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타이어는 작은 것은 스쿠터나 모터사이클의 타이어에서부터 큰 것은 건설에서 활약하는 그레이더에 사용하는 대형 타이어까지 많은 종류가 있으며, 바퀴의 종류 및 사용목적 등에 따라 항공기용·트럭용·버스용·승용차용·건설차량용·2륜자동차용·자전거 타이어 등으로 나눈다. 또 용도에 따라 보통타이어·스노타이어·사지용(砂地用) 타이어·경주용 타이어로 구분한다. 경주용 타이어는 레이싱 타이어라고도 하며, 고속으로 커브를 통과할 때도 옆미끄럼을 하지 않도록 트레드 패턴도 가늘게 되어 있으며, 정지성이 높게 설계되어 있다.
타이어는 트레드 패턴의 차이에 따라 세 가지로 분류된다.
① 리브(rib):타이어의 회전방향으로 연속된 홈과 두둑으로 만들어진 무늬로서 모터사이클의 앞바퀴 등에 사용하는 타이어이며, 회전이 부드럽고 옆미끄럼이 작으며 방향유지성이 좋다.
② 러그(lug):리브의 반대이며, 타이어의 회전방향으로 단속(斷續)된 홈과 두둑으로 되어 있는 무늬로, 지프의 타이어 등이 대표적이며, 구동력(驅動力)·견인력이 우수하다. ③ 블록(block):리브와 러그를 합친 무늬로서 독립한 블록으로 되어 있으며, 스노타이어나 사지용 타이어에서 흔히 볼 수 있다. 또 타이어의 재질(材質)에 따라 레이온타이어·나일론타이어·스틸타이어·유리섬유 타이어 등으로 구분된다.
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(카커스 코드의 배열각도에 따른 분류),
(a) Diagonal
(b) Diagonal with bias belt
(c) Radial
"다이애거널 타이어의 카커스 코드 각도,
(a) 일반 타이어
(b) 스포츠 타이어
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)
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(예),
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(예)
타이어의 구조,
타이어는 트레드(tread)·카커스(carcass)·비드(bead)의 세 부분으로 되어 있다.
① 트레드:직접 노면에 접하므로 잘 마모되지 않는 튼튼한 고무로 제작되고, 접지면에서는 트레드 패턴이라고 하는 무늬가 새겨져 있어, 이것에 의해 차의 방향유지성·코너링 포스·노면유지성능·브레이크 성능 등의 기능이 차에 주어진다.
② 카커스:타이어의 골격이며, 차체의 하중을 지지하고, 끊임없는 굴곡운동에도 충분히 견딜 수 있도록 만들어졌으며, 코드(cord)가 겹쳐져 있다. 전에는 무명[木綿]을 사용하였으나 현재는 레이온·나일론·폴리에스테르 및 케블라 등의 코드를 사용하며, 아주 가느다란 철사를 꼰 스틸 코드(steel cord)도 사용되고 있다.
보통 코드는 바이어스로 붙여 왔으나(바이어스 타이어), 최근에는 승용차의 경우 부채꼴 모양으로 붙인 레이디얼 플라이 타이어가 많이 제작 사용되고 있다. ③ 비드:타이어의 등뼈 부분으로, 카커스에 사용되는 코드의 끝은 이 비드의 끝에 감겨 있다. 이 비드 부분이 바퀴의 림에 고정되므로, 십여 줄의 피아노선을 사용해서 보강하고 있다.
타이어의 구조,
스노타이어 [snow tire],
눈길 전용의 자동차용 타이어'.
겨울 노면에서 제동력이 우수합니다. 표면 트레드(홈) 패턴이 일반 타이어보다 깊고 넓으며 고무 재질이 더 부드럽습니다. 이로 인해 접지면적이 넓어져 빙판을 움켜쥐듯이 달릴 수 있고 제동 시에도 미끄러지는 거리가 짧아집니다. (일반 타이어보다 제동거리 약 18.4% 단축)
보통의 타이어로는 눈 위를 달리려 해도 공전(空轉)이 생겨 전진하지 않을 뿐 아니라, 옆으로 미끄러지기 때문에 위험하다. 그래서 일반적으로 구동바퀴에 체인을 감지만, 승차감이 나쁘고, 소음이 크다는 등의 결함이 있어, 적설기간이 긴 지방에서는 겨울 동안 눈길 전용의 스노타이어를 사용하는 일이 많다.
스노타이어는 트레드패턴(tread pattern:미끄러짐을 막기 위하여 접지면에 새긴 무늬)이 거칠고 깊으며, 더구나 눈이 꽉차지 않게 하는 자기청정작용(自己淸淨作用)이 크다. 그러나 건조한 포장도로를 주행하기에는 소음이 크고 과열되기 쉽기 때문에 적당하지 않다. 이와 비슷한 것으로, 진흙길 전용인 머드타이어가 있다.
타이어 종류,
스파이크 타이어 [spike tire],
일반 타이어에 특수 합금제의 금속편을 트레드에 삽입한 타이어로서, 얼음이나 얼어붙은 도 로에서 접지 성능은 좋으나 승차감이 좋지 않으며 도로를 파손하는 단점이 있다. 스파이크 타이어의 원형은 1890년대에 공기가 든 타이어의 실용과 동시에 북유럽에 나타났고, 빙판길과 눈길에서의 랠리용으로 발달했다. 1950년대에 현재의 스파이크로 쓰이고 있는 텅스텐 카바이드 등 초경합금이 등장하여 본격 적으로 보급되기 시작하여 겨울철에 쓰이고 있다.
보통 스파이크 타이어는 처음부터 트레드에 뚫어진 구멍에 특수한 기구로 스파이크를 두들 겨 끼워서 만들고, 랠리용 타이어는 스파이크 유지성이 중요해서 트레드에 스파이크에 맛는 구멍을 뚫고 여기에 스파이크를 두들겨 넣는다. 스터드 타이어라고도 한다.
동의어, > 스터드 타이어(stud tire)
자동차도 마찬가지로 어떤 타이어를 사용하느냐에 따라서 운전자는 운전 시의 안정감이나 승차감이 달라지며 특히, 차량 선회 시에 코너링의 느낌이 확연하게 달라지는 것이다.
타이어 폭이 같고 편평비가 높은 타이어가 승차감이 좋은 것으로 알려져 있다.
타이어 안에 있는 공기실의 크기와 편평비의 강도가 약하기 때문에 노면의 충격을 흡수하여 승차감 자체가 부드러운 느낌이 있다. 단, 코너링에서는 편평비가 높기 때문에 타이어 자체가 밀려가는 느낌이 있으며 롤의 변화가 커서 고속주행에서 옆으로 미끄러지는 경향이 생기게 된다.
그러므로 편평비가 낮은 타이어를 선택하면 코너링의 안정감이 생긴다. 그 이유는 같은 고무재질의 벽(편평비)의 높이가 낮은 것과 높은 것의 차이란 옆으로 힘이 가해졌을 경우 원래의 형태로 돌아오려는 힘이 높은 것보다 낮은 것이 강하기 때문에 벽의 힘이 강하게 느껴지는 것이다. 각 타이어 제조업체에 따라서 타이어의 고무재질(컴파운드)과 구조에 여러 사양이 존재하므로 운전 스타일에 맞는 타이어를 선택하는 것이 중요하다.
또한, 레이싱용 타이어 같은 경우 타이어(슬릭타이어)에 홈이 없기 때문에 타이어 그립력이 높아지고 노면 컨디션, 기온 등에 따라 민감하게 조정하기도 한다.
편평비가 낮은 타이어를 선택할 경우 타이어의 외주는 동일하고 휠의 크기를 높이는 것이 일반적인 휠사이즈업이다. 또한, 휠을 일반 휠에서 알루미늄 휠 등으로 바꿀 경우 휠의 경량화와 브레이크의 열이 밖으로 수월하게 나갈 수 있도록 하기 위해 튜닝을 하는 경우가 많다.
추가로 FF, FR의 차종에 따라 타이어 폭의 선택도 가능하다. 일반적으로 전후의 타이어를 같은 폭으로 해 타이어의 마모 등을 확인해 로테이션하는 경우가 일반적이지만, 파워가 있는 차량에서는 전후의 타이어 폭이 다른 경우가 있다. 예를 들어 FR 차량의 경우 구동이 후륜인 관계로 전륜의 타이어 폭보다 후륜 타이어의 폭을 크게하여 액셀러레이터를 밟을 때 트랙션을 뒤에 더 주며, FF의 경우는 뒤 타이어가 따라오는 느낌이기에 전륜 타이어 폭을 크게하여 운전하기 원활하게 한다.
일본 슈퍼 포뮬러 타이어 & 휠
하지만 FF의 경우는 구동력이 앞에 있기 때문에 무조건 앞타이어를 크게 하는 것이 트랙션을 보았을 때 좋은 것 같지만, 앞타이어는 스티어링이 좌우로 움직이기 때문에 넓은 타이어를 사용할 경우 여러 부분들이 타이어에 접촉해 타이어의 파손될 수 있으므로 주의가 필요하다.
FR의 경우는 트랙션이 뒤에 있기 때문에 앞타이어 폭보다 뒤타이어 폭을 넓히는 것이 안정적인 코너링을 구사할 수 있다.
휠 선택에서 각 휠 메이커에 따라 옵셋이 다양하므로 차량에 맞는 선택을 하는 것이 중요하다.
추가로 애프터 마켓용 용품으로서 휠스페이서를 사용해 전체적인 차폭을 넓히는 방법도 있다. 1mm~20mm 정도까지 폭을 조절할 수 있지만 주의해야 하는 것은 스페이서를 넣으면 휠을 고정하는 볼트 너트의 조임 부분이 짧아지기 때문에 주행 중 조임이 풀리는 경우가 있으므로 토크랜치를 사용해 정기적인 점검이 필요하다.
물론 10mm 이상일 경우 볼트 너트의 조임 부분이 부족하기 때문에 스페이서에 새로운 볼트가 고정돼 있기도 하다.
과하게 차폭을 넓히면 서스펜션이 위로 올라갈 때 보디에 접촉해 타이어에 손상을 입힐 수 있으므로 주의해야 하며, 법적인 부분에서도 불법이 될 수 있으므로 주의해야 한다.
타이어 공기를 질소로 바꾸기,타이어 공기를 주입할 때 보통은 일반 공기를 사용한다. 이 부분을 질소로 바꿔보자.
타이어 안에 들어 가 있는 공기는 수분이 많기 때문에 차량이 주행하면서 타이어 안의 수분이 팽창해 전체적인 공기압이 올라간다. 그래서 계절에 따라 공기압의 차이가 클 수도 있고 그에 따른 연비 관련 사항도 있다.
질소를 사용할 경우 질소 안에는 일반 공기보다 수분이 적기 때문에 열 팽창이 적어 일정한 공기압을 유지할 수 있다.
공기압 측정게이지,
공기압 측정게이지로 휴대하고 다니며 타이어 공기압을 빠르고 간편하게 측정할 수 있습니다. 타이어의 공기압이 부족하게 되면 고속 주행시 타이어가 물결치듯 떨리는 현상이 발생하여 내부의 온도가 상승하면 서 타이어가 터지는 위험한 상황이 발생할 수 있으므로, 공기압을 수시로 점검해서 적정 공기압을 유지해야 합니다.
*타이어가 물결치듯 떨리는 현상 = 스텐딩웨이브 현상,
베이퍼록현상, [ vapor lock ],
브레이크액에 기포가 발생하여 브레이크가 제대로 작동하지 않는 현상.
연료 분사장치 또는 연료 배관 등에서 증기 및 공기가 모여 연료가 공급되는 것을 막는 현상으로, 연소의 조화를 깨뜨린다.
긴 내리막길에서 브레이크를 지나치게 사용하면 차륜 부분의 마찰열 때문에 휠실린더나 브레이크 파이프 속의 오일이 기화되고, 브레이크 회로 내에 공기가 유입된 것처럼 기포가 형성된다. 이때 브레이크를 밟아도 스펀지를 밟듯이 푹푹 꺼지며, 브레이크가 작동되지 않는 현상이 생기는데 이를 베이퍼록이라 한다.
브레이크액을 교환하고 1년 정도 지나면 3~3.5%, 2년이 지나면 4~5%의 수분이 생기게 된다. 한여름에 베이퍼록현상이 생기는 것은 이처럼 브레이크액 속에 수분이 많아졌기 때문이다.
이 현상이 일어나면 브레이크가 제대로 작동되지 않으므로 저단 기어를 유지하면서 엔진브레이크를 사용하는 것이 바람직하다.
가능한 풋브레이크를 사용하지 않고, 드럼브레이크와 브레이크라이닝의 간극을 조정하고, 비점이 높고 품질이 우수한 브레이크액을 사용하면 베이퍼록을 방지할 수 있다.
레이싱카의 휠 고정,
휠을 한 곳만 고정하면 어떻게 될까?
휠을 한 곳만 고정한다면 고속주행 중에 휠이 따로 움직인다.
휠과 차량에 있는 허브(업라이트 Uplight)와 결합이 되는데 허브 또는 휠에 핀이 장착되어 있어 그 핀과 휠을 결합하게 되므로 주행할 수 있게 된다.
일반적으로 포뮬러의 경우는 핀이 허브에 장착되어 있어 휠에는 핀이 들어갈 수 있는 많은 구멍이 있다.
지티(GT)차량 같은 경우는 반대로 허브에 많은 구멍이 있고 휠에 여러 핀이 고정되어 있다.
앱을 만드는 모든 동작은 인공지능 기술이 도와주기 때문에, 컴퓨터를 잘 다루지 못하더라도 누구나 쉽게 만들 수 있습니다.
