자동차라는 것이 단순 운반 수단을 넘어 생활에 밀접한 관련이 생긴 이래로 각 분야에 대한 관심도도 높아지고 있습니다. 최근 ‘모노코크’와 ‘바디 온 프레임’을 비교하며 “무엇이 더 낫냐”는 논쟁이 일어나 잠시 화제가 됐었는데요. 이번 시간에는 모노코크와 바디 온 프레임이란 무엇인지 알아보고, 각각에 맞는 라이프 스타일에 대해 알아보는 시간을 준비해 보았습니다. 쌍용자동차와 함께 알아보는 자동차 상식 섀시(Chassis)편, 시작해 보겠습니다.
“바디 온 프레임, 전통이 있는 자동차 바디”
우선 ‘프레임 바디’ 라고 더 많이 불리우는 ‘바디 온 프레임’ 형식은 가장 오래된 자동차 구조입니다. 강도가 높은 강철 재질의 H형 뼈대(프레임) 위에 엔진과 변속기 등의 파워트레인(동력전달계)를 올리고 그 위에 외피를 얹는 형식을 따릅니다. 이렇게 만들어진 바디 온 프레임 차량은 프레임이 충격을 흡수하는 구조로 되어 있기 때문에 충돌 시, 특히 앞 뒤 정방향으로부터 받는 충격에 대해 엄청난 강점을 보이게 됩니다.
또한 하부의 H형 강철 프레임은 하체를 단단히 잡아 주면서, 어느정도의 뒤틀림을 허용하는 구조를 가지고 있는데요. 때문에 노면이 불규칙한 오프로드 주행 시의 성능이 단연 뛰어납니다. 그러나 그렇다고 해서 토션(torsion, 비틀림)에 강하다는 의미는 아니고, 그보다는 전 후로 구부러지는 방향에 대해 강하지만 프레임에 쓰이는 재질의 워낙 강력하기 때문에 전체적인 기능으로 말미암아 어느정도 허락한다는 표현이 가능하다고 볼 수 있겠습니다. 이런 부분은 현재 독립 현가 식의 서스펜션을 섀시와 파워트레인 사이에 삽입하는 등의 기술적 발전으로 더욱 완충이 가능합니다.
“항공기 제작 시 사용된 모노코크(Monocoque) 바디”
모노코크, ‘일체형 섀시’ 방식이라고 알려져 있는 이 기술은 바디 온 프레임 다음으로 나온 기술입니다. 아랍어로 하나를 뜻하는 ‘Mono’와 껍질을뜻하는 프랑스어 ‘Coque’가 합쳐져 만들어진 단어로, 본래 항공기 제작에 사용되는 방식을 가리켰는데요. 대표적으로 돼지저금통을 떠올리면 구조적으로 이해가 더 쉬울 것입니다. 이름 그대로 별도의 프레임 없이 외피만으로 이루어진 구조를 뜻하는 모노코크는 뼈대 없이 서로 용접 된 외피가 전체를 지지하는 구조의 역할을 수행하고 있다 보니, 공간 확보에 유리하고 바디 온 프레임 방식으로 만든 차량에 비해 가볍다는 장점이 있습니다. 모노코크 방식을 자동차에 세계 최초로 도입한 것은 1922년, 이탈리아의 모 고급 자동차 제조 기업이었는데요. 이후 1930년대까지 자동차 공학계에도 큰 영향을 끼치며 이름을 떨치게 됩니다.
사실 일반적으로 모노코크라 여겨지는 방식은, 엄밀히는 세미 모노코크, 혹은 유니 바디(Uni body)의 잘못된 용례입니다. 유니 바디는 과거 모노코크에서 발전된 기술을 가리키는 용어로, 기술이 가지는 취약점을 보완하여 자동차에 보다 어울리도록 변화된 기술이죠. 모노코크는 비행기를 만드는 기술, 특히 *외골격을 만들어 안을 채우는 방식에서 태어난 단어로 자동차 바디를 설명하는 데에는 무리가 있습니다. 자동차의 구조는 외골격의 형태를 따르지 않기 때문입니다. 따라서 이 모노코크가 기술적으로 발전한 형태, 현재 자동차에 사용되는 명칭으로는 ‘유니 바디’ 가 적합하겠습니다. 일반적인 승용차에 많이 사용되는 방식이라고 알려져 있는 타입이 여기에 속하게 됩니다.
“모노코크 방식을 차용해 만든 자동차, 유니바디(Uni body)”
강성이 높은 A~C필러가 로커 패널과 연결 돼 있는 유니 바디 타입은 외피가 하나의 덩어리를 이루는 있는 형식이기 때문에 그 자체로 강성을 띠는데요. 마치 프레임을 외피 전체에 녹여낸 듯한 효과 때문에 차량 바디의 강성이 높으며 경량화가 가능하다는 장점이 있겠습니다. 초기에는 유니바디가 바디 온 프레임에 비해 약하다는 편견이 있었지만, 이는 모노코크 타입의 설계적 한계에 국한된 이야기로 현재 유니 바디 여러 안정화를 거쳐 뛰어난 강성을 가지게 되었습니다. 오히려 위나 옆으로부터 전해지는 충격에는 유니 바디 섀시가 안정적이라는 평가는 이러한 의견을 뒷받침해 줍니다. 따라서 유니바디는 ‘강성’은 높지만, ‘강도’는 낮다, 바디 온 프레임은 이와 반대로 생각하시면 되겠습니다.
‘유니 바디’ 방식은세단이나 일반 승용차에 많이 사용되지만 ‘바디 온 프레임’에 비하여 경량화가 가능하다는 점에서 도심형 SUV에도 적용됩니다. 바디 온 프레임에 비해 차체가 가볍기 때문에 스티어링, 가속성, 연비등의 장점이 있는 유니 바디 타입은 생활 속 실용적인 면에서 유리합니다. 반면 파워트레인이 섀시에 얹혀져 있어 강철 프레임과 차체가 완전히 분리되어 있는 바디 온 프레임은, 때문에 바디와 섀시 사이에 운전석으로 유입되는 NVH(Noise Vibration harshness)를 줄이는 설계를 도입하기에도 여러모로 유리한데요. 무거운 짐을 적재하기에 유리한 구조를 가지고 있으며, 외피에 관계 없이 내구성이 오래 간다는 장점 역시 바디 온 프레임의 특징입니다.
“각각의 장점을 살린 유니프레임(Uni-Frame)”
여기서 각각의 장점을 살린 유니 프레임 방식 역시, 흔히 온 · 오프로드를 아우르는 레저용 차량에 적합한 구조를 가지고 있다고 할 수 있겠습니다. 유니 바디에 비해 바디 온 프레임 방식이 견인 능력이 뛰어난 것은 사실이지만, 그렇다고 전자의 경우에 견인이 아예 불가능한 것은 아닙니다. 두 타입 모두 견인이 가능하며, 다만 구조상 능력 편차가 있다고 생각하시면 되겠습니다.
유니 바디 차체의 강성과 프레임의 강도를 부분적으로 차용한 형태의 SUV는 밸런스가 좋아 여러 라이프 스타일에 두루 어울리는 반면에 하나의 두드러지는 강점은 앞선 타입의 섀시가 출중하다고 평가할 수 있겠습니다. 쌍용자동차와 함께 알아본 자동차 상식, 섀시의 세계! 도움이 많이 되셨나요? 여러분의 라이프 스타일에 맞는 최적의 섀시 선택으로 항상 즐거운 드라이브 되시길 기원합니다.