타이어의 기능과 역사 그리고 구조

서스펜션의 구성 요소중 하나인 타이어에 대하여 알아 보겠습니다. 제아무리 좋은 서스나 브레이크도 타이어가 제 기능을 못하면 무용지물이 되는 것은 뻔한 이치이므로 타이어에 대한 기본적인 지식은 반드시 필요하고 그 바탕위에 나에게 가장 적합한 제품을 선택하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있습니다.

 

타이어의 기능

 

차량을 형성하고 있는 부품은 수없이 많지만 일반적으로 하나의 부품은 하나의 기능만을 완수하게 된다. 그러나 타이어의 경우, 외관은 매우 간단하게 보이지만 수많은 기능을 가지고 있다.

 

 

타이어는 자동차의 하중을 지지하고, 노면에서 발생되는 충격을 완화함과 동시에 자동차 엔진의 동력, 제동력, 조타력 등을 노면에 전달하여 자동차의 운동을 유지하는 작용을 한다. 따라서 타이어의 구조는 탄력성이 있는 공기 용기로 되어있으며, 공기압을 유지하기 위하여 튜브를 사용하고 있지만 튜브만으로는 높은 하중을 견디기 위한 높은 압력의 공기압을 유지할 수 없을 뿐 아니라 외상이나 충격에 대한 강도도 불충분하다.

타이어의 카카스와 코드층(카카스)은 이러한 높은 압력의 공기가 들어 있는 튜브를 보호하고 하중을 지탱하는 한편, 노면을 접하는 부분에 두꺼운 고무층을 붙여 외상이나 마모에 대처하며 용도에 따라 트레드 패턴을 채택하여 자동차의 기동성이나 안정성을 충족시키게 된다.

타이어는 림에 조립되어 사용하기 때문에 림과 단단히 결합될 필요성이 있으며, 이 부분은 견고한 구조를 필요로 한다. 차량의 고급화, 고성능화 또는 사용조건의 다양화에 따라 타이어에 요구 되는 기능, 성능도 점점 복잡하고 다양한 형태로 개발되고 있다.

 

타이어의 발달사

 

1888년 영국의 수의사인 존 보이드 던롭은 고무판으로 호수를 만들어 나무 바퀴에 부착하고 지면과 접촉하는 부분은 두꺼운 캔버스지로 감싼 타이어를 개발하여 시험 주행하였다. 주행에 아무런 이상이 없음을 발견한 후, 미끄럼 방지를 위해 캔버스지에 고무 조각을 붙인 타이어를 만들어 두발 자전거에 시험한 것이 공기압 타이어의 탄생이라 할 수 있다.

 

 

그 이후에도 성능 좋은 타이어 개발을 위한 노력은 계속되었다. 1891년 C.K 웰치가 발명한 비드와이어 타이어가 있으며, 1891년에는 미쉐린 형제가 손 힘 만으로 탈착이 가능한 타이어를 개발하여 특허를 냈다. 또한 1904년 파이어스톤과 굳이어가 개발한 스트레트사이드 와이어 비드타이어는 미국전역에 걸쳐 사용될 만큼 성공적이었다. 그러나 이러한 타이어의 실용화는 35년 뒤인 1948년에서야 미쉐린에 의해 이루어졌다.

타이어 코드지의 재질은 굵은 면사를 엮은 것이 상용화되었다. 면사보다 튼튼한 견사는 워낙 가격이 비싸 타이어 코드지로 사용할 수 없었다. 1928년 합성반응에 대한 기초이론이 체계화되면서 다양한 코드지가 개발되었다. 연도별로 보면 1948년 이전까지 널리 사용된 레이온 코드지는 열에 약한 면 코드지의 성질을 보완하면서 시장의 75%을 점유하였다. 1948년 개발된 나일론 코드지는 1960년에 이르러 상용화 되었으며, 1962년에는 폴리에스터가 선보여졌다. 또한 1970년대에는 강철선인 스틸코드가 시장을 주도하면서 유럽에 이어 미국에서도 널리 사용되었다. 1972년 듀퐁사에 의해 개발된 캐블라는 스틸보다 5배 강한 물성을 가지고 있었으며, 치수 안정성도 매우 뛰어났지만 워낙 가격이 비싸 일부 승용차에만 사용되었다.

오늘날 자동차의 성능 향상과 더불어 재료 및 제조기술의 진보에 따라 타이어의 역학적 성능은 더욱 중요해 지고 있다. 특히 차량 및 도로의 발달은 고속성, 조종성, 안전성이 개선된 우수한 성능의 타이어의 개발을 촉진하고 있다.

 

타이어의 구조

 

 

노면과 접촉하는 부분으로 두꺼운 고무 층으로 되어 있다. 타이어 내부의 카카스 및 벨트층을 보호하기 위해 절상, 충격에 대해 강하고 또한 타이어의 주행 수명을 늘이기 위해 내마모성이 강한 고무를 채용한다.

트레드부와 사이드월 사이에 위치하고 (타이어 어깨부라 칭함) 구조상 고무의 두께가 가장 두껍기 때문에 주행 중 내부에서 발생 하는 열을 쉽게 발산시킬 수 있도록 설계상 고려되어 있다.

타이어의 쇼울더부와 비드부 사이에 해당하는 부분으로서 카카스를 보호하고 유연한 굴신운동을 함으로써 승차감을 좋게 한다. 이 부분에는 타이어의 종류, 규격, 구조, 패턴, 제조회사, 상표명 등 여러 가지 문자가 표시되어 있다.

코드지의 끝부분을 감아주며 타이어를 림에 장착시키는 역할을 하고 비드 와이어, 코아, 고무, 후리퍼 등으로 구성되어 있다. 일반적으로 림에 대해 약간의 죄임을 주어 주행 중 타이어의 공기압이 급격히 감소될 경 우에도 타이어가 림에서 빠지지 않도록 설계되어있다.

타이어에 있어 골격이 되는 가장 중요한 부분으로 타이어 코드지로 된 포층 전체를 카카스라고 한다. 카카스는 타이어 내부의 공기압 및 하중, 충격에 견디는 역할을 해야 한다.

브레카는 바이어스 타이어의 카카스를 보호하기 위해 트레드와 카카스 사이에 삽입된 코드층으로서 외부로부터 받는 충격을 완화하고, 트레드의 갈라짐이나 외상이 직접 카카스에 도달하는 것을 방지함과 동시에 고무층과 카카스의 분리를 방지하는 역할을 한다. 벨트는 래디얼 타이어, 벨트 바이어스 타이어에 있어서 트레드와 카카스 사이에 원주 방향으로 놓여진 강력한 보강 대이고 브레카와 같은 임무도 지니지만 카카스를 강하게 죄여 트레드부으 강성을 높여준다.

인너라이너는 타이어 내부의 튜브를 대신하여, 공기 밀폐성이 우수한 고무층으로 되어 있다. 보통 합성고무인 부틸(Butyl) 고무나 폴리이소프렌 계통의 고무 성분으로 구성되어 있으며, 타이어내의 공기를 유지시켜 주는 역할을 담당하고 있다.

 

 < 자료출처 : 한국타이어 >

 

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