2020.08.06 제네시스
제네시스 G80 정숙성의 비밀, 중공 흡음 휠
G80에는 타이어 소음을 억제하는 중공 흡음 휠을 적용했다. G80의 정숙성을 완성하는 중공 흡음 휠에 대해 살펴봤다.
휠까지 조용하다-제네시스 G80 중공 흡음 휠
자동차에서 정숙성은 탑승자가 가장 중요하게 생각하는 성능 지표 중 하나다. 제조사는 소음과 진동을 최소화하기 위해 ‘NVH(Noise, Vibration, Harshness)’ 저감기술을 모두 동원한다. 차체 표면을 매끈하게 다듬어 주행 중 생기는 풍절음을 최소화하거나 흡음재 및 방진패드 등을 덧대 외부 소음과 진동을 차단하는 등 조용한 실내 환경을 만들기 위해 다방면으로 노력한다.
정숙성에 대한 고객의 요구 수준이 높아지면서 NVH 저감기술의 발전 방향이 달라지고 있다. 과거에는 실내로 유입되는 소음을 막는 것에 집중했지만, 최근에는 소음과 진동을 일으키는 원인을 개선하는 방향으로 진화하고 있다. 더 많은 흡음재를 동원하기보다 소음의 원인을 근본적으로 제거하는 데 초점을 맞춘 것이다. G80에는 로드노이즈(Road Noise)를 효과적으로 억제하기 위한 중공 흡음 휠을 적용했다. 중공 흡음 휠의 원리를 소개한다.
반대 음파로 타이어 공명음을 상쇄하는 휠
중공 흡음 휠은 로드노이즈, 그중에서도 타이어 공명음을 저감하는 기술이다. 타이어 공명음이란 주행 중 타이어 진동에 의해 발생하는 200Hz 대역의 소음을 의미한다. 타이어와 노면 접촉으로 발생하는 타이어 사이드 월(Side Wall)의 진동이 타이어 내부에서 진폭이 커지는 공진을 일으켜 소음이 발생하는 것이다. 이렇게 발생한 공명음은 타이어와 휠을 거쳐 서스펜션과 차체를 타고 실내로 전해진다. 이런 타이어 공명음은 탑승자 입장에서 가장 신경 쓰이는 소음 중 하나다.
G80에 적용한 중공 흡음 휠은 공명음의 반대 위상 음파를 만들어 200Hz 대역의 공명음을 상쇄한다. 원리를 보면, 타이어 내부 압력 차이에 따라 공기 유동이 발생하고, 이 공기가 흡음 홀을 통과하면서 공명음을 상쇄하는 반대 음파를 만들어 소음을 줄이는 것이다.
중공 흡음 휠의 핵심은 휠 내부의 중공 구조에 있다. 중공 구조는 울림통 역할을 하는 중공실과 작은 구멍처럼 생긴 흡음 홀로 구성된다. 차량 주행 시 중공실과 흡음 홀에서 타이어 공명음의 반대 음파를 만들고, 이 반대 음파가 타이어 공명음과 중첩하면서 소음을 감소시킨다. 중공 구조는 별도의 흡음재나 공명기를 부착하는 기술과 달리 휠 내부에 만들어져 견고하며, 알루미늄 휠의 중량을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.
이렇게 역위상 파형을 이용한 소음 저감 방법은 노이즈 캔슬링 이어폰의 원리와 비슷하다. 하지만 노이즈 캔슬링 이어폰은 이어폰 안에 들어 있는 스피커를 통해 역위상 음파를 만드는 반면, 중공 흡음 휠은 스피커 없이 휠 내부에 만든 중공 구조와 타이어 안의 공기 흐름을 통해 특정 주파수의 반대 음파를 자체적으로 만들어 낸다.
소음 저감과 함께 차량 성능 개선까지
G80의 중공 흡음 휠은 18인치 휠을 기준으로 최대 5dB를 저감해 타이어 공명 소음의 약 44%를 줄이는 효과가 있다. 또, 동일 디자인의 일반 휠보다 최대 4.9 kg(20인치 휠 1대분 기준) 더 가볍다. 이런 중량 저감 효과는 주행 성능 개선에도 도움을 준다.
서스펜션 스프링보다 아래에 위치한 구조물(휠, 타이어 등)의 무게인 ‘언스프렁 매스(unsprung mass, 축하질량, 스프링하질량)’가 줄어들면 불필요한 진동이 감소하기 때문이다. 또, 바퀴의 관성이 적어짐에 따라 타이어의 접지력이 높아지며 핸들링 성능과 승차감이 향상된다. 휠이 가벼우면 가속 성능과 연료 효율이 향상되는 효과도 얻는다.
차량 특성에 맞춰 조율 가능한 중공 흡음 휠 기술
G80의 중공 흡음 휠 기술은 향후 다른 모델에도 확대 적용할 예정이다. 중공 구조 설계 최적화를 통해 해당 차종에 맞는 역위상 음파를 자유롭게 만들 수 있기 때문이다. 현재는 제네시스 G90의 19인치 휠을 시작으로 G80의 모든 휠에 적용하고 있다.
향후 전기차에서도 유용하게 쓰일 것으로 기대하고 있다. 구동 모터로 움직이는 전기차에선 타이어 소음의 비중이 절대적으로 크기 때문이다. 자율주행차에서도 마찬가지다. 자율주행이 현실화되면 자동차는 휴식을 취할 수 있는 생활 공간으로 탈바꿈할 것이다. 쾌적한 환경을 조성해야 할 필요성도 그만큼 커질 수밖에 없다.
제네시스 G80는 3세대를 거치며 지속적인 연구개발을 통해 진화해왔다. 럭셔리 세단에 걸맞은 높은 성능과 품질 기준, 다양한 취향의 고객을 만족시키기 위해서다. 로드노이즈를 저감하는 중공 흡음 휠도 이런 노력의 일환이다. G80가 지닌 정숙성을 더 많은 고객이 경험할 수 있기를 기대해본다.