자동차에 플랫 휠이 채택되는 이유는?

최근 등장하는 자동차에 표준 탑재되어 있는 타이어 휠은 수십 년 전 많이 보였던 휠과 비교하면 움푹 들어간 곳이 얕은 게 늘어났다. 휠 주류가 움푹 패인 깊은 접시 휠에서 움푹 들어간 곳이 얕고 평평한 것에 가까운 플랫 휠로 변화한 이유에 대해 포드나 테슬라에서 자동차 설계를 했던 전문가(Huibert Mees)가 해설을 해 눈길을 끈다.

휠 형상 변화는 움푹 들어간 게 깊은 디쉬 휠은 수십 년 전 출시된 자동차에 많이 채택됐지만 최근 등장하는 자동차 대부분은 플랫 휠을 채택한다. 휠 형상 변화는 디자인 트렌드 변화도 크게 영향을 미치고 있지만 스티어링 구조 변화 역시 휠 형상 변화에 영향을 미치고 있다는 지적이다.

핸들을 조작해 자동차를 선회시킬 때 타이어는 접지면 중심을 중심으로 회전하는 게 아니며 접지면 중앙으로부터 조금 어긋난 부분을 중심으로 회전하고 있다. 이 접지면 중앙에서 회전 중심까지의 거리를 스크럽 반경(scrub radius)이라고 한다. 스크럽 반경이 커질수록 핸들 조작에 반발하는 힘도 커지기 때문에 스크럽 반경은 가능하면 작게 하는 게 최선이다. 스크럽 반경을 줄이려면 자동차 브레이크와 같은 부품을 타이어 바깥쪽으로 밀어 넣어야 하며 휠을 엎질러 놓을 공간이 없다. 이 때문에 최근 자동차에선 휠이 플랫하게 되어 있는 것이다.

스크럽 반경을 작게 하면 똑바로 돌아가려는 힘이 작아진다. 하지만 수십 년 전 주류였던 볼너트식 스티어링은 최근 주류인 랙앤피니언식 스티어링과 비교해 곧바로 돌아가려는 힘이 작고 운전자가 선회 조작 감각을 잡기 어렵다는 문제가 있었다. 이 때문에 볼너트식 스티어링을 채택한 차에선 스크럽 반경을 작게 하는 건 요구되지 않고 타이어 안쪽에 휠을 얽히게 할 만큼 공간이 존재하고 있었다.

휠 형상 변화에는 공력 특성 최적화를 요구한 것도 영향을 주고 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.