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대학생 자동차 자작 동아리 '타키온'의 포뮬러 T-9

작성일2017.02.24

동영상 플레이 시간movie 00:00:54 이미지 갯수image 13

작성자 : 이성화
타키온 팀의 T-9
타키온 팀의 T-9

안녕하세요 영현대 기자단 이성화입니다. 오늘은 대학생 자작 자동차에 대해 소개를 하려 합니다. 이 자동차는 매년 ‘대학생 자작 자동차 대회’에 참가하고 있는 충북대학교 ‘타키온’ 팀의 T-9입니다. 기계공학부 소속의 동아리 타키온은 ‘빛보다 빠른 물질’이라는 뜻으로 빠르고 강한 자동차를 만들겠다는 의지가 담겨 있죠.

‘타키온’은 비포장 도로를 달리는 오포 로드용 바하 그리고 서킷을 달리는 온 로드용 포뮬러를 설계 및 제작할 수 있는 능력을 갖춘 동아리인데요. 최근에는 친환경 자동차의 발전으로 모터를 사용하는 EV 차량의 출전 분야가 추가되어, 2015년에는 EV 차량도 출전 경험이 있는 제작 능력이 뛰어난 동아리입니다.


타키온 팀의 수상내역
타키온 팀의 수상내역

1998년에 창설된 타키온은 현재까지 매년 새로운 자동차를 설계 및 제작하여 대회에 참가하고 있으며 많은 수상 경험이 있습니다.


이 기사에서 소개할 차량은 가장 최근에 제작된 타키온의 250cc 급 포뮬러의 9번째 차량인데요. 2016년 군산에서 개최됐었던 ‘대학생 자작 자동차 대회’를 참가한 차량입니다. 저 또한 T-9의 제작에 참여했었기 때문에 애정이 가는 차량입니다.
그럼 지금부터 대학생이 만든 포뮬러 T-9을 보여드리겠습니다.


1. 프레임


포뮬러의 프레임
포뮬러의 프레임

차량 제작에 있어 가장 첫 번째 작업은 프레임 제작입니다. 말 그대로 차를 만들 수 있도록 골격을 제작하는 것입니다. 3D 설계 프로그램으로 대회 규정에 맞게 프레임을 그린 뒤 프레임 제작에 들어갑니다. 파이프를 직접 자르고 용접하여 도면과 거의 일치하는 프레임을 만들게 되죠.


파이브 연결지점을 매끄럽게 하여 용접해야 차체 강성을 확보 할 수 있어요.
파이브 연결지점을 매끄럽게 하여 용접해야 차체 강성을 확보 할 수 있어요.

파이프를 용접하기 이전에 파이프가 이어지는 이음새를 부분을 깔끔하게 하기 위해 파이프를 곡선으로 깎아내어 프레임의 강성과 용접의 편의성을 확보하게 됩니다. 전문용어로 ‘노칭’이라 표현하고 이 과정이 정말 시간이 많이 걸려요. 심지어 철을 치수보다 조금 더 깎아버리게 되면 처음부터 다시 시작해야 된답니다.


파이프를 곡선으로 절단하기 위해 노칭 작업을 하는 모습입니다.
파이프를 곡선으로 절단하기 위해 노칭 작업을 하는 모습입니다.


2. 브레이크


자동차에 있어 가장 중요한 제동장치, 바로 브레이크입니다. 자작 자동차라 해서 특이한 브레이크를 사용하지는 않습니다. 일반 자동차와 동일한 디스크브레이크가 장착이 되죠. 디스크브레이크란 너클에 디스크가 부착되어 있어 정시할 시 브레이크 패드와 디스크의 사이에서 마찰을 일으켜 바퀴의 회전을 멈추게 하는 제동장치 입니다.


휠 너트를 풀고 있는 모습입니다.
휠 너트를 풀고 있는 모습입니다.

이렇게 일반 자동차와 동일한 방법으로 휠 너트를 풀어 타이어를 빼내면 브레이크의 모습을 확인할 수 있습니다.


이렇게 일반 자동차와 동일한 방법으로 휠 너트를 풀어 타이어를 빼내면 브레이크의 모습을 확인할 수 있습니다.
이렇게 일반 자동차와 동일한 방법으로 휠 너트를 풀어 타이어를 빼내면 브레이크의 모습을 확인할 수 있습니다.

다음은 디스크 브레이크의 모습입니다.

브레이크를 잡아주는 역할을 하는 캘리퍼는 오토바이용 캘리퍼를 사용하여 그 크기가 일반 차량보다는 작습니다. T-9의 경우 네 바퀴 모두 디스크 브레이크를 장착하였지만 중량을 줄이기 위해 뒷바퀴에는 하나의 디스크 브레이크만 적용하는 방법도 있습니다. 급정거 시 차량의 무게 중심이 앞으로 이동하기 때문에 뒷바퀴 브레이크보다는 앞 바퀴의 브레이크의 역할이 훨씬 중요하기 때문이죠.

‘대학생 자작 자동차 대회’에서 레이스에 참가하기 위해서는 몇 가지 테스트를 통과해야 하는데 그 중 하나가 제동 테스트입니다. 급 브레이킹 시 네 바퀴가 모두 회전을 정지해야만 통과를 할 수 있기 때문에 브레이크의 제동력에도 신경을 많이 써야 하는 부분입니다.


3. 타이어 & 휠



가속 성능이 기록에 큰 영향을 미치는 이유로 접지 능력이 중요한 포뮬러 차량에서 타이어 이야기를 빼놓을 수 가 없는데요.

우측 타이어를 보게 되면 일반 차량들과 많이 다르다는 것을 알 수 있습데요, 바로 타이어에 트레드가 없습니다. 다시 말해 타이어에 홈이 없는 것이죠. 이 차량은 포뮬러 차량이므로 빠른 속도를 필요로 합니다. 때문에 홈이 없는 슬릭타이어를 사용함으로써 마찰력을 증대시켜 일반 레인 타이어보다 좋은 기록을 냅니다.

하지만 대회에 참가하기 위해서는 좌측과 같이 레인타이어도 함께 소지해야 하는데요. 그 이유는 대회 당일 비가 오게 되는 불상사를 대비하기 위함입니다. 레인타이어를 장찰할 시 타이어에 존재하는 홈이 물이 빠져나갈 수 있는 배수역할을 하여 빗길에서도 미끄러지지 않고 달릴 수 있죠. 하지만 홈이 없는 슬릭타이어 보다는 좋은 기록을 낼 수 없는 한계가 있어요.


13인치 휠
13인치 휠

그리고 휠을 보게 되면 13인치 휠로서 경차에 적용될 수 있는 튜닝 휠입니다.
차체가 작아 휠이 커 보이는데, 사실 그렇게 큰 휠은 아닙니다. 큰 휠을 사용하는 하면 차량의 디자인을 한층 더 돋보이게 할 수 있지만 휠의 무게를 1kg 줄이는 것만으로 차량 성능에 큰 영향을 주기 때문에 다른 대학교에서는 작은 휠을 사용하기도 합니다.


작은 휠을 적용하여 차량 운동성능을 향상시킨 국민대학교 차량입니다
작은 휠을 적용하여 차량 운동성능을 향상시킨 국민대학교 차량입니다


4. 기록 단축을 위한 필수 요소, 패들시프트


차량의 기록이 좋기 위해서는 드라이버의 능력이 중요한데요. 그러기 위해서는 드라이버의 운전 기량을 끌어올릴 수 있는 설계가 매우 중요합니다. 그 중 하나의 예는 드라이버가 차량에 탑승하는 순간부터 하차 순간까지 두 손으로 꼭 쥐어 의지하는 스티어링 휠입니다.

빠른 속도로 코너를 돌게 되면 잡고 있는 스티어링 휠을 통해 자세를 유지하기 때문에 스티어링 휠은 그만큼의 강성이 요구되는데요. 여기서 문제는 항상 두 손으로 스티어링 휠을 잡은 상태로 주행하기 때문에 수동변속기를 사용하는 포뮬러의 기어 변속이 상당히 까다롭다는 문제가 있었습니다. 그 해결 방안으로 T-9에는 패들 시프트를 적용했습니다.



스티어링 휠 뒤에 보시면 이렇게 스위치가 있습니다. 고성능 차에서 많이 볼 수 있는 패들 시프트 기능입니다. 변속기까지 손을 가져가지 않고도 주행 중 조향과 동시에 기어 변속을 할 수 있는 특징이 있죠. 타키온 팀 같은 경우는 패들 시프트를 적용했습니다. 버튼으로 기어를 내리고 올리는 방법도 있지만 드라이버에게 가장 편리한 방법이라 결론이 내려져 몇 년 전부터 패들 시프트 법을 사용하고 있습니다. 타 대학교에서는 일반적인 스틱을 이용한 기어 변속을 사용하는 학교들도 있습니다.



또 하나의 특징은 규정상 이렇게 스티어링 휠이 탈거가 돼야만 대회에 참가할 수 있습니다. 차량 화재 시 협소한 공간을 박차고 대피하기 위해서 이렇게 스티어링 휠이 탈부착 될 수 있도록 제작합니다.


5. 차량의 주행성능을 위한 필수 요소, 서스펜션


서스펜션 구조 또한 실제 F1 머신에 적용되는 더블 위시본 구조를 사용합니다. 더블 위시본은 새의 쇄골뼈 모양의 두 개의 암이 상하로 차체를 지지하는 역할을 하는 서스펜션입니다. 이 서스펜션의 위치를 어디에 적용하느냐에 따라 차량의 운동 성능이 확연히 달라지기 때문에 설계자는 많은 경우의 수를 생각하고 계산하여 서스펜션의 위치를 선정합니다. 이 작업이 차량 설계에 있어 가장 어려운 과제입니다.



서스펜션 위치를 잘 잡게 되면 이렇게 충격을 가했을 때도 잘 흡수하는 모습을 확인할 수 있습니다. 그럼 이제 포뮬러가 만들어지는 과정과 함께 얼마나 잘 달리는지 볼까요?



영상에서의 이 작업은 주행 테스트 후 문제가 있는지 확인하기 위해 차량을 완전 분해 후 다시 조립하는 과정입니다. 쉽게 말해 두 번째 조립 과정이에요. 분해과정에서 미흡한 부분이 발견되면 그 부분을 보강하여 대회에서 문제가 발생하지 않도록 준비하는 단계예요. 무엇보다 대회에서 결함이 발생하지 않도록 최선의 컨디션을 유지하여 참가하는 것이 가장 중요합니다. 학생들의 많은 노력과 땀이 좋은 성과를 만들 수 있는 거죠.


저는 포뮬러를 제작하며 대회장에서 서킷을 달리는 그 모습보다 처음 차를 작업대에서 내려 시동 테스트를 할 때가 가장 짜릿하고 긴장됐던 기억이 납니다. 제작 과정에서 많이 힘들고 지치지만 우렁찬 엔진 소리와 함께 앞으로 나아가는 자동차를 보게 되면 그간의 피로가 씻겨 내려가는 시원한 기분을 느낄 수 있어요.

여러분도 자작 자동차를 만들 수 있는 기회가 있다면 꼭 한번 도전해보세요. 새롭게 얻는 경험과 함께 자동차의 소중함을 알게 될 거예요. 그리고 항상 힘든 환경 속에서 많은 시간을 투자해 자동차를 설계하고 제작하고 있는 대학생들, 모든 자작 자동차 동아리 학생분들에게도 응원의 메시지를 보냅니다.


영현대기자단13기 이성화 | 충북대학교
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