자동차 승차감을 높여주는 현대로템 MR댐퍼 기술

자동차에 관심이 많은 분이라면 ‘댐퍼’에 대해서도 잘 알고 계실 텐데요. 자동차 바퀴와 연결되어 충격을 흡수하는 서스펜션(현가장치), 그 중에서도 서스펜션 스프링의 진동을 감쇠하는 댐퍼는 승차감과 직결되는 부품입니다. 

댐퍼가 중요한 이유는 승차감이 곧 차체의 내구성으로 연결되기 때문입니다. 최근에는 외부 자기장의 변화에 따라 점도가 변하는 MR유체(Magneto-Rheological Fluids, 자기유변유체)를 활용한 MR댐퍼가 개발되기도 했는데요. 오늘 현대로템 블로그에서 MR댐퍼 기술을 집중 조명합니다. 

승차감을 높이는 MR댐퍼 기술

▲자기장에 반응해 물리적 형태를 바꾸는 MR유체

댐퍼를 포함한 자동차의 현가장치는 울퉁불퉁한 비포장도로에서도 자동차가 부드럽게 달릴 수 있도록 승차감을 높이는 역할을 합니다. 댐퍼, 서스펜션 등 관련 기술의 발달로 자동차의 승차감도 꾸준히 좋아지고 있습니다. 대표적인 기술이 바로 오일과 같은 용매에 아주 작은 상자성체(자기장 속에서 자기장과 같은 방향으로 자성을 띠는 물질) 입자를 분산시킨 MR유체를 활용한 ‘MR댐퍼’입니다. 

MR유체는 과거 한 예능 프로그램에서 ‘액체 자석’으로도 소개된 소재이며, 영화 <터미네이터2>의 액체 로봇 T1000를 떠올리면 그 형태를 이해하기가 쉽습니다.

▲현대로템이 개발한 MR유체의 자기장 반응 가시화 장비 시연 영상

자동차 바퀴와 울퉁불퉁한 노면의 만나면 충격이 발생하고 즉시 차체에 전달됩니다. 이때 서스펜션과 댐퍼가 ‘열일’하게 되는데요. 차량의 센서가 노면의 상태를 감지하고, 자기장 세기를 조절해 MR댐퍼 속 MR유체의 형태를 변화시킵니다. MR유체는 액체에서 고체로, 고체에서 액체로 물리적 성질을 바꾸며 차체에 발생하는 충격을 효과적으로 흡수하죠. 

▲2017년 현대 트럭&버스 메가페어에 국내 최초의 상용차용 MR댐퍼를 전시한 현대로템

기존의 오일식 댐퍼는 내부 오리피스(기름이 지나는 통로) 단면적을 변경하여 감쇠력을 조절하지만, MR댐퍼는 고정된 오리피스를 지나는 유체의 점도를 통해 감쇠력을 조절합니다. 이 방법은 응답속도가 수백 분의 1초로 빠르고 구조가 간단하며 차량에 전달되는 진동을 효과적으로 줄일 수 있죠. MR댐퍼는 승차감을 극적으로 향상시킨다는 장점 덕분에 2000년대부터 해외 고급 승용차 댐퍼에 적용되어 왔습니다. 

방산 기술 연구에서 시작된 MR댐퍼

그런데 여기서 잠깐, 국내 최초의 MR댐퍼를 현대로템이 개발했다는 사실을 알고 계신가요? 현대로템은 방산 차량에 적용하기 위해 MR댐퍼 개발을 시작했으며, 이후 방산 차량 외에도 다양한 차종에 적용할 수 있는 MR댐퍼를 개발을 지속하고 있습니다.

▲MR댐퍼는 방산 차량을 비롯해 다양한 차종에 적용 가능하다.

현대로템이 지난 2006년 MR댐퍼를 처음 연구하기 시작한 것은 방산 제품의 승차감, 기동성, 사격 명중률 등 성능 강화를 위해서였습니다. 차륜형장갑차 등 방산 차량은 비포장도로 등 험한 노면을 주행하는 만큼 주행 안정성이 중요한데요. MR댐퍼는 기온과 같은 환경에 구애 받지 않고 사용이 가능해 열악한 환경에서도 생존성 증대가 요구되는 방산 차량의 현수장치에 적합합니다. 또한, 차량 제동이나 조향 시 앞뒤좌우로 요동치는 현상을 감소시켜 돌발 상황에서도 사고의 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 

현대로템은 연구개발 과정에서 일반 댐퍼와 MR댐퍼의 비교 시험을 진행했습니다. 그 결과 MR댐퍼를 적용한 차량은 일반 댐퍼를 장착한 차량보다 수직 방향 가속도가 50% 이상 감소하는 등 높은 효과를 보였는데요. 상용차나 승용차에 MR댐퍼가 적용될 경우에도 주행 중 노면 상태에 따른 앞뒤좌우 흔들림을 크게 줄여 승차감을 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.

현대로템, MR댐퍼 기술을 국산화하다

현대로템이 MR댐퍼를 개발하면서 가장 어려웠던 부분은 핵심 소재인 MR유체의 국산화였습니다. 사용 목적에 맞는 MR유체를 공급받지 못하면 고품질의 MR댐퍼 개발이 어려운데요. 현대로템은 많은 노력과 시행착오 끝에 국내 협력사와 함께 방산용/민수용 MR유체를 개발할 수 있었습니다. 기술력과 소재 확보의 시너지로 MR댐퍼 기술의 완전 국산화에 성공한 것입니다.

▲현대로템 MR댐퍼의 모습

오늘 소개해 드린 MR댐퍼 기술은 다양한 활용성을 기반으로 여러 분야에 적용 가능한 기술입니다. 현대로템은 앞으로도 다양한 제품군에 최적화된 성능을 발휘하는 MR댐퍼 연구개발을 계속해 나갈 계획이랍니다. MR댐퍼로 더욱 편안해질 미래 제품들을 기대해 봐도 좋겠죠?