언더스티어와 오버스티어
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1. 개요[편집]
자동차가 코너링을 하면 횡방향으로 하중이 이동하는데, 이때 전륜 또는 후륜 중 한쪽이 접지력을 먼저 상실하여 의도하지 않은 스티어링이 일어날 수 있다. 전진 방향으로 이동한다는 가정하에 전륜이 먼저 접지력을 상실하면 언더스티어가, 후륜이 먼저 상실하면 오버스티어가 일어난다.
2. 언더스티어[편집]
Understeer
말 그대로 조향능력(Steer) 부족해서(Under) 예측한 조향능력에 비해 방향전환이 잘 되지 않는 현상을 말한다. 주 원인은 앞바퀴의 접지력을 잃어서 생긴다. 후술하겠지만 전륜구동이 가장 많이 겪는 문제이다. 그렇다고 사륜구동이나 후륜구동은 안전하겠거니 하면서 마음을 놓진 말자. 이 두 레이아웃도 조건만 맞으면 언더가 잘만 난다. 스티어링(방향조절이) 덜된다고 해서 "언더"스티어다.
쉽게 말하자면 레이싱 게임을 처음 했을 때 (특히 오락실에서) 경험하는 것이다. 대부분 카트라이더를 생각하는지라[2] 브레이크의 존재를 확연히 잊어버린 채 액셀을 밟은 상태에서 핸들을 꺾는데, 속도 때문에 밖으로 밀려나게 된다. 당사자들은 어떻게든 코너를 도는 걸 보고 잘 한다고 생각하지만, 바깥쪽 벽에 부딪치면서 속도를 줄이게 되고, 그만큼 안쪽으로 당길 수 있기 때문에 가능한 것이다.
FF차량이 코너에서 가속을 할 때 한계를 넘어서면 기본적으로 나타나는 운동특성이다. 구동방식의 특성상 엔진이 앞에 있고 동력 전달도 하느라 앞바퀴에 부담이 매우 크고, 직진 성향이 강하여 언더스티어가 일어나는 것. 혹은 하중이동으로 그런 상황이 발생할 때에는 구동방식에 관계 없이 발생한다.
그렇다고 FR이나 4WD도 간과해서는 안되는 것이, 2010년 이후 생산된 차량들은 RR같이 태생적으로 불리한 레이아웃이 아닌 이상 대부분은 언더지향 세팅으로 나오기 때문에 작정하고 TC끄고 날리는 게 아닌 이상 무조건 언더가 터진다.[3] G70 3.3 와인딩 사고만 봐도, 제네시스 G70은 후륜구동이나 상시 사륜구동임에도 잘 보면 너무 빠른속도로 코너를 진입해서 언더가 터져서 코너를 크게 미끄러지다가 사고가 난 걸 확인할 수 있다.
너무 빠른 속도에서의 코너링에서 터진다는 것만 기억하면 대처법도 매우 간단하다. 가속페달에서 발을 떼고 브레이크를 살짝 잡고 핸들 조향을 중앙으로 살짝 돌려준다. 괜히 운전 좀 한다고 객기 부리다가 유튜브 등지에 올라오지 말고 얌전히 속도 줄이고 진입하자.
또 구동방식과는 별개로 서스펜션이나 타이어의 세팅에 따라서 언더스티어를 강화하거나 억제할 수 있어 많은 양산차량들의 핸들링 특성은 그 제어의 용이성 때문에 언더스티어로 세팅된다. 가장 손쉬운 세팅법인 타이어 공기압에 의한 세팅은 축하중 대비 공기압이 전륜이 후륜보다 낮게 세팅되면 언더스티어 성향을 만들 수 있다.[공기압]
오버스티어 항목에서 차덕후들이 오버스티어 성향을 좋아한다고 서술되어 있는데, 약간의 언더스티어 경향을 좋아하는 차덕후들도 많다. 이쯤되면 개인 취향의 영역이기 때문에 딱히 싸울 이유는 없다. 서킷 주행시에는 오버스티어가 생기면 라인이 틀어지기 쉬운데, 언더스티어는 브레이크를 살짝 밟아서 무게중심을 앞으로 밀어주면 앞 바퀴의 그립이 증가하여 언더스티어를 줄여줄 수 있다.
이 현상을 응용한 테크닉이 트레일 브레이킹으로, 코너 직전 브레이크 포인트를 많이 늦춰서 속도가 상대적으로 빠른 코너 초반에 언더스티어가 일어나는 것을 약간의 브레이크로 잡아주어서 브레이크를 늦게 넣을 수 있게 해주는 테크닉이다. 물론 브레이크가 너무 늦으면 너무 빠른 속도로 코너에 진입하여 브레이크 밟는 것으로 제어가 가능한 수준 이상의 언더스티어가 일어나서 사고로 이어질 수 있으므로 엄청난 연습과 감이 필요하다. 충분한 연습이 된다면 브레이크를 나중에 잡을 수 있다는 뜻이니 랩타임이 내려가는 것은 당연하다.
물론 실생활에선 쓸일 없으니 공도에서 민폐 끼치지 말고 시도하려 들지 말자. 서킷이나 게임에서만 쓰고, 도로에서는 안전운전하자. 공도에서 한계 직전의 운전을 한다면 문제가 없는데, 앞에 장애물이 생기면 피할 수 있는 방법이 없다. 애초에 한계 직전의 운전을 한다면 브레이크를 잡을정도로 접지력의 여유가 없다는 것을 함축적으로 의미하기 때문이다.
여담으로 랠리 및 드리프트 경기에서는 오버스티어와 카운터 스티어가 중점이 되는 경기이다 보니 실생활에선 유용한 언더가 여기선 쥐약이다. 타 레이싱에선 오버가 터지면 중계진들이 탄식하는 반면에 여기선 오히려 언더가 터지면 중계진들이 탄식을 한다. 거기다 랠리는 특히 최악인 것이, 코스에 따라서 산길을 달리는 경우가 있는데 절벽도 딸린 산길 코너에서 언더가 터지는 순간 죽음이다. 이니셜 D 때문에 이런 일이 상당히 자주 일어나서 일본 지자체에서 고갯길마다 과속방지턱을 필요 이상으로 때려박아서 때려잡았다고 한다.
이니셜 D에서는 배틀을 벌이는 캐릭터마다 타이어의 그립력 저하를 비롯한 언더스티어 현상이 나타나면 너도나도 할 것 없이 매우 불안해한다. 그도 그럴것이 고갯길 배틀에서 도로 바깥쪽으로 차가 움직이는 언더스티어 현상이 나타나면 도로 밖으로 차가 튕겨나갈 위험이 커지게 된다. 고갯길은 산이니 도로 바깥은 절벽인 경우가 많고, 그래서 언더스티어 = 요단강 익스프레스 가능성 증가가 되는 것. 일반인은 그냥 도로의 제한 속도만 잘 지켜 천천히 돌면 이럴 일은 거의 없다.[4]
3. 오버스티어[편집]
Oversteer
말 그대로 조향능력(Steer)이 초과(Over)되어 예측한 조향능력보다 과하게 방향전환되는 현상을 말한다. 굳이 한국어로 번역하자면 "더꺾임"으로 의역할 수 있겠다.
3.1. 발생 이유[편집]
뒷바퀴에 가해지는 원심력이 접지력을 넘으면 일어난다. 후륜구동 차량이 코너에서 가속을 할 때 한계를 넘으면 볼 수 있다. 발생하는 시점은 후륜구동계인 RR, FR, MR 순으로 빨리 일어나며, 일단 오버스티어가 일어난 뒤 차체가 돌아버리는 속도는 RR, MR, FR 순이다.[5]
언더스티어와 마찬가지로 차량의 뒷부분이 너무 가벼울 때나 하중 이동으로 그런 상황이 생기면 구동방식에 관계 없이 발생한다. 이것이 고속에서 뒤가 너무 가볍고 하체나 전자장비 세팅이 미흡한 전륜구동 차량들의 피시테일 현상의 이유이다. 드라이버가 이것을 의도적으로 유발시켜서 카운터 스티어링으로 코너링을 하게 되면 브레이킹 드리프트나 관성 드리프트가 된다. 후륜만을 출력으로 미끄러뜨릴 수 없는 전륜구동이나 사륜구동 차량이 사이드 브레이크 없이 드리프트를 할 수 있는 유이한 방법이기도 하다. 마찬가지로 서스펜션이나 타이어, 휠 얼라인먼트의 세팅에 따라서 발생 시점이나 발생 강도 등이 달라진다. 똑같은 차라도 캠버, 서스펜션, 하체 부싱, 타이어를 어떻게 세팅하냐에 따라 순식간에 언더-오버 성향이 바뀔 수도 있다. 가장 손쉬운 세팅법인 타이어 공기압에 의한 세팅은 축하중 대비 공기압이 전륜이 후륜보다 높게 세팅되면 오버스티어 성향을 만들 수 있다.[공기압]
통상적으로 차량의 후미가 가볍고,[6]
3.2. 제어법[편집]
제어하기 위해서는 언더스티어와는 정 반대로 액셀러레이터를 밟아 차량의 하중을 뒤쪽으로 이동시키며 스티어링을 풀거나 코너의 방향과 반대로 꺾어야, 즉 카운터 스티어를 구사해야 하지만 전문적으로 연습하지 않은 사람은 제대로 해내기 어렵다. 일단 의도한 코너링보다 깊숙히 들어갔으므로 카운터를 넣는 것 자체는 누구나 본능적으로 하겠지만, 오버스티어를 잡아내면서 적절한 코너링까지 해내는건 본능 정도로 될만한게 아니다. 당황한 나머지 어버버 훅 꺾어리다가 제때 카운터를 풀어주지 못해서 다시 반대방향으로 거꾸로 날아가 버리는 리버스스티어가 발생하거나, 위 영상처럼 카운터를 쳤음에도 오버스티어를 극복해내지 못하고 그대로 차의 뒤가 밀리는 경우가 부지기수다. 실제 대응은 매우 빠르고 정교하게, 생각보다 적은 조타로 잡아내야 하는데 숙달되지 않은 사람이 잡아내긴 상당히 어렵다. 연습을 해도 긴시간 완전히 숙달되지 않았다면 막상 실제상황에서는 연습한 것과 반대로 하게 될 수도 있다.
하지만 눈길이나 폭우같이 4륜의 접지력을 모두 잃어버리는 경우가 아니라면 전자식 자세제어 장치가 있기때문에 너무 걱정할 필요없다. 오버스티어가 발생하는 즉시 자세제어장치가 뒷바퀴 접지력을 회복하기 위한 조치를 취하기 때문이다. 오히려 과도한 언더스티어의 경우 자세제어장치도 대처하기 어렵기 때문에 더 위험할 수 있다. 고속도로 램프구간에 있는 가드레일 기스들이 그것이다.
제어하지 못하면 스핀하게 되는데, 어설프게 제어하려다 그냥 스핀반경만 크게 만들어 버리는 수가 있다.[9] 그러다보니 메이커들도 오버스티어의 위험성을 잘 알아서 21세기 생산되는 자동차들은 구동방식이고 뭐고 이런거 다 무시하고 무조건적으로 언더스티어가 기본 성향으로 나타나게 세팅한다. 독3사인 벤비아중 세팅이 과격하기로 유명한 BMW도 기본은 언더다. 괜히 오버 터지면 카운터로 잡아야지! 같은 이상한 망상하지 말고 안전운전 하자. 물론 어디까지나 세팅만 된거지, 과하게 하면 언더가 아닌 오버가 터지므로 안전운전이 필수다.
다만, 전륜구동 차량들의 경우, 앞에서 잡아끄는 구동방식 특성상 오버 대처가 FR보다 쉬운편이라 차량의 코너링 성능과 회두성을 높이기 위해 기본 세팅을 아예 오버스티어로 설정해 출시하는 경우가 많다. 과거 현대에서 출시했던 티뷰론이나 투스카니의 경우 섀시 밸런스가 오버로 잡혀서 코너에서 잘못 조작하면 리버스 스티어[10]가 터져서 악명 높았고, 특히 벨로스터 N이나 아반떼 N같은 물건들은 TC끄고 날려보면 뒤부터 날아가는 진풍경을 볼 수 있다.
3.3. 기타[편집]
드리프트 코너링에는 오버스티어 특성이 유리하며 따라서 드리프트 경기에는 후륜구동차들이 참가한다.[11] 대부분의 국산 차량에서는 찾아볼 수 없는 특성이며 이에 따라 현대자동차에서는 우리나라 운전자들이 오버스티어를 컨트롤 하지 못할 것을 염려하여 제네시스 쿠페의 차체 자세 제어장치를 완전히 끄지 못하게 설정해 놓았다.(미국 수출 버전은 완전히 끌 수 있다.) 드리프트를 하고 싶어하던 많은 운전자들이 이런 세팅을 한 현대자동차를 비난했으나 현실은 시궁창, 현대자동차에서 주최한 드라이빙 스쿨에서 차체제어장치가 완전히 꺼진 제네시스 쿠페를 몰던 사람들은 오버스티어를 거의 제어하지 못하고 콘을 치고 지나가는가 하면, 아예 출발조차 못하는 경우도 많았다.[12]
일반인 기준에서 옆으로 미끄러지다보니 제어하기 힘들어서 앞으로 미끄러지는 언더스티어에 비해 훨씬 위험하다. 애초에 양산차 메이커들이 후륜차를 버리고 전륜으로 돌아선 이유중 하나가 FF차량의 언더스티어가 사고발생률이 적기 때문이고 엑슬 축이 없어도 되기 때문에 원가절감에도 한몫한다.[13]
오버스티어 제어는 안전한 서킷에서 배우는 게 제일 안전하며 최근엔 자동차 제조사 차원에서 일정 비용을 지불하면 강습해주기도 한다. 일상생활에서 오버스티어나 언더스티어를 잘 잡아내는 드라이버를 보고 싶으면 눈 오는 날 강원도로 가자. 여성 운전자들도 카운터치며 날아다닌다. 그렇다고 괜히 욕심부려서 공도나 눈길에선 안하길 바란다. 괜히 눈길에서 연습했다간 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
참고로 눈이 많이오는 핀란드의 경우 운전면허 코스에 오버스티어와 카운터 스티어의 대처법을 배우고 시험친다. 그 덕분인지 핀란드에서는 뛰어난 운전자들이 많이 배출된다. 키미 라이코넨, 발테리 보타스와 같은 훌륭한 핀란드 드라이버의 증언에 따르면, 스노우 모빌이 없으면 가까운 거리도 움직일 수 없는 교통사정상 아주 어린시절부터 눈길에서의 오버스티어를 제어하면서 주행하는 능력을 익힐 수 있다고 한다.
하지만 자동차를 좋아하는 차덕후들은 언더스티어보다는 오버스티어를 선호한다. 오버스티어 성향은 차체를 제어할 수 있는 사람에게는 코너를 더 빠르게 돌 수 있게 하기 때문이다.[14] 거기다 오버스티어를 카운터 치는 것에 능숙해지면 그 만큼 재밌는게 따로 없기도 하다. [15]
전기차는 오버스티어가 발생하기 쉽다. 전기차는 대부분 가장 무거운 배터리가 중앙 바닥과 캐빈 뒤쪽에 깔리기 때문에 운동성능 특성이 기본적으로 내연기관차의 미드쉽 방식과 유사하다. 이 때문에 제네시스 GV70은 차체가 너무 잘 돌아가서 내연기관에 익숙한 운전자들에게는 다소 위험하다는 이야기가 있기도 했다. 현대 아이오닉6의 경우에도 자세제어를 해제할 경우 요잉이 아주 잘 붙는다. 내연기관차들은 공간의 문제로 미드쉽 차량은 일부 스포츠카에서나 볼 수 있지만 전기차의 경우 미드쉽 스타일이 기본이기 때문에 승용 전기차들도 기본적인 코너링 속도가 상당히 빠른 편이다.
4. 관련 문서[편집]
[1] 둘 다 차선 이탈로 가로수 등에 충돌해서 황천 가는 건 매한가지지만, 오버스티어가 더 좋은 조건이라고 설파하고 있다. 언더스티어와는 다르게, 본인의 차로 나무를 꼴아박으러 가는 상황을 직접 목격하지 않고 갈 수 있기 때문이다⋯.[2] 사실 카트라이더 내에서도 드리프트 안 쓰고 돌면 언더스티어가 발생한다.모 카트 방송인의 드리프트를 할 수 없는 모드인 그립 모드를 플레이하는 영상. 방송인 말고 주변 유저들을 보면 확실히 언더스티어가 발생한다는 것을 알 수 있다.[3] 심지어 벤비아중 순정 세팅이 과격한 BMW조차 BMW M같은 물건이 아닌 이상 대부분 언더 지향 세팅.[공기압] A B 이는 타이어의 접지면적보다 사이드월의 강성이 접지력에 영향을 주는 요인으로서 더 지배적이기 때문이다. 전후중량배분을 50:50으로 만드는 BMW와 제네시스도 언더스티어 세팅을 위해 모든 타이어의 사이즈가 같을 때 전륜보다 후륜의 공기압을 더 넣도록 권장공기압을 설정하고 있다.[4] 어느쪽이던간에 차가 컨트롤을 벗어나서 도로 밖으로 튀어나가는게 좋은일은 아니다. 절벽으로 떨어지던지 왕복차선의 반대쪽 진입차량과 정면추돌하던지 굉장한 위험부담을 안고 가는 것이다. 도로의 설계와 법규에 맞는 상식선의 운전을 한다면 경험하기 어려운 일이기도 하다.[5] 기재된 모든 차량은 후륜에 구동축이 있다.[6] 이 분야 대명사로 닛산 실비아가 있다. 태초부터 무게중심이 앞으로 쏠려있어서 뒤가 잘 돌아간다고.[7] 일반 공도용 차량은 대부분 네 바퀴 모두 같은 타이어를 장착하지만, 짐 카나 출전차량 등 일부러 후륜을 미끄러뜨려 오버스티어를 유발해야 할 필요가 있는 차량들은 후륜에 일부러 얇고 성능이 떨어지는 타이어를 끼우기도 한다. 특히 후륜구동처럼 파워 슬라이드로 오버스티어를 제어할 수 없고 강제로 사이드 브레이크나 하중이동으로 잡아돌려야 하는 전륜구동 경기차가 그렇다.[8] WRC 그룹B 차량인 아우디 콰트로는 사륜구동의 강렬한 언더스티어 성향을 억제하기 위해 휠 베이스를 300mm 넘게 줄어벼렸고, 이게 그 유명한 스포트 콰트로다. 비포장 위주인 랠리카는 코너에서 오버스티어를 이용한 드리프트를 사용해야 랩타임이 줄어든다.[9] 당연히 커질수록 2차, 3차 사고의 위험도 커진다.[10] 한계 속도 이상으로 진입시 원래 언더스티어가 터져야하는데, 차체가 언더를 잡아버리면서 반대로 오버가 터지는 현상.[11] 앞바퀴를 구동하는 차량은 드리프트 경기의 목적에 맞는 빠른 속도로 길게 미끄러지는 상황을 연출하는 것이 불가능하다.[12] 장기간의 고된 훈련을 거친 프로 레이서라도 오버스티어 제어 실수로 경기를 말아먹는 경우가 부지기수다. 프로에게도 힘든 걸 숙달되지 않은 일반인이 가능할 리가 없다.[13] 가장 큰 이유는 오일 쇼크로 인해서 연비가 좋은 차량에 대한 선호도가 급격히 높아졌기 때문.[14] 상술했듯 여전히 랠리 등의 비포장도로에서는 모터스포츠에서 드리프트가 구동방식에 관계없이 널리 쓰이는 이유이기도 하다. 레코드 라인이 직선에 가깝게 나오지 않는 깊은 코너에서 숙련된 프로 드라이버의 드리프트는 그립 주행 이상의 속도로 코너를 통과할 수 있게 해 준다.[15] 많은 사람들이 수동 후륜구동 차량을 애타게 찾는 결정적인 이유이다. 그 유명한 AE86이나 토요타 86, 닛산 실비아, 마쓰다 MX-5등 보급형 후륜구동 스포츠카가 많이 존재하는 일본과 달리 국내엔 현대 제네시스 쿠페를 제외하면 딱히 이렇다 할 수동 후륜구동 승용차나 스포츠카가 없는데 1980년대 중반을 기점으로 국산 승용차는 체급이나 가격에 관계없이 대부분 전륜구동으로 물갈이되었기 때문이다. 거기다가 80 ~ 90년도까지는 해당 차량들을 주한미군에게서 얻어타야 했다.
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