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바디온프레임
바디온프레임(body on frame)은 차체(body)가 프레임과 나누어져 있는 자동차의 차체 구조를 말한다. 바디 온 프레임이라고 띄어서 쓰기도 한다. 사다리를 연상시키는 모양으로 인해 레더 타입 프레임(ladder-type frame)이라고도 하고, 한국에서는 흔히 프레임 바디(frame body)라고 부른다. 가장 오래된 자동차 구조로, 반대는 모노코크(monocoque)이다. 바디온프레임은 모노코크 차체보다 찌그러짐이 덜하지만 충격을 차체 전체에서 흡수하기 때문에 모노코크 차체보다 오히려 더 위험하다. 트럭, 대형차에 주로 많이 쓰인다. 기존에는 SUV 차량을 바디온프레임 구조로 제작했지만 최근에는 바디온프레임 구조가 잘 사용되지 않는다.
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특징[편집]
역사가 오래된 바디온프레임 방식의 장점은 높은 강성이다. 바디온프레임은 프레임 위에 승객이 탑승하는 실내 공간을 올린 구조다. 무거운 하중이 실렸을 때나 험로 주행처럼 차체 움직임이 심할 때 내구성이 좋다. 이런 이유로 2차 세계대전 당시 미군은 바디온프레임 방식의 지프로 전장을 누볐다.[1] 프레임은 충격을 흡수하는 역할을 해 전방 및 후방 충돌 시의 충격에도 강하다. 바디온프레임 구조의 차량은 차체 하부를 단단한 프레임이 지지하고 있기 때문에 견인 및 운반 능력이 뛰어나 픽업트럭이나 SUV 등과 같은 차량에 널리 사용된다. 특히 차체 하부가 튼튼한 특성으로 인해 강이나 산악지형, 고르지 못한 지형을 주행하는 오프로드 차량들에 주로 적용돼 왔다. 프레임 위에 엔진과 변속기를 올리기 때문에 차체와 프레임 사이에 흡차음재 보강을 하거나 소음과 진동을 줄이는 설계를 도입하기에도 유리하다. 프레임은 충격을 흡수하는 역할을 해 전방 및 후방 충돌 시의 충격에도 강하다. 바디온프레임 방식에도 단점은 존재한다.[2] 무거우면서 공간을 많이 차지한다는 점이다. 무겁다는 것은 승용차의 상품성을 이루는 중요한 요소인 연비의 하락과 성능의 저하를, 공간을 많이 차지한다는 점은 실내공간 설계에서 필연적으로 불리해진다는 것을 의미한다. 이는 우수한 연비와 여유로운 공간 설계가 상품성에 큰 영향을 끼치는 오늘날의 일반 승용차시장에서 불리하게 작용한다. 차량의 개발단계부터 공간과 중량에서 패널티를 안고 시작하는 셈이기 때문이다. 뿐만 아니라 바디온프레임 방식은 충돌안전 측면에서도 모노코크에 비해 효율적인 안전구조를 설계하기가 까다롭다. 오늘날 자동차의 충돌 안전 개념은 차량의 전후면을 일종의 충격 흡수를 위한완충 공간인 크럼플 존(crumple zone)으로 사용하고 객실공간의 구조재를 강화하여 승객의 안전을 지키는 방법론을 취하고 있다. 바디온프레임 방식은 모노코크에 비해 이러한 충돌안전 개념을 구현하기가 더 까다로운 편이다. 물론, 포드(Ford)의 신세대(13세대) F-150 픽업트럭과 같이, 바디온프레임 방식을 사용하면서도 최고 수준의 충돌안전성을 구현한 사례도 없지는 않다.[3]
종류[편집]
바디온프레임 방식은 형태에 따라 사다리형 프레임(ladder-type frame), 스페이스 프레임(space frame), 본 프레임(bone frame) 등으로 그 종류가 세분화 된다. 초고성능 스포츠카 등에서는 욕조 형태로 설계된 프레임을 사용하는 경우도 있다.
사다리형 프레임[편집]
사다리형 프레임(ladder-type frame)은 강도가 높은 강철 재질의 사다리형 뼈대 위에 엔진과 변속기 등의 파워트레인을 올리고 그 위에 외피를 얹는 형식을 따른다. 이렇게 만들어진 바디온프레임 차량은 프레임이 충격을 흡수하는 구조로 되어있기 때문에 충돌 시, 특히 앞 뒤 정방향으로부터 받는 충격에 대해 엄청난 강점을 보이게 된다. 또한 하부의 사다리형 강철 프레임은 하체를 단단히 잡아 주면서, 어느정도의 뒤틀림을 허용하는 구조를 가지고 있기 때문에 노면이 불규칙한 오프로드 주행 시의 성능이 단연 뛰어나다. 그렇다고 해서 비틀림에 강하다는 의미는 아니고, 그보다는 전 후로 구부러지는 방향에 대해 강하지만 프레임에 쓰이는 재질이 워난 강력하기 때문에 전체적인 기능으로 말미암아 어느정도 뒤틀림은 허락한다고 표현할 수 있다. 이러한 부분은 독립현가식의 서스펜션을 섀시와 파워트레인 사이에 삽입하는 등 기술적 발전으로 더욱 완충했다.[4]
스페이스 프레임[편집]
스페이스 프레임(space frame)은 경기장의 돔에서도 볼 수 있는 형태의 프레임이며 대부분은 튜브 혹은 파이프를 용접해 만든 형태이다. 구조와 튜브의 재질에 따라 무게변화나 강도 변화가 있으며, 비틀림 대응 능력이 높고 하중도 잘버틴다. 때문에 극한의 상황에서 운행되는 레이싱카에 주로 쓰이며, 수제작이 대량생산보다 용이한 점 때문에 대량생산이 어려워 스페이스 프레임이 적용된 차량은 대체로 비싸다. 하지만 람보르기니(Lamborghini)나 맥라렌(McLaren)같은 쟁쟁한 슈퍼카 제작 업체들은 대량 생산보다는 소수의 자동차만을 판매하는데, 자동화 시스템을 도입하는것 보다 용접공의 임금이 더 저렴할 정도로 자동화는 부담스럽고, 주요 고객들도 자동 용접으로 만든 차보다 장인이 용접하고 조립된 차를 원하는지라 현재까지도 애용이 되는 프레임이다. 그리고 수제 자동차 회사들은 람보르기니보다 매출이 비교도 안돼서 거의 100% 스페이스 프레임으로 제작하고 있다. 모노코크 바디 형식의 차량을 레이싱카로 사용할 경우 롤케이지를 설치하는데 빠른 클래스일수록 외장부분만 이용하고 속은 스페이스 프레임인 경우도 많다.[5]
본 프레임[편집]
중앙 골격구조물을 두고 하중을 지지하는 골격 구조물이 퍼져있는 형태를 전부 본 프레임(bone frame)이라고 한다. 대체로 컨버터블이나 로드스터 형식의 차량에서 많이 볼 수 있다. 기아자동차㈜의 엘란(Elan)은 백본(back bone) 형식이며, 그 밖에도 엑스본 프레임(X-bone frame) 같은 파생형들이 있다. 기아 엘란의 백본 프레임은 영국 자동차 제조사인 로터스(Lotus)가 F1에 출전하며 얻은 기술력으로 만든 백본 프레임이기에 전륜구동임에도 코너링은 준수한 편이었다. 몇몇 로드스터에서 모노코크 형태의 바디에 본형 보강 프레임을 넣은 형태를 볼 수 있다. 마쓰다(Mazda) RX-7 같은 일부 스포츠카에서도 볼 수 있다. 이때는 쇼크 업쇼버의 마운트 위치가 프레임이 아닌 차체이기 때문에 중간의 철체구조물은 서브 프레임이 된다. 체코의 승용차 및 상용차 생산 기업 타트라(Tatra)에서도 즐겨 사용하는 방식이다. 오늘날에는 상용차만 생산하고 있음에도 여전히 사용하고 있으며 대표적인 모델로 피닉스(Phoenix)가 있다.[5]
비교[편집]
과거에는 트럭을 비롯한 SUV에 바디온프레임이 맣이 사용됐지만, 최근 들어 모노코크 방식이 늘어나는 추세다. 2020년 출시된 국산차를 기준으로 바디온프레임을 쓴 차는 쌍용자동차㈜의 G4 렉스턴과 픽업트럭 라인업, 기아자동차의 모하비(Mohave) 정도가 대표적이다. 나머지 SUV들은 대부분 모노코크 방식을 채택하고 있다. 두 방식의 장단점은 극명하다. 바디온프레임은 강철이 하체를 잡아주는 구조여서 차체의 뒤틀림을 막는 데 최적화됐다. 산악 지형이나 비포장 도로와 같은 험로에서 강한 충격을 받아도 쉽게 망가지지 않는다. 다만 프레임 자체의 무게 때문에 모노코크 방식보다 연비와 승차감이 떨어진다. 모노코크 바디는 프레임 타입보다 가벼운 소재여서 연비와 승차감이 좋다. 가속력도 더 뛰어나고 제작비가 상대적으로 저렴하다.[6] 하지만 강성은 바디온프레임을 따라갈 수 없는 구조다. 둘은 오프로드와 온로드에서 각기 다른 강점을 갖고 있는 것이다. SUV는 태생부터 험한 길을 다니는 오프로드와 짐을 싣는 용도로 개발된 만큼 강성이 높은 프레임 바디가 필수였다. 1980~1990년대의 SUV 대부분은 프레임 바디를 가진 차량이었지만 이후 모노코크 차체를 가진 도심형 SUV가 속속 출시되자, SUV는 오프로드보다 온로드를 달리는 차량으로 더욱 발전했다. 바디온프레임과 모노코크 각자의 장단점은 있지만 지금은 기술의 발전으로 인해 모노코크 바디로도 충분한 강성의 확보가 가능하다. 가격과 시간, 효율을 중시하는 제조사의 입장에서는 모노코크 바디가 유리하고, 오프로드 성능을 강조해야 하는 제조사라면 프레임 바디의 형태가 더 유리하다. 둘 중 무엇이 더 좋다고 정의를 내리긴 어렵다. 사용 목적에 대한 선호도와 판단의 소비자의 결정에 달렸다.[7] 한편 이들 프레임 방식의 장단점을 논하는 것도 점점 무의미해지고 있다. 제조사가 두 방식의 단점을 잘 알고 보완책을 내놓고 있어서다. 바디온프레임은 강성을 유지하면서도 소재를 경량화하는 방식으로 연비나 주행감이 떨어진다는 단점을 보완하고 있다. 모노코크 바디에는 서브프레임을 붙이거나 소재 자체를 강화하는 데 노력을 기울이고 있다.
각주[편집]
- ↑ 남현수 에디터, 〈(분석)대형 SUV 구입 고민중..모노코크와 바디 온 프레임 차이〉, 《카가이》, 2018-12-23
- ↑ 김준하 기자, 〈프레임 바디 VS 모노코크 바디, SUV의 대세는 무엇일까?〉, 《오토트리뷴》, 2018-12-13
- ↑ 박병하 기자, 〈(자동차 상식)자동차의 뼈대를 알아보자〉, 《모토야》, 2017-06-14
- ↑ 〈유니바디 VS 바디 온 프레임, 나와 맞는 자동차 섀시는?〉, 《쌍용자동차 공식 블로그》, 2018-02-13
- ↑ 5.0 5.1 〈자동차/뼈대〉, 《나무위키》
- ↑ 박구인 기자, 〈있어도 가뿐 없어도 튼튼… 점점 무의미한 SUV ‘뼈대 논쟁’〉, 《국민일보》, 2020-05-24
- ↑ KCC오토그룹, 〈모노코크 바디와 프레임 바디, 성능 우위는 누구일까?〉, 《일분》, 2018-11-27
참고자료[편집]
- 〈자동차/뼈대〉, 《나무위키》
- 박병하 기자, 〈(자동차 상식)자동차의 뼈대를 알아보자〉, 《모토야》, 2017-06-14
- 〈유니바디 VS 바디 온 프레임, 나와 맞는 자동차 섀시는?〉, 《쌍용자동차 공식 블로그》, 2018-02-13
- KCC오토그룹, 〈모노코크 바디와 프레임 바디, 성능 우위는 누구일까?〉, 《일분》, 2018-11-27
- 김준하 기자, 〈프레임 바디 VS 모노코크 바디, SUV의 대세는 무엇일까?〉, 《오토트리뷴》, 2018-12-13
- 남현수 에디터, 〈(분석)대형 SUV 구입 고민중..모노코크와 바디 온 프레임 차이〉, 《카가이》, 2018-12-23
- 박구인 기자, 〈있어도 가뿐 없어도 튼튼… 점점 무의미한 SUV ‘뼈대 논쟁’〉, 《국민일보》, 2020-05-24
같이 보기[편집]
