확산손실은 수개월에 걸쳐 수백분의 1bar에 불과하다. 타이어에 질소가스를 주입했다고 해서 정기적으로 타이어 공기압을 점검해야하는 운전자의 의무가 면제되는 것은 아니다.

항공기나 레이싱-카에서는 타이어에 질소가스를 주입한다. 직접적인 이유는 사고가 발생했을 때 그리고 이로 인해 화재가 발생했을 경우, 타이어로부터 추가로 공기(산소)가 배출되지 않는다는 이유 때문이다.

② 온도변화와 타이어 공기압의 상관 관계

일반적으로 승용자동차의 경우 타이어 온도가 10℃ 상승하면, 타이어 공기압은 0.1bar 정도 상승한다. 그 반대도 성립한다. 트럭이나 버스 타이어의 경우는 승용자동차 타이어에 비해 공기압이 높기 때문에 온도상승에 따른 압력상승폭도 더 크다. 예를 들어 승용차 타이어가 0.1bar 상승할 때, 대형트럭 타이어는 0.6bar 정도까지도 상승한다.

4) 적재 하중

적재하중이 규정값 이상으로 증가하면, 타이어의 마모는 급속히 빨라진다.

<표 출처: 네이버>

5) 차륜 정렬 상태

정렬상태가 불량하면, 타이어의 이상 마모를 유발시켜, 타이어의 수명이 단축될 수 있다.

6) 휠 밸런싱(wheel balancing) 상태

휠이 밸런싱되어 있지 않을 경우, 타이어의 이상 마모가 발생할 수 있다.

7) 주행속도

주행속도가 타이어의 규정속도 이상으로 높아지면, 타이어의 변형과 발열이 심해지게 되어 마모를 촉진시킨다. 일반적으로 타이어에 명시된 규정하중의 80% 적재상태로, 규정속도의 80% 이하로 주행할 것을 권장하고 있다.

8) 차체 스프링 시스템

차체 스프링 시스템에 이상이 있을 경우, 이상 마모의 원인이 될 수 있다.

이상으로 ‘자동차의 타이어 수명‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 고속주행 타이어’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 수명에 미치는 영향들이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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