글: 이지강

1. 자동차 하체 구조 명칭 이해

자동차 외부, 내부 명칭과 용어에 이어 자동차 하체에 구조와 명칭, 용어에 대해 두 편으로 나누어 소개한다. 우선 하체의 기본 틀인 프레임과 동력전달계통에 대해서 주요구성만 간단히 정리해보았다. 다음으로 이어서는 서스펜션과 브레이크, 조향계통에 대해서 소개해볼 예정이다.

자동차 바디(Body/Body Shell)
자동차의 기본 외형을 이루는 본체를 말한다. 엔진룸과 사람이 탑승하는 실내, 트렁크룸등을 일체로 완비한 유니트. 엔진룸이 있는 전면부를 프론트 바디, 휀더와 도어가 있는 측면부를 사이드 바디, 트렁크가 있는 후미부분을 리어바디라고 한다. 프레임과 바디가 일체형인 모노코크 형식과 프레임 위에 바디가 얹히는 프레임 온 바디 형식이 있다.(사진은 모노코크 바디 형식)

바디 쉘(Body Shell)은 보네트나 도어, 트렁크리드등의 개폐 조작이 되는 패널들을 제외한 프론트 휀더와 리어 휀더, 각 필러들, 루프등의 바디를 이루는 구성 패널들이 조합된 본체를 총칭해 부르는 명칭.

섀시(Chassis)
자동차의 기본을 이루는 차체를 명칭한다. 자동차바디와 실내구성부품을 제외한 프레임, 동력전달계통과 서스펜션, 그리고 조향시스템, 브레이크 시스템등의 기계적 구성이 섀시를 이룬다. 이런 섀시 위로 바디가 얹혀진다.  

프레임(Frame)
프레임은 섀시를 이루는 기본 골격이다. 차의 강성을 결정짓는 요소로서 프레임이라는 틀에 엔진과 미션, 서스펜션과 동력전달계통등이 조합되어 섀시를 이룬다. 프레임 형태는 몇가지 되지만 현재 자동차들에 가장 많이 사용되는 프레임 타입은 사다리꼴 프레임(Ladder Type Frame).

기본 뼈대가 되는 두 개의 사이드레일(Side Rail/Beam)이 평행으로 놓여지고 그 사이에 레일을 서로 이어주는 여러개의 크로스멤버(Cross Member)가 프레임의 골격을 형성한다. 레일은 보통 'ㄷ'자 형태의 강철 빔(Steel Beam)을 마주보고 포갠 형태(ㅁ)로 강성을 높인 구조다. 크로스멤버는 'H', 또는 'ㄷ'자 형태로 레일간을 고정해주어 바디와 섀시구성의 많은 부품들을 얹고도 비틀림등의 손상이 없도록 해주는 역할을 한다.

멤버는 또 엔진과 트랜스미션등의 하체 구성들을 지지해주는 브라켓 역할을 맡고 있기도 하다. 프레임형 하체구조는 가장 오래된 방식으로 경량과 안전을 지향하는 모노코크방식 차량들을 제외한 대형세단, 4WD SUV, 경트럭, 대형트럭에 현재 적용되고 있다.

모노코크가 추돌시 구겨짐으로 충격흡수를 원활히 하여 승객의 상해를 최소화하는 구조인 반면, 프레임방식은 무거운 중량의 차체나 많은 짐을 적재할 때 이를 충분히 버틸 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 이런 프레임방식을 프레임 온 바디(Frame On Body) 타입이라 부른다.  

모노코크(Monocoque Body)
프레임 위에 바디를 얹히는 프레임 온 바디 타입과 달리 섀시 프레임과 바디가 일체로 조합된 차체 구조를 모노코크 바디라고 한다. 모노코크는 프랑스어로 '조개껍질'이라는 뜻을 가지고 있다. 영어로는 프레임리스(Frameless), 인테그랄 바디(Integral Body)라고 한다.

바디 본체의 플로어 패널과 차체를 형성하는 각 패널들을 치밀한 용접으로 접합하여 강성을 높이고 하체 패널마다 요철 형태의 굴곡을 주어 인장력을 향상해 자체 강성을 갖춘 구조.

모노코크바디의 장점은 프레임이 없이 바디를 강화한 덕분에 경량이라는 것과 추돌시 바디를 이루는 패널들이 부위별로 각각 찌그러지며 충격을 흡수해 승차자의 안전을 최대화 할 수 있다는 점이다. 그리고 차체면을 낮출 수 있어 주행안정성이 높아 대부분 승용차들이 모노코크 바디를 적용하고 있고 또 일부 도심형 SUV들 역시 이를 택하고 있다.

하지만 프레임이란 별도의 튼튼한 뼈대가 없이 패널들로 차체를 이루고 있는 탓에 강한 충격시 차체 변형이 심하고 다시 복원하는 것 역시 힘들다. 프레임 타입과 달리 바디 자체가 엔진과 서스펜션등의 섀시구성들을 지지(서브프레임)하고 있기 때문에 바디의 스트레스로 인한 노후가 프레임타입에 비해 빠른 편이다.

과거에는 모노코크바디가 주행중 노면에 의한 충격을 직접 받아 진동과 소음이 컸지만 현재 서스펜션에 대한 기술과 NVH의 향상등으로 프레임 차량 이상의 정숙성을 보여준다.  

서브프레임(Sub Frame)
서브프레임은 프레임이나 모노코크 바디 구조에 들어가는 보조 골격이다. 스프링과 쇽, 그리고 스윙암등의 서스펜션 구성부분들을 링크해 지지해주는 역할을 한다. 보통 충격에 버팀을 위한 크로스 멤버와 일체형으로 '#'자나 'H' 형태를 띠고 있다. 서스펜션 멤버라고도 한다. 또 'U' 형태로 하체 바닥에 프레임 레일처럼 붙어 차체를 지지해주는 것 역시 서브프레임으로 모노코크바디의 강성을 높여준다.(기사 상단 이미지 참조)

부시/마운트(Bush/Mount)지주인 차체나 프레임에 달려 움직여야 하는 부분들, 엔진과 미션, 트랜스퍼케이스, 프로펠러샤프트 센터베어링, 쇽, 스프링등을 지지해주며 원활한 작동이 가능하도록 해주는 링크부분을 마운트라고 한다.

프레임과 바디사이, 또 프레임과 작동부분들 사이 마운트에는 엔진과 미션등의 작동으로 인한 진동이 전달되지 않도록 부시(Bush/Bushing)를 넣는다.

부시는 고무(Rubber Bush)나 우레탄등 연질의 재료를 써 서로 마찰을 일으키지 않도록 완충성과 적절한 유격을 주어 진동과 소움이 차체로 전달되는 것을 막아주고 또 엔진과 미션등, 각 작동부분에 스트레스를 완화해주는 기능을 한다.

고무소재와 우레탄소재를 주로 사용한다. 근래에는 우레탄(Polyurethne)소재의 부시를 사용하는 경우가 많아졌다. 우레탄이 일반고무에 비해 잡음발생이 적고 오랜시간 사용해도 변형이나 훼손이 적어 내구성이 강한 것이 장점.

동력전달계통(Power Train)

엔진(Engine)