보배드림

 풀악셀후코너탈출 님께서 프레임바디 차량을 탈때마다.. 승차감이 대체 왜 이러냐..는 글을 올리시고.. 마치 바디와 하체가 분리될것같이 느껴졌다고 하셔서, 이기회에 프레임바디에 대해 분석해 보는 시간을 가져볼까 합니다...

흔히 프레임바디 라고 단순하게 말 합니다만, 사실은 프레임에도 여러 종류가 있습니다.. 

1. 튜블라 스페이스 프레임(Tubular Space Frame)

TVR Tuscan (Tuscan"i" 아님)

람보르기니

300SL

하여간 이렇게 입체적으로 멋지게 파이프를 짜서 프레임을 만드는걸 "튜블라 스페이스 프레임(tubular space frame)" 이라고 합니다..

장점 - 어떤 방향이던 강성이 끝내준다.. 

(여기서 말하는 강성 - stiffness 는 강도 - strength 가 아닙니다.. 강도는 파괴되기 전까지 버티는 힘이고, 강성은 변형에 버티는 힘 입니다.. 즉, 휘청이지 않는것이 강성이 높은거죠.. 그러니깐, 강성은 매우 높은데 강도는 약한 경우도 종종 있죠.. 마찬가지로 강도는 높지만 강성은 낮은 경우도 얼마든지 있습니다.. 요걸 헷갈리시면 글 읽는데 매우 지장이 큼..)

단점 - 복잡하고 비싸서 대량생산 불가, 공간 빼기도 힘듬

누가 쓰나? - 360모데나 이전의 모든 페라리, 람보르기니 디아블로, TVR, 재규어 XJ220등 주로 조낸 비싼 수퍼카들

2. 백본프레임

여러분들 잘 아시는 기아엘란에서 쓰였던.. 커다란 등뼈를 집어 넣은 프레임 방식을 백본프레임, 백본샤시(back bone chassis) 라고 합니다

알고 계신 엘란하고 생긴게 달라서 놀라시는 분들이 계셨을듯.. 이건 바로 희대의 명차 오리지널 엘란과 그 프레임 입니다.

여담이지만 로터스는 엘란1으로 흥했다가 엘란2땜에 망했죠

요건 FF라 엔진이 가로배치된 엘란MKII의 백본

장점 - 만들기쉽다, 핸드빌드가 가능하다, 따라서 로터스 같은 회사에서도 소량생산도 가능.  작은차에는 충분히 쓸만한 강성이 나옵니다

단점 - 큰차에 쓰기에는 비틀림 강성이 부족함, 따라서 하이엔드 스포츠카에는 사용 불가. 사이드 임팩트 빔이 적용 불가, 대량생산에 적합한 구조가 못됨

누가 사용하나 - 로터스 엘란, 엘란MKii (기아엘란), TVR 등

3. 서브프레임

서브프레임은 모노코크 바디에 힘을 집중적으로 받는 일부분만 따로 떼서 프레임 형태로 만드는것을 말합니다.

요즘 생산되는 모노코크 차량의 99% 는 전부 서브프레임을 채용합니다.

사진은 BMW E21 3시리즈의 리어서브프레임 입니다.. 전형적인 세미트레일링 암 이네요..

참고로 말씀드리면, 현다이의 엘란트라 까지는 서브프레임이 없었습니다. 걍 모노코크 바디에 하체 부품들이 달립니다. 

95년 출시된 역사적인 모델인 구아방이 부터 서브프레임이 들어갑니다... 

장점, 단점 - 서브프레임은 독립적인 프레임이 아니므로 장단점 비교는 생략.

누가 사용하나 - 현시대 99.9% 모노코크 차량 

4. 알루미늄 스페이스 프레임 (Aluminum Space Frame)

흔히 ASF라고 불리우는 알루미늄 스페이스 프레임은, 고강도 알루미늄을 사용해서 뼈대를 만들고 알루미늄 다이캐스팅 쪼인트를 만들어 연결하고, 레이져용접으로 꼭꼭 붙여서 샤시를 만드는 기술을 말합니다.. 아우디 A8에 세계 최초로 적용됐고, 아우디의 주특기이죠 사실은 몽땅 미국Alcoa사 외주인게 함정

요건 토니스타크가 타는 R8의 ASF

요건 A8건데.. 아우디 주장으로는 ASF가 강철모노코크보다 40% 강성이 높고, 40% 가볍다고 했습니다..

강성의 진위는 잘 모르겠지만, 무게는 ASF 로 처음 나온 4WD A8이 FR의 740i 보다 가벼웠습니다(a8 4.2 1780kg vs 740i 1850kg).. 거의 구조가 같고 쇠로 만들어진 페이튼은 더럽게 무거웠죠 (4.2가 2281kg)

장점 - 스틸모노코크 대비 가벼움, 공간 효율성이 더 높음

단점 - 역시 대량생산하기엔 조낸 비쌈 ex) A8 이외에 A6에는 절대 안넣어줌. RS6도 스틸모노코크

누가쓰나 - 아우디, 기타 Alcoa 사에 oem 준 회사들

5. 래더프레임 (Ladder Frame)

드디어 나왔네요.. 이세상 모든 '프레임'방식 suv 가 채용하고 있는 프레임, 바로 래더프레임 입니다.

래더프레임은, 일단 젓가락처럼 긴 기둥 2개를 놓고, 사이를 이어서 사다리처럼 만든 프레임에 하체를 달고 바디를 올리는 구조를 말합니다.. 기둥 2개가 차량의 모든 하중을 담당하는 스트레스 멤버가 됩니다.. 

최신 포드같은데 뭔지는 잘 모르겠음

요것들도 뭔찬지는 잘 모르겠는데.. 어차피 뭐 래더프레임은 다 비슷비슷하게 생겼습니다

요건 렉스턴 프레임 

이 래더프레임이라는 놈은, 최초의 자동차 프레임 입니다. 60년대에 모노코크 바디가 발명되기 전까지 전세계 거의 모든 양산차량은 이 래더프레임을 사용했습니다. 심지어 아직까지도 래더프레임을 사용하는 차량이 있습니다. 바로 SUV들.. 

위에 설명한 프레임들과의 명확한 차이가 보이시나요? 바로 입체가 아닌, 2차원 평면구조라는 점 입니다.

강력한 세로기둥 2개 때문에, 짐을 많이 싣고, 무거운것을 견인할때의 강도는 충분하게 나옵니다만, 비틀림 강성은(torsional rigidity) 터무니없이 약합니다.. 모노코크 차량에 비해 훨씬훨씬훨씬 약하며, 물론 위의 입체 프레임들과는 더더욱 비교할 바가 못됩니다.. 이 글 보신 분들은 앞으로는 프레임 차량이 "강성"이 뛰어나다는 말은 앞으로 하시지 않기를 바랍니다 ㅎㅎ 

주행 질감과 주행성능은 오로지 차대의 강성으로 결정되기 때문에, 래더 프레임은 주행 성능을 염두에 둔 차량이라면 오늘날에는 사용하지 않습니다. 한마디로 트럭에 적합한 방식입니다..(그러니깐 트럭은 100% 래더프레임이죠..트럭에 비틀림 강성같은건 필요도 없고)

장점 - 오늘날에는, 사실상 장점이 없음. 매우 싸고, 핸드빌드도 가능함. 그게 다임...

단점 - 2차원 구조 이므로, 비틀림 강성이 매우 심하게 약하다. 특히, 짐을 많이 싣거나, 범프를 만났을때 특히 변형이 크다

누가 쓰나 - 많은 SUV, 클래식카, 트럭, 트레일러 등

이상으로 프레임바디에 대해 대충 한바퀴는 훑어 보는 시간을 가졌습니다

* 결론은  풀악셀후코너탈출 님께서 느끼신 승차감이 매우 매우 정확한거였던거임..