타이어와 구름저항 관계

안녕하세요. 카와이상점입니다. 자동차 관련 일을 하면서 자동차에 대해 알기 위해 공부하려고 합니다. 
책, 자동차 구조 교과서를 통해 기본적인 자동차 메커니즘에 대해 정리하도록 하겠습니다. 
 
오늘은 자동차 주행에 있어 생기는 저항 중 구름저항과 공기저항에 대한 글입니다. 
타이어 가게에 지내다보면 구름저항이라는 표현을 확인할 때가 있습니다.

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주행 저항

-주행저항이 달리는 자동차를 방해한다.
 
자동차의 주행저항에는 여러가지가 있지만 주된 것은 구름저항과 공기저항이라고 합니다.
타이어는 고무로 이루어져 있어 주행 중에 타이어가 노면과 닿는 부분은 변형되어 평평해지게 됩니다.
그리고 노면이 닿는 부분에서 떨어지면 원래 형태로 복원되는 것을 반복합니다. 

 

구름저항

변형되거나 복원된다는 것은 어떠한 힘이 작용된다는 것을 의미합니다. 이 힘을 구름저항이라고 표현합니다.
변형이나 복원이 일어날 때는 타이어의 고무 부분에서 마찰이 일어나 마찰열이 발생합니다. 그리고 이에 따라 운동 에너지가 열에너지로 변환 된다고 합니다. 
 

자동차구조교과서 구름저항

 
여기서 자동차가 달리는 도중 타이어의 변형과 복원이 일어난다는 것은 구동력의 일부가 사용되었음을 의미합니다.
(공기압이 없을 수록 구름저항에 의한 복원력이 약해져 타이어가 파손되는 경우도 있습니다. 타이어 회사들은 구름저항에 때문에 타이어 재료와 패턴을 신경써서 제조하는 것으로 알고 있습니다.)
 

공기저항

공기저항에는 압력저항과 마찰저항이 있다고 합니다.
자동차가 나아가면 전방의 공기가 밀리면서 압력이 높아져 자동차를 되밀어내려고 합니다. 그런데 후방에서는 그때까지 존재했던 자동차가 없어지기 때문에 공기의 압력이 낮아져 자동차를 다시 끌어오려고 합니다. 이 되밀어내는 힘과 끌어오는 힘이 압력저항이라 합니다. 
 
자동차가 주행을 하면 공기와의 사이에 마찰이 발생해 마찰저항이 발생한다고 합니다. 일상생활에서는 공기와의 마찰을 느낄 일이 없지만, 마찰저항은 속도의 제곱에 비례하기 때문에 고속으로 주행할수록 마찰저항에 영향을 많이 받는다고 합니다. 
 

자동차구조교과서 공기저항

공기저항은 자동차 디자인에 따라  변하며, 연비 상승을 위해 공기저항을 적게 받도록 차를 디자인하다고 합니다. 
 
그 밖에 비탈길에서 발생하는 등판저항이나 가속할 때 발생하는 가속저항도 주행저항에 포함해 생각할 때가 있으며, 오르막길에서는 자동차의 중량 가운데 노면에 대해 수평인 성분이 자동차의 진행을 방해하는 힘이 된다고 합니다. 
이것을 구배저항이라고 합니다. 내리막길의 경우 등판저항이 마이너스로 작용하기 때문에 주행저항이 경감됩니다.
 
관성이라고 하면 자동차의 주행을 도와주는 것으로 생각하기 쉽지만, 가속을 할 때는 그때까지의 속도를 유지하려고 하기 때문에 관성력이 주행저항이 됩니다. 이것을 가속저항 또는 관성 저항이라고 한다고 말합니다. 
 

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오늘은 자동차의 주행에 있어 생기는 저항들에 대해 정리해보았습니다. 구배저항이나 등판저항은 이름도 생소하고 이해가 잘 되지 않으니 좀 더 공부해야할 부분이라는 생각이 듭니다.