행복남의 일상

타이어

8. 타이어 공기압 감시 시스템 [air pressure monitoring system]

이번시간엔 타이어 런-플랫시스템에 이어 타이어 공기압 감시 시스템에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

타이어 공기압의 손실은 경우에 따라서는 급격히, 또는 천천히 장기간에 걸쳐 이루어진다. 우선 외부물체에 찔리거나, 충돌 또는 운전 부주의로 타이어가 파손되어 순식간에 공기압이 손실되는 경우를 가정할 수 있다.

아래 그림은 고속 주행 중 타이어가 외부로부터의 이물질에 찔리고, 타이어에 박힌 이 이물질은 임의의 시간 후에 원심력에 의해 다시 타이어로부터 분리되는 경우의 공기압 변화를 도시한 그림이다. 타이어 및 자동차의 종류, 그리고 타이어의 손상 정도에 따라 다르나 약 30~60초 후에 한계압력(규정 공기압의 85%)에 도달함을 알 수 있다. 따라서 이 경우에 최소 30초 이내에 운전자가 이 사실을 인지하면 사고를 미연에 방지할 수 있다. - 공기압 감시시스템은 이와 같은 논리에 근거를 둔 시스템이다.

주행 중 타이어 손상에 의한 공기압손실 <도표 출처: 네이버>

이 외에도 튜브나 공기 주입 밸브로부터의 누설, 또는 비드(bead)와 림(rim)사이에서의 미세한 누설에 의해 장기간에 걸쳐 공기압이 조금씩 손실되는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우에 공기압의 손실은 1년에 약 30% 정도에 이르는 것으로 보고되고 있다.

유니로열(Uniroyal)사가 운행 중인 자동차를 대상으로 타이어 공기압을 조사한 결과에 따르면 약 17%는 규정값보다 높게, 약 13%는 규정값 범위로, 그리고 약 70%는 규정값보다 낮은 것으로 나타났다. 이 조사결과는 절대 다수의 자동차들이 항상 공기압이 부족한 상태로 운행되고 있음을 의미한다.

타이어의 안정성, 예를 들면 고속주행성능, 제동력 및 선회력을 노면에 전달할 수 있는 능력, 그리고 수막현상에 대한 대처능력 등은 공기압이 규정수준을 유지하고 있을 때만 보장된다.

공기압 감시시스템은 공기압이 일정수준 이하로 낮아지면 경고신호를 발생시키고, 더 낮아져 위험한 상황이 되면 경보를 발하여 운전자가 자동차를 정차시킬 수 있도록 한다.

공기압 감시시스템은 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 경제성을 개선시키는 부수적인 효과도 있다. 공기압이 낮으면 타이어의 마모가 증대되고, 연료소비율이 증가하기 때문이다.

공기압 감시시스템은 간접측정 방식과 직접측정 방식으로 분류할 수 있다.

1) 간접 측정 방식

공기압이 손실되면 타이어의 전동원주는 작아지고, 차륜의 회전속도는 상승하게 된다. ABS 또는 ESP(Electronic Stability Program) 시스템에 부속된 센서들을 이용하여 각 차륜의 회전속도를 측정하고, 대각선으로 배치된 차륜의 회전속도를 서로 비교하여 평균회전속도를 산출하고, 이 평균회전속도를 이용하여 공기압이 손실된 타이어를 식별한다. 두 차륜 간의 공기압의 차이가 일정값(예 : 30%) 이상이면 먼저 운전자에게 경고신호를 보낸다.

그러나 제어 일렉트로닉은 커브선회 시 또는 급가속할 때와 같은 주행상태를 변별하여, 이 경우에는 경고신호를 발생시키지 않는다. 그리고 제어일렉트로닉에 저장된 알고리즘은 부하와 온도변화도 고려한다. 단 타이어의 규격이 바뀌면 해당 타이어의 전동원주(규정 공기압에서의) 기준값을 다시 입력해야 한다.

2) 직접 측정 방식

공기압은 타이어에 설치된 압력센서가 직접 측정한다. 아래의 기능들이 충족되어야 한다.

• 공기압은 정차 중 또는 주행 중에도 계속해서 감시되어야 한다.

• 공기압 손실, 공기압 감소 및 타이어 펑크는 조기에 운전자에게 알려져야 한다.

• 개별 휠의 인식 및 휠의 위치확인은 자동적으로 이루어져야 한다.

• 시스템과 부품의 진단은 서비스공장에서 가능해야 한다.

이 시스템은 다음과 같은 부품으로 구성된다.

• 각 차륜마다 1개 이상의 압력센서

• 타이어 공기압 감시용 안테나

• 디스플레이를 포함한 계기판

• 타이어 공기압 감시용 ECU

• 기능 선택 스위치

타이어 공기압센서와 안테나 <이미지 출처: 네이버>

① 타이어 공기압센서

타이어 공기 주입 밸브(금속제)에 볼트로 체결되어 있다. 따라서 타이어 또는 림을 교환할 때 다시 사용할 수 있다. 추가로 온도센서, 발신용 안테나, 측정 일렉트로닉 및 제어 일렉트로닉, 수명이 약 7년인 배터리 등이 집적되어 있다. 공기압은 온도에 따라 변화하므로, ECU에서는 감지한 온도와 압력을 기준온도 20℃에서의 값으로 환산한다.

타이어를 교환할 때 센서의 파손을 방지하기 위해서는, 타이어를 센서가 설치된 쪽의 반대쪽 부분을 눌러서 분리시켜야 한다.

② ECU

발신 안테나로부터 다음과 같은 정보들을 수신한다.

• 개별 차륜의 식별 번호(ID code)

• 현재의 공기압과 온도

• 리튬(Lithium) 전지의 상태

ECU는 타이어 공기압 감시를 위해 안테나로부터 수신한 신호들을 평가하여, 우선순위에 따라 디스플레이를 통해서 운전자에게 정보를 제공한다. 타이어를 교환하였을 경우, 예를 들면 앞차축 타이어를 뒤차축으로, 또는 그 반대로 교환하였을 경우에 변경된 압력으로 ECU를 다시 코딩하여야 한다.

예를 들면, 공기압을 수정하였을 경우에는 그때마다 엔진 점화스위치를 OFF하고, 단자 15 ON 상태에서 일정 시간 동안(예 : 최소한 6초 이상) 버튼을 눌러 시스템을 초기화해야 한다.

③ 개별 차륜 인식

ECU는 자동차에 부속된 센서들을 식별하고, 이를 저장한다. ECU는 주행 중에도 센서들을 식별하여, 근접해 있는 자동차들의 센서에 의한 간섭을 방지한다.

④ 시스템 메시지 우선순위 1

이 메시지는 주행안전성을 더 이상 보장할 수 없음을 의미하는, 경고 메시지이다.

• 신호 한계값(threshold) 2에 미달될 경우(예 : 저장된 규정압력 2.3bar에서, 0.4bar 강하)

• 신호 한계값(threshold) 3에 미달될 경우(예 : 최저압력 한계, 그림에서 1.7bar)

• 분당 압력손실이 규정값(예 : 0.2bar) 이상일 경우.

⑤ 시스템 메시지 우선순위 2

다음의 경우에 메시지를 통해 운전자에게 정보를 제공한다.

• 신호 한계값(threshold) 1에 미달될 경우(예 : 저장된 규정압력 2.3bar에서, 0.2bar 강하)

• 동일 차축의 타이어 간의 압력차가 일정 수준(예 : 0.4bar) 이상일 경우.

• 시스템이 스위치 OFF되었거나 또는 고장일 경우.

시스템 메시지 그래프 <이미지 출처: 네이버>

이상으로 ‘자동차의 타이어 공기압 감시 시스템‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 타이어 동력전달특성’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 공기압 감시 시스템이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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7. 런-플랫시스템

이번시간엔 타이어가 고속주행에 미치는 영향에 이어 타이어 런-플랫시스템에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

런-플랫 시스템은 특히 고속에서 타이어 공기압의 급격한 감소에 의한 위험한(critical) 주행상황을 방지하거나 또는 제거할 수 있다. 일반적으로 타이어를 교환하지 않고도 가까운 정비공장까지 주행할 수 있다. → RSC＝Run-flat System Component

런-플랫 시스템은 비상운전(limp-home) 특성을 갖춘 휠/타이어 시스템으로서, 2가지 사양으로 분류할 수 있다.

① 기존의 휠 림에 적용할 수 있는 시스템

② 특수한 휠 림과 그에 적합한 타이어를 장착해야 하는 시스템

두 시스템에는 반드시 공기압 감시 시스템의 장착이 필수적이다. 공기압 감시 시스템은 운전자가 적당한 속도로 계속 주행할 수 있도록 공기압에 대한 정보를 제공할 수 있어야 한다.

1) 기존의 휠 림에 적용할 수 있는 시스템

① CSR(Conti Support Ring)

아래 그림과 같이 유연한 마운팅(mounting)을 포함한 경금속 링(ring)을 휠 림에 조립한 형식이다. 경금속 링의 무게는 약 5kg 정도이다. 따라서 각 휠은 약 5kg 정도의 무게가 증가하게 된다.

공기압이 손실되었을 경우에도, 타이어가 경금속 링에 지지되므로, 타이어 사이드 월이 노면과 휠 림 사이에서 짓눌리지 않게 된다. 따라서 공기압이 손실되었을 경우에도 타이어의 파손이나 마찰에 의한 열이 발생되지 않는다. 주행속도를 낮출 경우, 약 200km 정도까지는 계속 주행이 가능하다. 이 방식은 조립 난이도 때문에, 편평비(H/B) 60 이하인 타이어용으로 개발되었다.

기존의 휠 림을 사용하는 런-플랫 시스템 <이미지 출처: 네이버>

② 자기 지지식 런-플랫 타이어(SSR : Self Supporting Run-flat tire)(예 : DSST)

이 타이어는 기존의 타이어와 비교할 때, 내열고무를 사용하고, 추가로 띠를 삽입하여 사이드 월을 강력하게 보강하였다. 압력이 손실된 상태에서도 타이어는 자신의 사이드 월로 자동차의 하중을 지지할 수 있다. 따라서 비드는 림의 안쪽으로 미끄러지지 않고 자신의 위치를 유지한다. 공기압이 손실된 상태에서도 주행속도 80km/h로 약 200km 정도를 주행할 수 있도록 설계되어 있다. 사이드 월의 보강으로 노면충격흡수성이 불량하여 승차감은 낮다.

2) 특수한 휠 림과 그에 적합한 타이어를 장착해야 하는 시스템

특수한 휠 림과 그에 적합한 타이어를 사용하는 시스템으로서, 대표적인 시스템에는 Michelin의 PAX-시스템이 있다. PAX-시스템의 구조는 아래의 그림과 같다.

PAX-시스템 <이미지 출처: 네이버>

① PAX-시스템의 휠 림-EH2(Extended Hump 2)

림은 아주 편평하고 림 웰(rim well)의 위치에는 아주 작은 조립용 그루브가 있을 뿐이다. 림 플랜지(rim flange)는 없고, 림의 바깥쪽 양단에는 각각 험프(hump)가 있다. 림의 중앙부분이 편평하므로 직경이 큰 브레이크 디스크의 설치가 가능하다.

타이어 비드의 수직 고정력 <이미지 출처: 네이버>

② PAX-시스템의 타이어

타이어의 사이드 월을 높이는 더 짧게, 강성은 더 크게 증가시켰다. 측력에 의한 타이어 접지면의 변형이 적기 때문에, 노면과의 접촉력은 개선되고 전동저항은 감소된다.

타이어 비드는 각각 험프의 바깥쪽 그루브에 밀착되어 있다. 타이어에 작용하는 모든 힘은 타이어의 카커스에 인장력을 발생시키는 힘으로 작용한다. 따라서 비드는 언제나 그루브에 밀착된 상태를 유지한다. 그리고 수직으로 작용하는 이 고정력은 타이어의 공기압이 손실된 상태에서도 비드가 림으로부터 이탈하지 않도록 한다.[그림 6-20 타이어 비드의 수직 고정력]

③ PAX-시스템의 인서트(insert)

이 인서트는 탄성 링으로서, 림 위에 끼워져 있으며, 부하감당능력이 우수하다. 따라서 타이어의 공기압이 손실된 상태에서도 타이어가 제 위치를 유지하도록 타이어를 지지한다. 타이어의 공기압이 손실된 상태에서도 80km/h의 속도로 약 200km 정도를 주행할 수 있다.

④ PAX-시스템의 타이어 호칭

이상으로 ‘자동차의 타이어 런-플랫시스템‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 타이어 공기압 감시 시스템’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 런-플랫시스템이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

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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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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.

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4. 타이어의 종류

전번시간 타이어의 기호표시에 이어 타이어의 종류에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

구조, 형상 및 용도에 따라서 그리고 한국공업규격(KS)에 의한 분류 등이 주로 사용된다. 일반적으로 타이어의 종류에 대한 정보는 사이드 월에 명기되어 있다.

여기서는 일반적으로 많이 사용되고 있는 카커스 코드(cord)의 배열각도에 의한 분류, 튜브리스타이어, 겨울용 타이어 등에 대해서 설명하기로 한다.

1) 다이애거널(diagonal) 타이어와 레이디얼 타이어

타이어의 종류 <이미지 출처: 네이버>

① 다이애거널 타이어(diagonal tire)

카커스 코드의 배열각도가 타이어 트레드 중심선에 대해 약 26~40° 정도인 타이어이다. 일반적인 용도의 경우에는 약 35~38°인 경우가 대부분이고, 스포츠카용은 약 30~34° 정도가 대부분이다.

코드각이 크면, 타이어가 부드러우나 측면 안정성이 약하다. 역으로 코드각이 작으면 딱딱하기는 하지만 측면 안정성이 양호하고, 선회(cornering)속도를 높일 수 있다.

② 레이디얼 타이어(radial tire)

카커스 코드의 배열각도가 타이어 트레드의 중심선에 대해서 90°인 타이어를 말한다. 그러나 브레이커(breaker) 층의 코드각은 0~20° 정도가 대부분이다. 브레이커 코드가 철선(steel wire)일 경우 “스틸 레이디얼 타이어”, 섬유계일 경우 “텍스틸(textile) 레이디얼 타이어”라고 한다.

레이디얼 타이어의 사이드 월은 압축되지만, 변형은 주로 굴신영역(flexing zone)으로 제한된다. 바이어스 타이어에 비해 브레이커 층이 강화되어 있기 때문에 저속에서는 바이어스타이어에 비해 변형이 더 적어, 노면과의 접촉성이 개선된다. 고속에서는 부드러운 카커스 층이 스프링작용을 하기 때문에, 바이어스 타이어에 비해 전동저항이 적다. 추가로 브레이커 층이 측면 안정성을 제공하므로 선회능력도 우수하다.

반면에 사이드 월(side wall)의 기계적 강도가 약하다는 점은 결점이다.

2) 튜브-타이어와 튜브리스-타이어(tubeless tire)

① 튜브-타이어(tube-tire)

공기의 누설을 막기 위한 얇은 고무 튜브로서, 상용자동차 및 2륜차, 그리고 스포크 휠이 장착된 자동차 등에는 아직도 사용되고 있다.

② 튜브리스-타이어(tubeless-tire)

부틸(Butyl)로 만든, 공기가 새지 않는 고무막을 튜브 대신에 타이어의 안쪽 내벽에 직접 접착한 타이어로서, 공기가 새는 것을 방지한다. 그럼에도 불구하고 시간이 경과함에 따라 공기분자의 확산(diffusion) 손실에 의해 타이어 공기압은 점점 낮아지게 된다.

공기 대신에 질소만을 주입할 경우에는 이론적으로 확산손실을 감소시킬 수 있다. 이유는 질소분자가 공기분자보다 더 크기 때문이다. 그러나 공기의 76.8 wt.%(79 vol.%)가 질소라는 점을 고려할 때 큰 의미가 없다. 휠 림에 설치된 공기밸브도 공기가 누설되지 않도록 조립되어 있어야 한다. 튜브리스-타이어에는 사이드 월에 ‘Tubeless(영)’ 또는 ‘sl(독)’이 명기되어 있다.

튜브리스-타이어(레이디얼) <이미지 출처: 네이버>

튜브리스-타이어의 장점으로는 튜브와 타이어 간의 마찰이 없으므로 열의 발생이 적고, 무게가 가볍고, 조립하기 쉽다는 점을 들 수 있다.

3) 겨울용 타이어(M＋S 타이어)와 여름용 타이어

① 겨울용 타이어(M＋S 타이어)

과거에 사용했든 굵은 못이 박힌 타이어 트레드와 비교할 때, 오늘날의 겨울용 타이어 트레드는 상대적으로 그루브가 작으며, 작은 핀들이 박혀있다. 작은 핀들은 큰 못에 비해 눈이 덮인 도로 또는 미끄러운 도로표면과의 접촉성이 더 좋다. 트레트 표면의 고무가 저온(예 : －40℃~5℃)에서도 탄성을 유지하도록 하기 위해, 규산(silicic acid, silica) 또는 천연고무를 첨가한다.

타이어 종류별 구동력과 슬립률의 비교 <이미지 출처: 네이버>

겨울용 타이어는 다음과 같은 특성을 가지고 있어야 한다.

• 저온 적응성(－40℃~5℃, 남한의 경우는 －20℃~15℃ 정도)

• 높은 “주행속도 친화성”

• 타이어와 노면 간의 높은 접촉성(건조한 도로, 젖은 도로)

• 눈과 얼음 위에서의 높은 견인력

• 낮은 전동저항 및 소음의 최소화

• 진창길 주행능력

• 수막현상에 대한 우수한 적응성

• 조향 정밀성 및 안정성, 내구성

겨울용 타이어는 트레드 그루브의 깊이가 약 4mm 이하일 경우에는 겨울 저항성(winter - proof)을 보장할 수 없다.

② 여름용 타이어

• 기온 적응성(0℃~50℃)

• 높은 “주행속도 친화성”(V-, W-, Y-, ZR-타이어)

• 타이어와 노면 간의 높은 접촉성(건조한 도로, 젖은 도로)

• 수막현상에 대한 우수한 적응성

• 낮은 전동저항 및 높은 안락성

• 조향 정밀성 및 안정성, 내구성

눈길에서의 타이어 종류별 제동거리 비교 <이미지 출처: 네이버>

4) 타이어 종류의 이미지

① 퍼포먼스 타이어

고온에 잘 견디고 접지력과 회전력에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 광폭 타이어다.

 <타이어 이미지 출처: 네이버>

② 사계절용 타이어

건조하거나 젖은 또는 약간의 눈이 덮인 도로에서 주행하는 데 알맞은 타이어다.

  <타이어 이미지 출처: 네이버>

③ 스노 타이어 (겨울용 타이어)

표면에 홈이 패인 것이 특징인 타이어로 눈이나 얼음이 덮인 도로에서 우수한 접지력을 보이는 타이어다.

  <타이어 이미지 출처: 네이버>

④ 투어링 타이어

마르거나 젖은 도로에서 주행할 때 알맞으며 눈길이나 얼어 있는 도로에서 주행하는데는 적합하지 않은 타이어다.

  <타이어 이미지 출처: 네이버>

⑤ 스터디드 타이어

트레이드에 금속 징이 박힌 타이어로 빙판길에서 접지력이 우수한 타이어다.

  <타이어 이미지 출처: 네이버>

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

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타이어

3. 타이어의 표시기호/호칭, 하중지수

타이어의 사이드 월에는 표시기호/호칭에서부터 시작해서 제조일자에 이르기까지 중요한 많은 정보들이 표기되어 있다. 예를 들어 제조일자(예: 0309, 03:제3주, 09:2009년)가 6년 이상 경과하면 신품 타이어일지라도 폐기할 것을 권장하고 있다.(제조회사들은 10년)

1) 타이어의 치수 표시

타이어의 치수는 인치(inch)와 밀리미터(mm) 단위로 표시한다. 중요한 치수는 폭(b)과 내경(D)(＝또는 림 직경)이다.

바이어스 타이어는 일반적으로 인치(inch)로 표시하며, 레이디얼 타이어는 폭은 mm 단위로, 타이어 내경(＝림 직경)은 인치(inch)로 표시하거나, 폭과 내경을 모두 mm 단위로 표시한다.

그러나 이 값들은 타이어의 실제 치수와 정확하게 일치하지 않는다. 따라서 정확한 값은 제작사가 제시하는 표준 값을 이용한다. 치수는 표준공기압으로 충전된 타이어를 무부하 상태에서 측정한다.

타이어의 치수 (이미지 출처: 네이버>

2) 편평비(扁平比 : Aspect ratio, 높이/폭)

타이어의 높이를 타이어의 폭으로 나누어 백분율로 표시한 값이다. 시중에서는 시리즈로 표시하기도 한다. 예를 들어 50시리즈, 40시리즈는 각각 편평비 50%, 40%를 의미한다. 편평비가 60이라면, 높이(H) : 폭(W)의 비율은 0.6 : 1이 된다. 승용자동차에는 편평비가 작은 타이어들이 많이 사용되고 있다.

편평비가 작은 타이어 즉, 광폭 타이어의 장점으로는 브레이크 설치공간을 크게 할 수 있으며, 선회할 때 측면 안정성이 높고, 측면 비틀림 및 측면 변형에 대한 저항성이 높고, 조향핸들의 동작에 대한 응답성이 더욱더 정밀해진다는 점이다.

그러나 광폭 타이어의 단점으로는 수막현상에 대한 저항성이 불량해지고, 조향하는데 힘이 많이 들고, 고유 스프링작용이 불량해지고, 승차감이 저하된다는 점 등이 있다.

3) 유효 반경

수직하중을 받고 있는 상태의 타이어의 반경(半徑)은 수직하중을 받고 있지 않는 타이어의 반경보다 더 작다. 또 수직하중을 받는 상태로 정차해 있는 경우는 수직하중을 받는 상태로 주행하는 타이어보다 반경이 더 작은데, 이는 주행 중 타이어 원주부의 원심력이 타이어의 변형에 대해 반작용을 하기 때문이다.

주행 중일 때의 타이어 반경을 동하중 반경(dynamic radius), 정차 중일 때의 타이어 반경을 정하중 반경(static radius)이라고 한다. 그리고 동하중 반경이 정하중 반경보다 더 크다.

자동차의 주행속도를 계산할 때는 타이어의 동하중 반경을 이용하기도 한다. 동하중 반경은 일반적으로 규정 공기압과 규정 적재상태에서 60km/h로 일정한 거리를 주행하여, 주행거리를 차륜의 회전수로 나누고, 다시 2π로 나누어 구한다.

4) 동적 전동 원주(dynamic rolling circumference；Udyn)

60km/h의 속도로 주행하였을 때, 타이어가 1회전하는 동안에 주행한 거리를 말한다. 표준 공기압과 표준 부하(＝하중) 상태에서 측정한다. 속도계의 정확도는 타이어의 동적 전동 원주의 값의 영향을 크게 받는다.

5) 타이어의 호칭기호

① 승용 자동차용 타이어 호칭기호

타이어(승용자동차용) 호칭기호 <이미지 출처: 네이버>

② 트럭 및 버스용 타이어

 <표 출처: 네이버>

③ 속도 표시 기호(speed symbol)

타이어에 허용 최고속도기호가 표시되어 있을지라도 스노-체인을 사용할 경우는 어떤 타이어이든지 약 50km/h 이하로 주행하는 것이 좋다.

 <표 출처: 네이버>

④ 하중 지수(LI : Load Index)

 <표 출처: 네이버>

하중지수는 타이어 1개에 부하되는 최대 허용하중으로서, 타이어의 형식, 최고속도, 공기압 및 캠버에 따라 결정된다.

‘Reinforced’ 또는 ‘Extra Load’라고 명기된 타이어의 경우는 카커스가 보강된 타이어이다. 이들은 동일한 호칭의 타이어에 비해 더 무거운 하중과 더 높은 공기압이 허용된다.

 <표 출처: 네이버>

⑤ 플라이 레이팅(PR : ply rating)

플라이 레이팅(PR)이란, “타이어에 사용된 코드(cord)의 강도가 면섬유 몇 장에 해당되는가?”를 나타낸다. 타이어 공업의 초기에는 타이어 코드의 재료로 면사(綿絲)를 사용하였다. 그 당시에는 실제로 사용한 면사 코드지(ply)의 표층수로 타이어의 강도를 표시하였다. 그러나 타이어 공업이 발달함에 따라 코드지의 재료가 합성섬유 및 금속재료로 바뀌었다. 따라서 타이어 강도의 표시도 플라이(ply) 수에서 플라이 상당수 즉, 플라이 레이팅(PR : Ply Rating)으로 변경되었다. 예를 들어 14PR이라고 하면, 코드지의 표층수에 상관없이, 종전의 면사 코드지 14겹에 해당하는 강도를 가지고 있음을 의미한다.

⑥ 로드 레인지(L.R : load range)

플라이(ply)와 플라이 레이팅(P.R)이 혼동되기 때문에 로드 레인지(load range)를 사용하기도 한다. 플라이 레이팅과 로드 레인지의 상관관계는 다음과 같다.

 <표 출처: 네이버>

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

이상으로 ‘자동차의 타이어 표시기호‘에 대하여 알아봤습니다. 다음 시간엔 이어서 ‘자동차 타이어 종류’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 오늘 알아본 자동차의 타이어 표시기호가 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.