Sheer Driving Pleasure와 굽이진 코너의 즐거움

밸런스부터 4륜 조향 ‘인테그랄 액티브 스티어링’까지

2016년 09월호 지면기사  /  글│BMW Korea


 

진정한 드라이빙의 즐거움을 향한 BMW의 노력은 매 순간 코너를 돌아나갈 때마다 드러난다. 드라이버가 느낄 기쁨은 기초 골격의 레이아웃부터 액티브 스티어링, 인테그랄 액티브 스티어링 등 다양한 신기술을 통해 축적해온 핸들링에 대한 BMW의 고집스러운 노력의 결과물이다.

 

자동차의 움직임을 흔히 달리고 돌고 멈춘다고 표현한다. 우리가 운전석에서 보내는 대부분의 시간과 행동도 달리고 돌고 멈추기 위함이다. 언뜻 복잡해 보이는 운전 행위도 알고 보면 이 세 가지가 전부다.

자동차 회사들이 매년 엄청난 개발비를 들여 출시하는 수많은 차들도 결국 달리고 돌고 멈추기 위한 결과물이다. 더 크게 보더라도 마찬가지다. 지난 100년 동안 자동차 역사를 돌아보면 결국 이 세 가지를 안전하게 발전시키기 위한 노력으로 귀결된다.

 

자동차의 기본적인 기능 ‘가속, 회전, 제동’

 

많은 사람들이 자동차 성능에 대한 첫번째 관심을 출력에 두고 있다. 새 차가 나오면 몇 마력인지부터 궁금해한다. 그러나 시원한 출력만큼 잘 돌고 잘 서는 재미에 더 자주 운전대를 잡게 된다. 즉, 핸들링과 브레이킹이 출력 이상으로 중요하다는 뜻이다. 또 주행 중 가속 페달을 몇 초 밟지 않는 것보다 운전대를 몇 초 조작하지 않는 게 훨씬 위험한 것처럼, 사용 빈도 면에서 조향장치는 엔진이나 변속기보다 앞선다. 운전하는 내내 두 손으로 붙잡고 시종일관 조작하는 것이고, 때문에 얼마나 정교하게 잘 만들어야 하는지는 아무리 강조해도 지나침이 없다.

‘Sheer Driving Pleasure’는 우리말로 진정한 운전의 즐거움이다. 이는 BMW가 전 세계적으로 사용하고 있는 매우 중요한 슬로건이다. 슬로건이란 그 회사를 상징하고 대표하는 가장 핵심적인 문구다.

BMW는 자동차에 대해 다양한 요구와 가치관을 지닌 수많은 나라, 수많은 사람에게 서로 다른 목적의 다양한 모델을 판매 중이다. 더 많은 고객의 더 어려운 요구를 듣기 위해 오늘도 신 모델을 개발하고 있다.

그러나 아주 다양하고 복잡해 보이는 이러한 활동들이 결국에는 진정한 운전의 즐거움이란 명쾌한 목표를 위한 것이다. 이것이 BMW가 존재하는 이유다.

운전의 진정한 즐거움을 위해 자동차를 만드는 회사와 운전 중 가장 높은 사용 빈도를 자랑하는 조향장치, 이 둘의 끈끈한 관계는 어쩌면 당연한 것인지 모른다.

 


 

정교한 핸들링을 위한 기본조건 ‘무게 배분과 밸런스’

 

자동차는 네 개의 바퀴 위에 모든 것을 싣고 있다. 각각의 바퀴가 노면과 만나는 면적은 불과 A4용지 한 장 크기도 되지 않는다. 그 작은 접지면만으로 원하는 때에 원하는 만큼 달리고 돌고 멈춰서야 한다. 어떤 바퀴에 무게가 너무 많이 몰리거나 반대로 무게가 너무 실리지 않을 경우 운전의 즐거움은 고사하고 주행안정성까지 흐트러질 수 있다. 각 바퀴에 실리는 하중, 즉 무게 배분이 너무나도 중요한 이유다. 안전하고 즐거운 운전 그리고 핸들링을 위해 BMW는 다양한 기술을 사용한다. 그러나 그 모든 기술도 결국 네 바퀴 위에 올라가는 것이다. 무게 배분이야말로 뛰어난 핸들링 성능을 위한 기초 중의 기초라고 할 수 있다.

BMW의 측면 디자인은 거의 모든 차에서 동일하다. 길쭉한 보닛과 곧 앞으로 튀어나갈 화살처럼 후진 배치돼 있는 캐빈, 이를 표현하는 호프마이스터 킥 등이 대표적이다. 흔히 롱 노즈 숏 데크 프로포션이라고 표현한다. 이는 단지 멋진 디자인을 위해서가 아니다. BMW가 태초부터 매우 중요시하는 전후 무게 배분에 대한 결과물이다. 지금으로부터 무려 41년 전에 탄생한 1세대 3시리즈나 현행 3시리즈 모두 앞서 표현한 측면의 특징적인 비율은 크게 다르지 않다.

 

 

 

엔진을 앞바퀴 중심축보다 뒤쪽에 세로로 배치하고 뒷바퀴를 굴리는 BMW의 대표적 레이아웃 때문이다. 이러한 특징은 모두 최적의 전후 무게 배분을 위한 것이다. 엔진은 단일 개체로 자동차에서 가장 무거운 부품이다. 당연히 중심에 가깝게 배치할수록 좋지만 4~5명이 탑승하는 세단이 미드십 스포츠카와 같은 레이아웃을 취할 수는 없는 노릇이다. 그래서 등장한 것이 엔진을 앞바퀴와 실내 사이 공간에 배치하는 프론트 미드십이다. 더불어 구동축을 뒷바퀴에 두어 앞바퀴에 대한 부담을 한 번더 덜어낸다. 결과적으로 프론트 미드십 구조를 위해 앞바퀴를 최대한 전방 배치해 앞 오버행이 줄어들고 보닛이 길어졌다. 또한, 구동축인 후륜에 무게를 실어 접지력을 키우기 위해 캐빈을 후방으로 배치해 지금과 같은 측면 디자인 비율이 탄생한 것이다.

 

 

 

BMW의 특징적 사이드 뷰는 이렇게 완성됐다. 뛰어난 능력자를 보고 우월한 유전자라는 표현을 쓰듯, 이것만으로도 탁월한 핸들링을 위한 우월한 기본 조건을 충족한다. 이것으로 진정한 운전의 즐거움을 위한 훌륭한 토대가 완성됐다. 그러나 BMW의 핸들링에 대한 집착은 여기서 끝나지 않는다.

 


 

기본 골격 위에 얹은 플러스알파 ‘액티브 스티어링’

 

인간의 감각은 상대적이다. 같은 자극이 주어져도 주변 환경과 상황에 따라 매우 다르게 반응한다. 자동차는 온갖 장소를 달리는 만큼 운전자의 감각을 교란시킬 주변 환경 또한 끊임없이 변화한다. 기계는 설계된 만큼 움직이지만, 그것을 받아들이는 운전자의 감각은 그때그때 다르다. 따라서 수많은 변수에 자동차가 일률적으로 반응한다면 오히려 정교한 운전에 방해가 될지도 모른다. 변화하는 것은 인간의 감각뿐만이 아니다. 자동차가 갖는 물리적 특성 또한 여러 변수에 따라 변화무쌍하게 바뀐다. 가장 큰 변수는 속도다.

예컨대 마찰저항과 운동 에너지 등은 속도에 따라 현저하게 달라지기 마련이다. 저속과 고속에서 같은 수준으로 감속하거나 이동하려면 운전자 혹은 관련 장치가 전혀 다르게 움직여야 한다는 뜻이다.

즐겁고 편한 핸들링을 위해서도 주변상황과 속도에 따라 조향장치가 달라져야 한다. 방향을 크게 바꿀 일이 많은 저속에서는 입력 값이 작아도 많이 반응해야 좋고, 예리한 컨트롤이 필요한 고속에서는 커다란 입력 값에도 작고 세밀하게 반응할수록 좋다. 이는 즐거움뿐 아니라 정교하고 안정적인 핸들링에도 큰 도움을 준다. BMW가 이를 위해 혁신적인 조향 시스템을 내놓은 것은 약 14년 전인 2002년이다. 각종 센서와 모터, 전자장비의 도움으로 다양한 상황에 따라 앞바퀴의 조향 비율을 바꾸는 액티브스티어링이 탄생했다. 단순히 입력 값에 따라 반응하는 게 아닌, 운전자가 원래 의도했던 만큼 움직이는 새로운 조향 시스템이 탄생한 것이다.

 

 

액티브 스티어링을 위해 필요했던 가장 중요한 사항은 안전이다. 조향각이 일정하지 않은 가변형 구조를 만들기 위한 궁극적인 방법은 바이 와이어(by Wire) 시스템이다. 입력과 출력 사이 물리적 연결을 끊고 전자신호체계와 모터를 통해 완성하는 것이다. 그러나 이는 혹시 모를 전자 시스템 고장시 조향을 아예 컨트롤할 수 없게 되는 치명적 단점을 갖는다. 관련 기술이 덜 성숙한 상황에서는 안전에 위험요소가 될 수 있다. 그래서 BMW는 최초의 액티브 스티어링 시스템을 만들면서도 안전을 위해 가장 안정적인 방법으로 접근했다.

 

 

스티어링 휠과 바퀴 사이 물리적 연결 구조를 기본으로 두되, 그 사이 가변형 기어 박스를 물린 것이다. 더 정확하게는 분할된 스티어링 칼럼 속에 유성기어를 넣어 마치 물리적 변속기처럼 조향각을 가변시킨 것이다. 센서 정보에 의해, 조향각이 기본 설정과 달라야 할 필요를 감지하면, 모터의 개입으로 이미 연결돼 있는 유성기어를 작동시키는 원리다. 만에 하나 전기장치인 모터가 고장이 나도 물리적 기어들은 여전히 스티어링 휠과 바퀴를 이어주고 있다. 어떤 상황에서도 컨트롤 불능이 되는 일은 없는 것이다. 이후 해당 기술의 급격한 성숙으로 현행 BMW의 모델들에는 완벽한 전자식 스티어링이 탑재돼 있지만 위급한 상황에서의 통제 불능을 막기 위한 물리적 장치는 여전히 이어지고 있다.
액티브 스티어링은 이렇게 확보된 물리적 안전성 위에 다양한 기능을 제공한다.

 

우선 그 핵심은 가변식 조향이다. 주차장에서의 방향 변경, 교차로에서의 우회전, 유턴 등 급격한 조향 변경은 모두 저속에서 일어난다. 이때 액티브 스티어링은 스스로 상황을 판단하고 실제 운전자가 스티어링 휠을 돌리는 것보다 더 많이 돌아나갈 수 있도록 조향각을 최대로 키운다. 이를 통해 운전자는 스티어링을 덜 돌리고도 같은 결과를 얻을 수 있다. 반대로 고속에서는 조향각을 최대한 줄인다. 고속주행하는 자동차는 현재 방향으로 계속 나아가려는 힘을 가지고 있다.

 

 

그 힘이 클수록 차의 균형 또한 진행 방향의 중심에 가까워진다. 이때 조향각을 크게 바꾸면 앞으로 나아가려는 차의 중심과 방향을 바꾸려는 앞바퀴 사이 균형이 흐트러져 걷잡을 수 없는 사태로 치닫는다. 대표적인 현상이 뒷바퀴가 바깥으로 흐르는 오버스티어다. 고속주행 중 약간의 스티어링 조작으로 차가 돌거나 전복되는 사고는 대부분 이 때문에 발생한다. 액티브 스티어링은 고속에서 저속 대비 적은 각도로 앞바퀴를 조향한다. 이를 통해 고속주행 방향 변경 시 벌어질 수 있는 오버스티어를 줄이고 안정적 차선 변경을 가능하게 한다. 물론 고속 직진 안정성도 월등하게 좋아진다.

 

 

 

액티브스티어링의 장점은 한 가지 더 있다. 다른 주행 안전장치를 도와 더욱 자연스럽게 위험한 상황을 회피할 수 있게 한다. 예컨대 DSC의 개입을 늦출 수 있다. 액티브 스티어링이 오버스티어를 줄여주기 때문이다.

물론 액티브 스티어링만으로 제어하기 힘든 상황에서는 DSC가 개입한다. 그러나 액티브 스티어링이 없을 때와 비교해 개입량이 약해지기 때문에 운전자는 종전보다 DSC 개입의 이질감을 덜 느끼며 안전한 주행을 이어갈 수 있다.

 


 

더 진화한 조향 기술 ‘인테그랄 액티브 스티어링’

액티브 스티어링의 궁극적인 목적은 세 가지로 요약된다. 주차와 유턴 등 저속에서의 더 편안한 핸들링, 고속도로 차선 변경등 고속주행에서의 안전, 그리고 의도했던 만큼의 움직임을 통한 진정한 운전의 즐거움이다. BMW는 이러한 목표를 극적으로 이루기 위해 액티브 스티어링을 한 단계 더 발전시켰다. 상황에 따른 가변형 조향을 앞바퀴 뿐 아니라 뒷바퀴에서도 구현한 것이다.

 

 

 

자동차가 제어불능 상황이 되는 이유중 하나를 단순하게 정리하면, 앞바퀴와 뒷바퀴가 서로 다른 방향으로 나아가려는 특성 때문이다. 예컨대 방향을 틀려는 앞바퀴의 힘보다, 그저 직진하려는 뒷바퀴의 힘이 클 때 오버스티어가 일어난다. 이것이 확대되면 차가 빙글빙글 돌게 된다. 즉, 방향 선회의 역할을 앞바퀴뿐 아니라 뒷바퀴도 맡을 수 있다면 각종 제어불능 상황을 현저하게 줄일 수 있다. 이러한 고민 끝에 탄생한 것이 사륜 조향 시스템(4WS)인 인테그랄 액티브 스티어링이다.

 

 

 

인테그랄 액티브 스티어링의 간단한 특징은 후륜에 추가한 조향장치다. 앞바퀴 뿐 아니라 뒷바퀴도 꺾이지만, 작동 방법은 속도와 상황에 따라 전혀 다르다. 뒷바퀴의 최대 조향각도는 고작 3도다. 그러나 이것만으로도 차량의 운동 특성이 매우 달라진다. 우선 저속 상황에서 스티어링 휠을 돌리면 앞바퀴와 뒷바퀴가 서로 반대 방향으로 꺾인다. 예컨대 오른쪽으로 돈다면 앞바퀴는 오른쪽으로, 뒷바퀴는 왼쪽으로 꺾인다.

전방을 오른쪽으로 돌리면서 동시에 후방을 왼쪽으로 밀어내게 된다. 이로써 차체가 더욱 빠르게 원하는 방향을 바라보게 되어 회전반경을 획기적으로 줄여준다. 인테그랄 액티브 스티어링이 지난 5세대 7시리즈에 처음 탑재된 것에서 알 수 있듯 차체 크기나 휠베이스에 비해 매우 짧은 회전반경을 만들어낼 수 있다. 대형차에 더 민첩한 몸놀림을 입힐 수 있다.

 

 

 

저속에서 민첩함이나 급격한 선회가 요구된다면, 고속에서는 안락하고 편안한 이동 성능이 필요하다. 고속주행 시 인테그랄 액티브 스티어링의 후륜은 앞바퀴와 같은 방향으로 꺾인다. 이로써 진행 방향을 향해 차체가 평행이동하는 효과를 만들어낸다. 앞머리를 돌려 방향을 바꾸는 것이 아닌, 차체 전체가 동시에 해당 방향으로 이동하는 것이다. 앞바퀴와 뒷바퀴의 진행 방향이 같아짐 으로써 언더스티어나 오버스티어 가능성을 낮춰준다. 안정성을 높여주는 것은 물론, 고속에서의 방향 변경 시에 나타나기 마련인 롤링을 줄여 편안한 승차감을 만들어낸다.

 

 

 

이렇듯 매우 큰 이점이 있음에도 뒷바퀴의 최대 조향각도가 3도에 머무른 이유중 하나는 이질감을 없애기 위해서다. 최대 조향각뿐 아니라 작동 상황도 운전자가 최대한 이질감을 느끼지 않도록 구현돼 있다.

운전자는 그저 뒷바퀴의 움직임을 알아차리지 못한 상태로 각종 이점만 누리면 된다. 안전과 편안함이 보장되고 원하는 때에 원하는 만큼 자연스럽게 움직여주니 BMW가 추구하는 진정한 드라이빙의 기쁨에 한 발 더 다가갈 수 있다.

진정한 드라이빙의 즐거움을 향한 BMW의 노력은 매 순간 코너를 돌아나갈 때마다 드러난다. 스티어링을 쥔 두 손바닥을 통해, 그리고 시트에 닿은 몸의 모든 감각기관을 통해, 머릿속에 그린 라인을 그대로 따라가는 기쁨을 전해줄 것이다. 드라이버가 느낄 기쁨은 기초 골격부터 레이아웃, 다양한 신기술을 통해 축적해온 핸들링에 대한 BMW의 고집스러운 노력의 결과물이다.

‘Sheer Driving Pleasure’를 가장 극적으로 표현하는 BMW의 핸들링은 이렇게 만들어져 왔고 앞으로도 이어져갈 것이다.

 

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