FF(자동차)

혹시 페라리 FF을(를) 찾아오셨나요?

혹시 4WD을(를) 찾아오셨나요?
[1]
틀:자동차의 구동 방식

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일반적인 FF 레이아웃

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세로배치형 FF 레이아웃

Front Engine Front Drive(앞엔진 앞바퀴굴림). 전륜구동 차량의 거의 유일하게 실용화된 방식.[2] 엔진을 앞바퀴 쪽에 두어 긴 드라이브 샤프트를 거치지 않고 가까운 앞바퀴를 구동시키는 방식이다. 구조의 복잡함[3]과 요구되는 기술 수준의 높음으로 인해 구동방식 중에서 가장 나중에 등장한 방식이다.

1 역사와 특징

최초의 전륜구동은 18세기의 퀴뇨 견인차, 1920년대 미국의 코드, 1930년대 극초반 독일의 데카베 차량 등으로 거슬러 올라가며, 시트로엥의 11CV(트락숑 아방[4])가 이를 대중화하는 데 기여했지만 훨씬 대중적으로 쓰이기 시작한건 2CV부터이며 우리가 알고 있는 3기통 이상의 가로배치형 엔진[5]은 1959년 영국 BMC에서 내놓은 미니부터였다. 다만 이 당시에는 전기팬으로 라디에이터를 식힌다는 개념이 없었기 때문에[6] 라디에이터 위치도 앞쪽이 아닌 옆쪽에 위치해 있었다(...) 게다가 당시 변속기 기술의 한계로 인하여 크기를 크게 줄이는게 어렵다 보니 지금처럼 엔진 옆에 변속기가 있는게 아니라 엔진 아래쪽에 변속기가 있었다.[7]

이후 동독의 트라반트에도 전륜구동을 적용하였다. 대한민국에서는 1985년 현대 포니엑셀이 최초로 적용한 후 대부분의 차량에 전륜구동을 적용하고 있다.

엔진/변속기 등 차량의 주요 부품이 전륜쪽에 모여있어 생산성이 좋고 실내공간 확보에 유리해 승용 목적 차량에 최적화된 방식이다. 또한 전체적으로 부품 수가 줄어드는 효과가 있기때문에 원가절감이나 연비 확보에도 유리하다.

기본적으로 언더스티어 성향이지만, 기술의 발달로 21세기에 생산되는 차량들은 구동방식과 무관하게 모두 언더스티어가 나도록 설계된다. FR인 BMW도, RR인 포르쉐 할아버지가 온다고 해도 마찬가지.

직진성이 높고 다루기 쉬워 초보자가 운전하기 쉽다. 앞서 말했듯 연비에서도 유리하기 때문에 오일쇼크를 전후해 중형 이하의 승용차는 대부분 이 구동방식으로 갈아탄 지 오래. 고급 승용차나 스포츠카를 제외하고는 대부분 이 구동 형태로 차량이 나왔다. 나름 고급차를 표방한 현대 에쿠스 1세대나, 렉서스 ES, 대우 아카디아(=혼다 레전드), 캐딜락 드빌(이후 DTS로 모델명 변경) 등의 차에서도 채택되기도 한 것은 이런 이유. 그렇다고 해서 전륜구동 방식 대형 승용차들의 연비가 딱히 좋은 것도 아니지만

엔진은 구동축에 평행하게 되는것을 가로배치라고 하는데, 가로배치되는 형태가 공간 활용에 좋기 때문에 많이 쓰이지만, 간간히 세로로 배치되는 경우도 있다. 가로배치 차량의 경우 엔진의 위치를 엔진룸의 중앙에 놓기 힘드므로 보통은 운전석의 반대쪽으로 치우치게 놓는다. 무게중심과 사고시 탑승자의 안전 등을 고려하기 때문이다. 보통 좌핸들은 운전석 기준 오른쪽으로, 우핸들은 왼쪽으로 치우치지만 미쓰비시의 플랫폼을 그대로 들여온 EF쏘나타 이전의 차량은 경우 운전석 쪽에 엔진이 치우쳐 있는 경우도 있었다. 물론 차체를 자체 개발하는 지금은 옛날 이야기. 애초에 좌핸들차량의 플랫폼을 들여온 대우는 이 문제에서 자유로웠고, 대우 아카디아의 경우 세로배치 FF라서 해당없었다. 다른 자동차 회사들은 차체를 들여온 업체들이 수출에 신경쓰느라 애초부터 엔진을 왼쪽에 치우치게 만들어 별 문제 없었다. 그리고 가로배치 형태는 엔진에다 직접 냉각팬을 달 수 없으므로 라디에이터에는 별도의 전기 냉각팬을 따로 달아놓는다.

세로로 배치하는 것은 좌/우 구동력 배분이나 C/Y조인트(등속조인트)의 길이 차이가 별로 나지 않는 장점이 있지만 프론트오버행에 지나치게 무게가 쏠리거나, 이것을 방지하기 위해 엔진 위치를 앞차축 뒤로 밀어넣을 경우 구조가 복잡해진다. 아우디 차량 중 콰트로 이외의 전륜구동 모델은 이 방식을 사용한다. 하지만 변속기를 한 번 꺾었던 대우 아카디아의 방식과 달리 아우디는 최근까지 엔진을 세로배치한 후, 그냥 CVT로 메워 버렸다.(단, 콰트로에는 세로배치와 4륜구동 장착 후 일반적인 팁트로닉 자동변속기를 적용한다.) 그러나 이번 세대부터는 듀얼 클러치 변속기의 일종인 S-트로닉을 적용하게 되었다. 그리고 폭스바겐 그룹 계열의 양산차량 중에서는 벤틀리 뮬산을 제외하고 단 하나의 FR 차량이 없다.[8]

2 단점

대표적인 단점은 무게가 전륜에 쏠려 있어 이로 인해 발생되는 승차감저하, 운동성능 저하, 전륜 타이어와 브레이크 피로도 증가등이 있다. 승차감이 떨어지는 대표적인 이유로는 서스펜션 셋팅 자유도가 떨어진다는 점과 피쉬테일 현상이다. 차량의 앞부분에 원동기부터 구동부까지, 모든 부분이 존재하기 때문에 구동축인 앞바퀴의 접지력이 우수하지만, 상대적으로 뒷바퀴쪽이 전담하는 하중이 가볍고 접지력이 약하기 때문에 뒷쪽 바디 위주로 물고기 꼬리마냥 뒤가 흔들흔들 거리는 피쉬테일[9]이 발생 할 수 있다. 또한 앞이 무겁기 때문에 전륜은 필연적으로 서스펜션 스트로크가 길어질 수 밖에 없는데 뒤가 가볍다 보니 상대적으로 서스펜션 스트로크가 짧아져 승차감이 떨어지고 셋팅의 자유도가 적고 난이도가 급격히 올라간다. 피쉬테일의 경우 상대적으로 뒤가 가벼울수록 이러한 현상이 심하다. 오너가 직접운전하는 차량은 극한 상황에 처하지 않는이상 구동방식의 차이를 느끼기 힘들지만, 뒷좌석에 타는 사람들은 승차감에서 느끼기 쉽고 앞서말한 서스펜션의 셋팅 자유도 및 운동성능저하로 인해 독일고급차를 중심으로 후륜구동을 선호한다.

급격한 하중이동으로 허용되는 접지력 임계점 이상으로 운전하여(주로 과속,급차선 변경 등) 리버스 스티어[10] 후륜구동보다 탈출하기 어렵다. [11] 가속을 통해 차체의 하중이동을 제어해야 하는데 전륜트랙션으로 조절하는 것보다 미끄러지고 있는 후륜의 트랙션으로 제어하기 쉽기 때문이다. 당연하겠지만 과격한 운전을 안하는게 가장 좋다.[12]

또 다른 단점으로 엔진의 배기량이 제한된다는 점을 들 수 있다. 애초에 엔진룸에 대부분의 부품이 집중되는 방식이다 보니 일정 배기량 이상 키우기는 힘들다는 모양. 차를 아예 크게 만들어서 엔진룸을 키우는 방법밖에 없기 때문에, 같은 크기에서 출력을 키우는 데 한계가 있다. FF 기반의 고급차로 유명한 혼다 레전드(어큐라 RL. 2013년에 RLX로 모델명 변경) 기준으로 보면 3.7L가 한계라는 듯.[13] 물론 덩치가 큰 현대 에쿠스 1세대는 4.5리터, 캐딜락의 드빌 등은 4.6L까지 올렸으며, 2000년대 중후반의 쉐보레 임팔라나 그 형제차들은 V8 5.3L LS4 엔진까지 탑재하기도 했다.[14] 딱히 정해진 한계라는것은 없지만 사실상 여기까지가 FF 엔진 배기량의 한계점이고, 출력은 300마력 내외가 사실상 한계점. 이 출력 한계는 토크스티어 및 접지력의 한계 때문이다. 하지만 이들을 가볍게 눌러버리는 세계 최대의 전륜구동 차량이 있으니 바로, 캐딜락 엘도라도 6세대(1967~1970)~7세대(1971~1978)와 올즈모빌 토로나도. 가장 높은 배기량이 무려 7.5~8.2리터였다. 후륜구동에서도 찾아보기 힘든 8000cc 이상의 배기량을 전륜구동에 적용했다. 출력은 두차량 모두 400마력에, 토크는 8,200cc의 배기량답게 76kg.m나 뿜어낸다. 두 차량 모두 OHV엔진이라서 최고출력이 4,400rpm에서, 최대토크가 2,000rpm디젤엔진이냐에서 터진다.

사실 후륜구동 차가 힘이 좋다는 말이 나오는 것은 후륜이라서 힘이 좋은게 아니라, 힘이 좋은 고배기량 엔진을 탑재하려면 후륜구동 시스템이 적합해서인 것이다. 즉, 버틸 수 있는 힘 때문이다. 베라크루즈와 모하비의 차이를 보아도......

또한 엔진 위치가 한쪽으로 치우쳐서 구동축의 좌 우샤프트 길이가 달라지기 때문에 토크스티어가 발생하거나 긴쪽의 등속조인트에 문제가 생기는경우가 많다. 전륜구동 차량으로 300~350마력 이상의 엔진을 쓰기 어려운 것도 이 때문이다.[15] 한쪽이 길기 때문에 발생하는 것으로, 현대는 부품 자체의 강성을 늘리는걸로 해결했고, GM대우에서는 긴쪽의 등속 조인트를 부품 두개로 구성하는 방식으로 해결했다.

일부 예외[16]를 제외하면 엔진과 변속기가 가로로 배치되기 때문에, 휠 하우스가 좁아져 최소회전반경이 크고, 부피가 큰 현가장치를 쓰기 어렵다는 단점도 있다. 이는 수평대향 엔진과 공통적인 단점.

3 장점

가장 큰 장점으로 제조원가가 싸고 실내공간을 넓게 뽑을 수 있다는 점이다. 후륜구동은 전후 무게배분을 잘 맞추어야 하며 섀시의 완성도가 높아야 조종안정성을 확보 할 수 있기 때문에 설계 노하우가 필요하고 제조원가가 필연적으로 많이든다. 반면 전륜구동은 높은 기술과 노하우아까는 힘들다며? 없이도 일정수준 이상의 운동성능과 조종안정성 확보가 가능하므로 바디설계가 자유로운 편이고 기술 개발비가 싸게 먹힌다. 또한 엔진과 변속기 구동축이 실내공간을 침범하지 않기 때문에 실내공간을 넓게 확보 할 수 있어 보통의 대중메이커들이 전륜구동을 선호한다. 앞서 말한 것 처럼 구동륜이 무겁기 때문에 악천후[17] 조건에서 트랙션 확보에 유리하다. 눈길과 같은 낮은 마찰력 상황에서 후륜구동보다 출발이 수월하다는 뜻.[18] 그리고 기본적으로 약간의 언더스티어가 있기 때문에 [19] 초보자가 운전하기 쉬운 구동방식이다. [20] 또한 태생적으로 후륜구동 차량보다 동력전달 과정에서의 길이가 짧으므로 구동손실이 적어 효율면에서 우수하다.

4 의의

앞으로도 기함급 이하에서는 많이 사용될 구동방식이다.[21] 그런 이유로 그 동안 후륜구동을 고집해 온 BMW가 이례적으로 FR 소형차인 1시리즈를 만들어 팔았으나 2016년께에 나올 3세대부터는 전륜구동으로 바꾸게 되었다. [22] 사실 전륜구동의 원산지는 프랑스이고, 유럽 메이커들도 많이 쓰고 있다. 유럽형 FF 소형차 중에서 대표적인 게 해치백의 교과서라 불리우는 바로 그 골프.

혼다같은 경우는 기함급인 레전드(어큐라 RLX)에도 FF 기반을 유지할 정도로 이 구동 방식을 잘 활용한다.[23] 오히려 혼다는 FR 차량이 손에 꼽을 정도여서, 2009년에 S2000을 단종시킨 후 모두 FF 차량만 만들고 있다.

5 관련 문서

  1. ↑ 전륜구동은 前輪 (앞 전) 4륜구동은 全輪 (온전할 전,전체 전) 따라서 전륜구동이라고 쓰고 4WD를 의미하는 경우도 꽤 있다.
  2. ↑ 승객석 뒷쪽에 엔진을 탑재하고 전륜을 구동하는 RF 방식도 존재하나 그다지 널리 쓰이는 방식은 아니다.
  3. ↑ 앞바퀴가 구동이랑 방향을 다 잡으니까 단순한 줄 아는데, 의외로 복잡하다. CVT 이전에는 엔진을 세로배치하면서 앞바퀴를 굴리는 방식은 베벨기어등이 들어가므로 더더욱 복잡하다.
  4. ↑ 이름부터가 매우 직설적인 뜻이다
  5. ↑ 그 이전에도 가로배치형 엔진의 전륜구동 자동차가 존재했으나 2기통 엔진 까지만 가로배치형 엔진을 사용했으며(주로 아우디의 전신인 DKW에서 내놓았다.) 엔진과 변속기 크기의 문제로 인하여 그 이상의 가로배치형 엔진의 전륜구동차는 전무했다.
  6. ↑ FR형태도 그렇고 과거 세로배치형 엔진들은 보통 엔진 맨 앞부분에 냉각팬을 달고 팬밸트로 엔진과 같이 돌아가게 되어있었다. 다만 요즘은 FR도 전기 냉각팬을 쓰는 편.
  7. ↑ 지금처럼 엔진 옆쪽에 변속기가 있는 가로배치 엔진 전륜구동차는 1964년에 등장한 피아트 계열의 아우토비안키 프리뮬라가 시초이다.
  8. ↑ 완전히 없는것은 아니다, 일반 양산차량이 아닐뿐이지 A4 DTM, TT DTM 등 아우디의 DTM 참가 차량들은 스톡카로 fr섀시이며 껍데기만 아우디다. 해당사항없다.
  9. ↑ 요잉 현상
  10. ↑ 이전 서술자를 비롯한 대부분의 사람들이 피쉬테일로 잘못알고 있는데 피쉬테일은 정상적으로 차량륜이 접지해 있는 상황에서 요잉이 반복적으로 짧은 주기에 발생하는 경우를 말함
  11. ↑ 피쉬테일이 아니다.
  12. ↑ 차체 자세 제어장치가 장착되어있지 않은 FF차량이 과도한 핸들조작과 브레이킹으로 리버스스티어가 일어날때는 차체의 무게중심이 전륜에 쏠려있어 후륜의 접지력이 약해진 상태이므로 브레이크보다는 오히려 가속페달을 밟아서 차량의 무게중심을 뒤로 밀어 후륜이 충분한 접지력을 가질 수 있도록 해야 패닉에서 탈출 할 수 있다.' 속도를 낼 여력이 없다면 하다못해서 핸들을 꽉 쥐어서 고정시키고 아예 엑셀과 브레이크에서 발을 떼어서 차체가 스스로 자연스럽게 무게중심을 잡도록 하여 안정화 시키는 방법도 있다. 어찌되었거나 리버스스티어가 진행되는 동안 절대 브레이크를 밟아서는 안된다. 이러한 이상상태가 발생하면 사람은 위기감에 본능적으로 브레이크를 밟게되는데 그렇게되면 안그래도 접지력이 약해진 상태의 후륜이 땅에 붙어만 있을뿐 사실상 공중에 뜬것처럼 접지력이 없다시피한 상태가 되므로 하중이동을 가중시켜 더욱 위험해질 수 있다. 당장 자주 접할수 있는 (실제론 리버스스티어 사고지만 올라오는 것으로는) "피시테일 사고" 동영상들을 보면 처음엔 스티어링을통해 어떻게든 잡아보려고 조금씩 휘청휘청하다가 브레이크를 밟는순간부터 더더욱 크게 휘청거리게 되는것이 그 예인 경우.
  13. ↑ 다만 레전드는 3.5리터로 올라가면서 FF가 아닌 4WD를 주력 구동방식으로 내세웠다.
  14. ↑ 드빌과 임팔라 등은 엔진이 컴팩트한 OHV 형식의 엔진을 채용했기 때문에 주류인 OHC에 비해 비교적 더 큰 배기량의 엔진을 실을 수 있다.
  15. ↑ 그런 이유로 전륜구동 기반의 차량도 고성능 모델은 AWD를 적용하는 경우가 많다. 예를 들어 골프 R, 메르세데스-AMG A 45 등은 모두 4륜구동이 적용되어 있다.
  16. ↑ 쌍용 이스타나, 대우 아카디아 등
  17. ↑ 흔히 볼보 구형모델의 예를 들어 FR이라도 눈길 주행이 가능한 차들이 얼마든지 있다고 주장하지만 스웨덴은 한국과 달리 평지가 많고 한여름에는 의외로 맑은 날씨도 흔한 나라이기 때문에 말이 안되는 소리이다. 그리고 같은 스웨덴 브랜드인 사브는 1950년대부터 92모델등을 비롯, 자국 기후에 맞는 전륜구동 차량을 생산해오고 있었다.
  18. ↑ 멈출때 미끄러지는군 사륜이나 후륜이나 전륜이나 마찬가지다.
  19. ↑ 반면 후륜구동 차량은 전통적으로 오버스티어가 심한데, 언더스티어보다 극복하기 어렵다
  20. ↑ 극단적인 사례로, 독일 의 뉘르부르크링 등지의 트랙 근처에 있는 렌터카 업체에서는 경험이 많지 않은 뉴비들에게 후륜구동 차를 웬만하면 빌려주지 않고, 보통 골프 GTI같은 전륜구동차를 내준다.
  21. ↑ 사실 소형차나 경차에서 FR방식이 쓰인적은 역사적으로 매우 드문 편이었다. 오일쇼크 이전에도 대부분의 소형급, 경급은 RR이었지 FR은 거의 없었고 60년대 후반 FF로 넘어가기 전 과도기에 잠깐 FR로 된 소형차들이 나왔을 뿐이다. 다만 도요타, 닛산, 미쓰비시 자동차는 전륜구동의 도입에 다소 회의적이었고, 이쪽은 1980년대 초반까지 소형차에 후륜구동을 고집하거나, 전륜구동 소형차와 후륜구동 소형차를 병행판매할 정도였다
  22. ↑ 전륜구동 플랫폼은 미니쿠퍼의 UKL 플랫폼을 공유한다
  23. ↑ 다만 레전드에 FF가 쓰인 것은 3세대인 KA9까지로, 2006년부터 2011년까지 대한민국에 정식으로 팔린 레전드는 4WD(SH-AWD) 방식을 채용했다. 어큐라 브랜드로는 RL에서 RLX로 모델명이 변경되었다.