파트타임 4WD, 오토매틱 4WD(TOD), 풀타임 4WD 비교

[a9 (엄한주)]

 

 파트타임 4WD : 기계식, 전자식

파트타임 4WD는 가장 먼저 선보였고, 가장 기본적인 구성을 갖추고 있는 네바퀴굴림방식이다. 이는 오늘날 대부분의 SUV에 기본 사양으로 적용되는 4WD 시스템으로 항상 모든 바퀴에 파워를 전달하는 것이 아니라 필요한 상황에서 운전자의 의지에 의해서만 4바퀴를 구동할 수 있다.

파트타임 4WD시스템을 사용하는 SUV는 기본적으로 2WD모드로 세팅되어 있다. 이 경우 차는 대부분 엔진 파워가 뒷바퀴로 전달되며, 앞바퀴의 구동력은 없다. 따라서 운전자는 부변속기 (Transfet) 트랜스퍼와 연결된 시프트 레버 혹은 차안에 마련된 버튼을 누른 다음에야 네바퀴굴림으로 전환된다. 

4WD시스템을 갖춘 일반적인 SUV는 대부분 네바퀴굴림으로 전환했을 경우 앞뒤 액슬을 함께 잠근다(Lock). 따라서 앞뒤 액슬의 회전 속도는 똑같고, 이는 직선 주행에서 견인력(Traction)을 크게 향상시킨다. 이 모든 기능은 트랜스퍼 케이스를 통해 이루어진다.
이 결과 일반적인 노면에서 코너링시 앞뒤 액슬에도 회전차가 필요하기 때문에 깊은 눈밭이나 진흙같은 매우 미끄러운 노면 조건이 아니라면 굳이 파트타임 시스템을 사용할 필요가 없다. 만약 마른 포장도로에서 네바퀴굴림을 선택했을 경우 코너를 돌 때 어색하고 어딘가 모르게 답답함을 느낄 수 있으며 , 또한 타이어의 조기 마모나 드라이브 시스템 관련 부품에 손상을 입힐 우려도 있다. 결론적으로 파트타임식 4WD는 마르고 단단한 노면에서 사용하는 것은 자제해야 한다.

특징 및 필수 구성요소
노멀 모드에서는 2WD로 구동된다. 따라서 전형적인 FR방식의 차들처럼 뒷바퀴에 파워가 전달되어 앞바퀴를 밀고가는 형식이고, 앞바퀴에는 구동력이 없이 조향 기능만 수행한다. 4WD의 선택 여부는 전적으로 운전자의 마음과 행동에 달려있다. 4WD 모드 선택하면 프론트 휠에 파워가 보내진다. 그리고 리어 휠에도 계속해서 같은 파워가 전달된다.
파트타임 4WD에는 일반적으로 2WD 모드와 4WD 하이모드, 4WD 로우모드가 있다. 만약 험난한 지형을 통과할 때 운전자가 4WD 로우 모드를 선택하고 있는 동안에는 큰 토크 증대를 경험할 수 있다. 이는 앞뒤 구동력을 분배하는 트랜스퍼의 기어비를 키웠기 때문인데, 통상 4WD 하이 모드에서의 트랜스퍼 기어비는 1:1 로우 모드에서는 2.5:1 정도를 적용한다. 트랜스퍼 케이스는 두 개의 드라이브 샤프트를 갖추고 있으며, 파워가 공급되는 2개의 액슬과 2개의 액슬 디퍼렌셜을 필요로 한다. 여기에는 센터 디퍼렌셜이 포함되어 있지 않다.

장점
이 시스템은 기본적인 수준이며 기술적으로도 복잡하지 않고 단가도 저렴한 편이다. 주로 엔트리 레벨 차에 적용되며, 상대적으로 다른 고급 시스템보다 가격이 매우 낮다. 드라이버의 필요에 의해 선택적으로 사용하기 때문에 다른 4WD 시스템에 비해 구동계통의 스트레스가 적고, 내구성도 좋은 편이다. 만약 차에 충분한 방음장치가 되어 있지 않다면 풀타임 4WD보다 2WD방식이 더 조용할 수 있다. 또한 파트타임 방식은 풀타임 방식에 비해 연비에서 훨씬 유리하다는 장점이 있다.

단점
파트타임 4WD가 적용된 차들 가운데 일부 오래된 모델은 2WD에서 4WD로 전환할 때 차를 정지시켜야 하는 것도 있다. 이는 허브 잠금장치를 수동으로 조작하는 차들인데, 운전자가 밖으로 나가 손으로 허브에 부착된 스위치를 'Free->Lock'으로 전환해 주어야 한다. 눈 덮인 길이나 진흙길을 통과할 때 일일이 내려서 잠그고, 다시 해제할 때도 밖에서 풀어주어야 한다는 것은 사용자 입장에서 보면 편리한 프로세스가 아니다. 구형 코란도와 구형 갤로퍼 가운데 저가형 모델에 탑재되기도 했다.
그러나 이보다 조금 진보된 시스템은 차안에서 조작하는 것만으로 4WD로 전환이 가능하다. 갤로퍼의 경우 오토 록킹 허브가 채택되어 있어 메인 기어 옆에 위치한 트랜스퍼(부변속기) 레버를 이용해 4WD로 바꿀 수 있다.
스포티지도 트랜스퍼 레버를 사용하지만 달리면서도 4WD로 전환할 수 있는 'shift on the fly' 방식이며, 무쏘나 코란도에 사용하는 파트타임 4WD 시스템은 기계식이 아닌 전자식 버튼을 이용해 진공에 의해 움직이는 오토 록킹 허브를 채택하고 있는 한단계 앞선 방식을 적용해왔다. 그러나 몇몇 시프트 온더 플라이 시스템들은 4WD에서 2WD로 전환하기 위해서 정지 상태에서 4WD를 풀고, 어느 정도 후진한 뒤에 다시 전진해야 2WD로 바뀌는 것도 있다. 특히 4WD 로우 모드에서는 대부분의 이런 방법을 써야 4WD가 풀리는 경우가 많다. 


오토매틱 4WD :  ATT, TOD

요즘 새로 등장하는 4WD 차들은 오래된 모델들과 여러 면에서 구분하려는 경향이 있다. 특히 구동방식에서 발전된 모습을 보이는데, 이를 오토매틱 4WD 시스템이라 부르기도 한다. 오토매틱 4WD는 파트타임 4WD의 한 단계 업데이트 된 형태다. 파트타임 방식은 굴림방식을 전적으로 운전자가 선택해야 하지만 오토매틱 4WD 시스템은 노면의 상황에 따라 자동으로 네바퀴굴림으로 바뀌는 것이 특징이다. 또한 필요에 따라 4WD 로우 모드를 사용할 수도 있다.
이러한 시스템은 메이커에 따라 다양한 형태와 이름이 붙어 있는데 지프의 쿼드라 트랙(Quadra-Trac), 4WDemand 등이 그것이다.
포드 익스플로러와 이스케이프, 닷지 듀랑고와 다코다, 지프 체로키와 그랜드 체로키, 그리고 한국메이커에서는 테라칸의 최고급형에 부착된 ATT, 무쏘 가솔린의 TOD가 여기에 속한다.
오토매틱 4WD는 파트타임 방식에 기초를 둔 것이다. 통상적인 주행에서는 파트타임 SUV처럼 FR방식으로 2WD 모드를 사용한다. 그러나 2WD에서 4WD로의 전환이 자동이라는 점이 다르다.
이를 간단히 표현하면 '대기중인 4WD'라고 하겠다. 시보레 블레이저와 실버라도에 탑재되는 오토 트랙의 예를 들어보자. 오토트랙은 기본적으로 모든 파워를 뒷바퀴에 전달하고 있지만 전자식 컨트롤러가 트랙션을 더 요구하면 언제라도 앞바퀴에 파워를 보낼 준비를 하고 있다. 만약 이런 요구가 결정되면 몇 분의 1초 사이에 프론트와 리어 액슬 사이에 위치한 트랜스퍼 케이스를 통해 앞쪽에도 토크(또는 파워)를 전달한다.
이스즈 트루퍼(Trooper)와 비히크로스(VehiCROSS)의 오토매틱 TOD 시스템은 파워를 언제 옮길지 결정하기 위해 액셀러레이터 페달의 앵글, 스피드 센서로부터 입력 신호를 받아 처리한다. 물론 이런 시스템에서는 앞뒤 토크 분배의 비율을 노면 상태나 경사각도 등에 따라 달라지게 설정하는 것이 대부분이다.

특징 및 필수 구성요소
노멀 모드에서는 2WD로 운행하며, 전형적인 뒷바퀴굴림 형식으로 움직인다. 드라이버는 대시보드의 버튼을 사용해 'Auto 4WD'의 기능으로 세팅할 수 있다. 오토매틱 상태에서 차는 노면에 따라 4WD를 활성 또는 해제시킨다. 드라이버가 4WD를 따로 조작할 필요가 없다. 4WD가 활성화된 상태에서는 가장 많은 트랙션이 필요한 쪽으로 앞뒤 휠의 파워를 관리하고 전달한다. 더 큰 토크가 요구되는 매우 험난한 지형에서는 드라이버가 임의로 로우 기어(4WD 로우 모드)로 전환할 수 있다.
오토매틱 4WD 시스템에는 센터 디퍼렌셜, 비스커스 커플링(viscous coupling), 멀티 플레이트 클러치(multi-plate clutch) 같은 장치가 요구되며, 또한 파워가 전달되는 2개의 액슬과 2개의 디퍼렌셜, 2개의 드라이브 샤프트, 트랜스퍼 케이스가 필요하다.

장점
오토매틱 4WD의 가장 큰 장점은 운행중 앞바퀴에서 트랙션을 요구하는지를 항상 스스로 감시하고, 감지 센서에 의해 2WD에서 4WD로 자동으로 전환된다는 점이다. 운전자는 4WD로 전환해야하는지 아닌지를 결정하는데 신경을 쓰기보다는 오직 운전에 집중할 수 있다는 것도 이점이다. 또한 운행도중 대부분 2WD에 있기 때문에 풀타임 4WD에 비해 연비도 다소 유리하며, 무엇보다 파트타임보다 사용이 편리하다.

단점
심한 오프로드에서 오히려 오토매틱 시스템이 드라이버의 노력을 방해할 가능성도 있다. 예를 들어 바위를 오르내리거나 협곡을 지날 때 이 시스템의 동작은 빠르고 자동으로 이루어지기 때문에 액슬은 혼돈을 일으킬 우려가 있기 때문이다.
이 경우 운전자는 오토매틱보다는 수동으로 4WD 하이 또는 4WD 로우 모드를 설정하는 것이 좋다.
또한 오토매틱 시스템은 파트타임에 비해 메커니즘이 복잡하고, 부품의 수도 많기 때문에 상대적으로 값이 비싸며 고장요소가 많다.

퍼머넌트(Permanent:영구적인) 4WD

풀타임(Full-time) 4WD로도 불리는 퍼머넌트(Permanent:영구적인) 4WD 시스템을 채택한 차에는 2WD 모드가 없다. 이들은 항상 모든 파워를 네 바퀴로 전달하기 때문에 언제나 4바퀴 모두에 트랙션을 걸 수 있다는 이점이 있다. 이 시스템은 아에 4WD를 끄는 방법이 없다.
퍼머넌트 4WD가 있는 차는 더 많은 트랙션을 필요로 할 때 (예를 들어 바위투성이의 오프로드 드라이빙을 하는 동안) 두 개의 액슬이 함께 돌아가는 것을 확실하게 하기 위해 대부분 센터 디퍼렌셜 록킹 시스템을 갖는다. 렉서스 LX470, 벤츠 M클래스, 토요타 랜드 크루저, 지프 그랜드 체로키, 랜드로버 디스커버리와 레인지로버, 그리고 AM 제너럴 허머 등에 이같은 시스템이 탑재되어 있다.
물론 각 메이커마다 전자장비나 시스템에 조금씩은 차이가 있다. 예를 들어 AM 제너럴 허머의 퍼머넌트 4WD는 TT4(TorqTrac4)는 전자식 트렉션 컨트롤 시스템을 사용하는데, 기본적으로 효율적인 트랙션을 위해 메커니컬 센터 디퍼렌셜을 이용해 액슬에 토크를 전달한다. TT4시스템은 각 바퀴에 휠 스피드 센서들이 부착되어 휠 스핀을 감지, 자동으로 휠에 브레이크를 걸거나 토크를 휠로 옮겨 견인력을 발생시킨다.
랜드로버의 디스커버리 시리즈 II 역시 휠 슬립 컨트롤은 트랙션 컨트롤을 사용한다. 그리고 메르세데스 벤츠 M 클래스도 유사한 방법이 적용되는데, 이는 4매틱 기술이 응용되어 있고 일렉트로닉 트랙션 컨트롤을 응용한 퍼머넌트 4WD 시스템이다. 벤츠에 의하면 일렉트로닉 트랙션 컨트롤 시스템은 휠 스핀을 제어에 사용되는 브레이크 모듈을 경유하기 때문에 ABS의 작동과 수동적인 록킹 디퍼렌셜과의 대립을 피한다고 한다.
지프 그랜드체로키가 자랑하는 것은 쿼드라 드라이브, 쿼드라 트랙 II 트랜스퍼 케이스와 조합을 이룬 진보적인 디퍼렌셜 록 시스템인 베리 록(Vari-Lock)을 사용해 앞뒤 액슬을 록킹시킨다. 두 액슬에 연결된 제로터(Gerotor)와 트랜스퍼 케이스의 레로터 펌프는 필요에 따라 액슬에서 액슬로, 각 액슬의 좌우바퀴로 파워를 옮길 압력을 즉각적으로 제공한다.
이 시스템은 데이터와 입력 신호의 반응이 빠른 전자식이기 때문에 트랙션의 요구를 감지하고 행동하는 것이 매우 바른 것이 장점이다. 쿼드라 트랙 II의 경우 두 바퀴의 접지만으로도 움직일 수 있다면, 쿼드라 드라이브 시스템은 4개의 바퀴가 독립적으로 작동할 수 있어 험난한 주행여건에서 하나의 바퀴만 접지되는 상황에서도 운전자의 별다른 조작 없이도 차를 전진시키는 것이 가능하다.

특징 및 필수 구성요소
모든 바퀴에 항상 파워가 공급된다. 드라이버가 2WD로 전환할 수 없다. 혹독한 오프로드 지형에서 드라이버는 4WD 로우 모드를 이용하면 로우 레인지의 향상된 토크를 이용할 수 있다.
센터 디퍼렌셜, 트랜스퍼 케이스, 2개의 드라이브 샤프트와 2개의 액슬 디퍼렌셜, 그리고 파워를 전달할 수 있는 2개의 액슬이 필수적이다.

장점
퍼머넌트 4WD가 탑재된 차는 드라이버가 이 시스템을 파트타임처럼 버튼을 누르거나 별도의조작이 필요없기 때문에 다른 것에 신경쓰지 않고 운전에 전념할 수 있다. 특히 전방에 험한 지형을 만났을 때도 4WD가 언제나 활성화되어 있어 4WD로 전환을 위해 시간을 지체하는 일이 없다.

단점
파트타임이나 오토매틱 4WD에 비해 퍼머넌트 4WD는 항상 네바퀴를 굴리기 때문에 상대적으로 연비가 떨어지는 편이다. 센터 디퍼렌셜 록을 쓰는 퍼머넌트 4WD는 턴보다는 직진 위주의 주행에 더 어울리는 경향이 있다. 따라서 각이 심하게 꺾이는 코너같은 특정한 상황에서는 매끄럽지 못할 우려가 있다. 도한 퍼머넌트 4WD의 드라이브트레인은 다른 4WD보다 더 단단하며 고가의 장비가 들어가는 경향이 있어 가격이 비싼 것이 대부분이다.

[태풍[송원오]]

TJ가 하이 피니언 풀타임 4WD지만 파워는 전달하지 않습니다.....레버를 움직여야 파워가 전달이 되죠... 미국넘들 단가 절감 차원에서 그런식으로 만들어 놓았지요....YJ도 진공허브는 좀 허접하지요....링하나고 동력을 붙이니 그러나 록킹허브처럼 구리스질 안해도 되니 그건 편하네요.....A9형 글 보았습니다...

[야수(박승천)]

a9님 질문좀 드릴게요 혹시 tj 3단 밋션을 4단밋션과 단순 교환이 가능한가요?

[a9 (엄한주)]

단순교환은 안되니다. 상당히 복잡합니다.

[free[박대민]]

좋은 정보 감사합니다.