4WD·AWD

왜 배우는가: 사륜구동과 상시 사륜구동은 자동차의 주행성능을 좌우하는 구동 방식이며, 오프로드·등판·코너링 성능을 묻는 논술형 문항의 출발점이다. 두 방식의 작동 원리를 구분하지 못하면 답안 구조 전체가 흔들리므로 정의와 핵심 키워드를 먼저 익혀야 한다.

출제 이력: 제110회 3교시 1번, 제98회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

사륜구동(4WD)은 전후 두 축에 동력을 함께 주는 방식이고, 상시 사륜구동(AWD)은 네 바퀴 구동력을 노면 상황에 맞춰 자동으로 배분하는 방식이다.

사륜구동(4WD)과 상시 사륜구동(AWD)은 모두 네 바퀴에 구동력을 전달하는 동력 전달 방식이다. 두 방식의 차이는 구동 축을 연결하고 분리하는 방법과, 축 사이의 회전 속도 차를 흡수하는 장치를 두는지에 있다. 이 차이를 정확히 구분해야 두 방식을 같은 것으로 혼동하는 답안을 피할 수 있다.

• 사륜구동(4WD): 전후 두 축을 모두 구동하며, 주로 험로 주행에 쓰이는 방식이다.
• 상시 사륜구동(AWD): 주행 중 네 바퀴를 상시 구동하고 노면에 따라 토크를 배분하는 방식이다.
• 트랜스퍼 케이스: 변속기에서 나온 동력을 앞뒤 축으로 나누는 장치이다.
• 센터 디퍼렌셜: 전후 축 사이의 회전 속도 차를 허용하는 축간 차동장치이다.
• 파트타임 방식: 운전자가 필요할 때 전후 축을 결합하는 사륜구동 방식이다.
• 풀타임 방식: 센터 디퍼렌셜로 전후 축을 항상 함께 구동하는 방식이다.
• 저속 기어(로우 레인지): 감속비를 키워 험로와 등판에서 큰 토크를 얻는 기어이다.
• 점성 커플링: 점성 액체의 전단 저항으로 축 사이에 토크를 전달하는 장치이다.

2. 개념 풀이

사륜구동(4WD)은 엔진 동력을 전후 두 축에 나누어 보내 네 바퀴를 구동하는 방식이다. 북미 시장에서 이 용어는 주로 험로 주행에 최적화된 시스템을 가리키며, 차량에는 트랜스퍼 케이스가 들어가 2WD 모드와 4WD 모드를 수동 또는 자동으로 전환한다.

4WD의 원리는 변속기에서 나온 동력을 트랜스퍼 케이스가 앞뒤 프로펠러 샤프트로 나누는 데 있다. 파트타임 4WD는 센터 디퍼렌셜을 두지 않고 전후 축을 기계적으로 묶으므로, 4WD 모드에서는 두 축의 회전 속도 차가 허용되지 않는다. 그래서 선회 구간에서는 드라이브라인에 무리한 힘이 걸린다. 파트타임 4WD는 포장도로 주행 시 2WD로 전환해 트랜스퍼 케이스 손상을 막는다.

4WD의 저속 기어(로우 레인지)는 트랜스퍼 케이스 내부 기어열로 감속비를 키워, 같은 엔진 회전수에서 바퀴에 더 큰 토크를 전달한다. 이 기능은 가파른 등판이나 진흙·모래 같은 험로에서 저속으로 나아갈 때 구동력을 확보하는 역할을 한다. 저속 기어는 고속 주행에서 사용하지 않는 것이 원칙이다.

상시 사륜구동(AWD)은 전후 축이 항상 동력을 받는 구조이며, 축 사이의 회전 차를 센터 디퍼렌셜이나 점성 커플링, 전자식 다판클러치 같은 장치가 흡수하면서 토크를 배분한다. 전자식 다판클러치의 체결력은 ECU가 센서 신호로 노면과 주행 상태를 판단해 미세하게 조절하므로, 전후 배분이 주행 중에 능동적으로 바뀐다.

SAE J1952는 AWD 계열 시스템을 세 범주로 나눈다. 파트타임 AWD는 운전자가 개입해 2차 축을 연결하고 분리하며 축간 차동장치가 없다. 풀타임 AWD는 센터 디퍼렌셜로 두 축을 항상 구동하며, 토크 배분이 고정식이거나 가변식이다. 이처럼 파트타임과 풀타임을 가르는 기준은 센터 디퍼렌셜 유무이다. 4WD와 AWD를 구분하는 기준도 운전자 개입 여부와 축간 차동장치에 있다.

3. 등장 배경과 필요성

사륜구동은 험로 주행과 농업·군용 차량에서 먼저 쓰였다. 거친 노면에서는 한 축만 구동하면 타이어가 쉽게 공회전하므로, 네 바퀴에 동력을 나누어 견인력을 확보할 필요가 있었다. 이 요구가 승용차로 옮겨 가면서 사륜구동은 험로 전용 기술에서 노면 적응성과 주행 안정성을 높이는 기술로 넓어졌다.

사륜구동의 등장 배경은 험로에서 견인력을 확보하고 노면 상황별로 구동력을 배분하려는 요구에 있다.

주행성능 향상의 원인은 오프로드, 코너링, 등판 성능의 세 측면으로 나누어 볼 수 있다. 오프로드에서는 구동 바퀴 수가 늘어 미끄러운 흙길이나 자갈길에서도 접지력이 유지된다. 등판 성능 측면에서는 경사로에서 네 바퀴의 접지력을 함께 써 출발과 주행이 쉬워진다. 코너링 측면에서는 전후 구동력을 배분해 차의 자세를 안정시키는 데 도움을 준다.

구동 방식의 발달 과정에서 초기 구조는 정지한 상태에서만 모드를 바꿀 수 있는 경우가 많았다. 이후에는 주행 중 모드 전환이 가능한 트랜스퍼 케이스가 등장해 사용 편의가 높아졌다. 스포츠 유틸리티 차량(SUV)과 크로스오버 차량이 늘어나면서 도로 위에서 쓰는 상시 사륜구동 수요도 커졌다. 눈길과 빗길 같은 악천후에서 안정성을 확보하려는 요구도 함께 커졌고, 전자 제어 기술이 발달해 구동 배분을 노면에 따라 자동으로 조절할 수 있게 되면서 AWD가 보급되었다.