타이어 소음

왜 배우는가: 타이어 소음은 차량 주행 중 쉽게 느끼는 소음이면서, 타이어 구조와 트레드 설계, 노면 조건이 함께 얽혀 있어 원인별로 구분하는 능력이 필요하다. 시험에서는 소음 종류의 구분과 원인, 저소음타이어 기술을 함께 묻는 형태로 출제된다.

출제 이력: 제134회 3교시 4번, 제96회 4교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

타이어 소음은 타이어와 노면의 상호작용에서 발생해 차량 안팎으로 전달되는 주행 소음이다.

타이어 소음은 자동차가 주행할 때 발생하는 소음 가운데 타이어와 관계가 있는 소음을 가리킨다. 타이어 자체에서 소음이 직접 발생하는 경우와, 타이어가 간접적인 발생원이 되어 현가장치나 차체를 통해 소음을 일으키는 경우로 나눌 수 있다. 답안의 첫 줄에는 이 정의를 그대로 쓰고, 이어서 아래 키워드를 빠뜨리지 않고 적는다. 문항이 요구하는 5가지 소음은 패턴, 스퀼, 험, 럼블, 썸프이며, 두 발생 경로를 구분해 두면 저소음 대책을 설명할 때도 근거를 세우기 쉽다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 타이어 소음: 타이어와 관계가 있는 자동차 주행 소음의 총칭이다.
• 패턴 소음: 접지할 때 트레드 홈 안의 공기가 압축되었다가 방출되면서 나는 소음이다.
• 스퀼: 급가속·제동·선회 때 타이어와 노면 사이에 미끄러짐이 생기면서 나는 소음이다.
• 험: 직진 주행 중 트레드 피치가 노면을 규칙적으로 치면서 발생하는 소음이다.
• 럼블: 거친 노면을 지날 때 타이어가 노면을 치는 충격이 차체를 거쳐 차 안으로 전달되는 소음이다.
• 썸프(Sump noise): 평활한 도로를 주행하는 차량에서 구동축 회전과 관련해 발생하는 소음이다.
• 트레드 패턴: 타이어 표면의 홈과 블록 배열로, 소음의 크기와 특성에 영향을 준다.
• 노면 가진: 노면의 상태가 타이어를 통해 차량에 진동과 소음을 일으키는 현상이다.

2. 개념 풀이

타이어 소음은 타이어가 노면과 접촉하면서 생기는 진동과 공기 흐름이 음향 에너지로 바뀌어 나타나는 소음이다. 정식 정의는 타이어와 노면의 상호작용 또는 타이어 구조에서 발생해 차량 주행 중 차 안팎으로 전달되는 소음이라는 것이다. 이 정의에서 중요한 점은 소음의 원천이 타이어 그 자체인지, 아니면 타이어가 일으킨 진동이 차량 구조를 거쳐 전달되는지를 구분해야 한다는 것이다.

원리는 크게 네 가지 경로로 설명한다. 첫째, 접지 과정에서 트레드 홈 안의 공기가 눌렸다가 한꺼번에 빠져나가며 소리가 난다. 손뼉을 칠 때 소리가 나는 것과 같은 원리이며, 이것이 패턴 소음이다. 둘째, 급가속·제동·선회처럼 타이어가 노면에 강하게 힘을 받을 때 타이어와 노면이 미끄러지면서 소음이 생긴다. 이것이 스퀼이며, 급속한 마모를 동반하므로 발생을 줄이는 운전이 바람직하다. 셋째, 트레드 블록이 같은 간격으로 배열된 피치가 직진 주행 중 노면을 규칙적으로 치면서 험이 발생한다. 스퀼은 미끄러짐, 험은 트레드 피치의 규칙적인 노면 가진에서 발생한다.

넷째 경로는 노면의 요철이 타이어를 통해 차량 구조에 진동을 가하는 것이다. 거친 노면에서 타이어가 노면이나 자갈을 치는 소리가 럼블이며, 이 진동은 현가장치와 차체를 거쳐 차 안으로 전달된다. 썸프는 평활한 도로를 주행할 때 구동축 회전과 관련해 발생하는 소음이다. 스퀼치는 평활한 노면을 직진할 때 생기는 소음의 하나로, 접지면이 평면으로 변형하는 과정에서 노면과 미끄러지며 리브가 진동해 발생하고 그 정도는 작다.

트레드 패턴은 이 소음 경로 전체에 영향을 준다. 홈은 물을 배출해 수막현상을 막고 노면과의 접촉 비율을 결정하므로, 깊은 패턴은 안전성을 높이는 경우가 많다. 반면 단순한 패턴은 생산 비용이 적고 도로 소음을 줄이는 효과가 있을 수 있어, 트레드 설계는 마찰 성능과 소음 사이의 상충 관계로 이해해야 한다.

속도 변수도 중요하다. 같은 타이어와 같은 노면에서는 차량 속도가 소음 수준을 좌우하는 가장 중요한 요인이며, 속도에 따라 소음 스펙트럼과 전체 소음 수준이 함께 변한다. 따라서 소음을 평가할 때는 차량 속도를 함께 기록해야 한다.

핵심 용어 풀이는 다음과 같다.

• 트레드 홈: 타이어 표면의 홈으로, 물을 배출하고 접지 시 공기를 가둬 패턴 소음의 원천이 된다.
• 트레드 피치: 트레드 블록이 원주 방향으로 반복 배열된 간격으로, 험의 원천이 된다.
• 미끄럼: 타이어 접지면이 노면과 상대적으로 미끄러지는 현상으로, 스퀼과 스퀼치의 원인이다.
• 노면 가진: 노면의 요철이 타이어를 통해 차량에 진동 입력을 가하는 현상이다.

3. 등장 배경과 필요성

전 세계 소음의 원천은 대부분 자동차 등 교통 기관에 있다. 타이어 소음은 자동차 소음을 구성하는 요소로서 주행 중 차량 전체의 정숙성에 영향을 준다. 자동차 소음을 줄이려면 엔진과 구동계 소음뿐 아니라 타이어와 노면에서 발생하는 소음도 함께 다뤄야 하므로 타이어 소음 저감이 필요해졌다.