알로이휠

알로이휠(alloy wheel)

알로이휠(alloy wheel)은 알루미늄 합금으로 만든 휠을 의미한다. 알로이(Alloy)는 영어로 '합금'이라는 뜻으로 일반적으로 알루미늄 합금을 원료로 제작되므로 알루미늄 휠이라고도 한다. 강재로 제작된 휠에 비해 경량이기 때문에 가속, 연비 및 승차감 등 자동차의 종합적인 성능 향상에 도움을 준다.

개요

알루미늄 합금을 이용한 휠은 알루미늄 휠 또는 알로이휠이라 부르며, 스틸 휠보다 무게가 가벼워서 승차감 및 연비가 좋고, 다양한 형태로 제작이 가능하여 수요가 증가하고 있다. 하지만 스틸휠과는 반대로 큰 충격이 가해지면 깨져버리기 때문에 주의가 필요하다. 최근에는 트럭이나 버스 등 대형상용차에도 연비 향상과 차량 무게 절감을 위해 알루미늄 휠이 장착되는 추세다. 알로이휠이 강철휠보다 강도가 보통 높은 것은 같은 무게로 만들었을 때 강철보다 많은 부피의 금속이 투입될 수 있기 때문이다. 그런 이유로, 자동차 제작사의 순정 알로이휠의 경우 사실 스틸 휠에 비해 무적인 면에서 소득이 그렇게 크지만은 않다. 알로이휠은 제작방식에 따라 주조휠과 단조휠로 나뉜다. 주조는 형틀에다 쇳물을 부어 만드는 것으로, 당연히 내부 조직에 미세하게 기공이 있어 강도가 상대적으로 떨어지기 때문에 살을 두껍게 설계한다. 반면 단조휠은 무거운 프레스로 강하게 성형한 알루미늄을 절삭해서 만들기 때문에 조직이 치밀하고 강도가 높아 살을 얇게 디자인할 수 있고 가볍다. 다만 단조휠은 제작비가 비싸고, 디자인 형태에 자유도가 부족해 다양한 디자인은 만들지 못한다. 요즘은 주조휠도 가압주조나 플로우포밍 같은 기술이 발전해서 단조휠 못지않은 강도를 확보한 휠도 있다.

역사

이탈리아의 슈퍼카 제조업체 부가티(Bugatti)눈 부가티 타입 35에자동차 최초의 알루미늄 합금휠을 장착했다. 사실 알루미늄으로 휠 만들 생각을 한 것은 부가티가 처음은 아니었다. 1920년 헨리 밀러(Henry Miller)라는 자동차 디자이너가 이와 관련한 특허를 냈지만 이를 상품화하는 것에는 실패한다. 반면 부가티는 성공하여 8개의 스포크로 된 멋진 알로이휠이 장착된 경주용차를 세상에 내보였다. 이 차가 바로 타입 35인데, 타입 35의 출시 이전까지 자동차는 자전거처럼 철사혹은 쇠줄 여러 개로 림을 지탱하던 스포크휠 형태를 많이 하고 있었다. 하지만 가볍고, 강하며, 관리가 상대적으로 쉬운 알로이휠이 등장하면서 안전성과 주행 경쟁력 등이 향상되었다. 제동 시 열을 줄이고, 공기역학까지도 고려가 되었다. 이처럼 레이싱에 최적화된 휠을 생각하다 만들어진 알로이휠이었지만 이제는 어느 차에나 장착될 정도로 대중화되었다. 알로이휠과 관련해서만 500개가 넘는 특허를 관할 기관에 낼 정도로 부가티의 기술에 대한 열정과 전문성은 대단했다.

주재료

알로이휠의 주재료는 알루미늄이다. 휠에 사용되는 알루미늄은 기존 알루미늄과는 사뭇 다르다. 92%의 알루미늄과 마그네슘과 티타늄, 규소 등이 섞인 알루미늄 합금 A356.2를 사용한다. A356.2는 순수 알루미늄 대비 내구성이 우수하여 대다수의 알로이휠 제조에 상용된다. 원재료 형태의 A356.2는 금괴와 유사한 형태인 버진 인고트(Virgin Ingot)의 형태로 휠 제조 공장에 반입된다. 공장에 반입된 알루미늄 인코트는 잠시 적재되어 있다가 주문 및 생산 일정에 맞춰 뜨거운 용해로에 투입된다. 용해로들은 시간 당 수 톤의 A356.2를 용해하고, 분순물을 걸러내는 탈가스 처리 과정 등을 진행한다. 합금 형태의 A356.2는 녹는점이 알루미늄과 큰 차이가 없어 약 630~650℃ 전후의 온도에서 녹는다. 녹아 내린 A356.2는 높은 광택을 가진 금속 액체의 형태로 보관될 수 있도록 꾸준한 열을 전달받는다.

특징

알로이휠의 첫 번째 특징은 안정성 향상이다. 알루미늄 소재의 알로이휠은 강철 소재의 스틸 휠에 비해 3배 높은 열전도율을 갖고 있다. 열전도율이란 단위시간당 에너지가 뜨거운 면에서 차가운 면으로 전달되는 정도인데, 열전도율이 높을수록 열에너지가 잘 전달된다. 즉, 알로이휠은 주행 시 발생되는 타이어 혹은 브레이크 디스크의 열을 신속하게 흡수하고 외부로 방출할 수 있는 장점을 갖고 있다. 이는 곧 타이어와 브레이크 성능 향상으로 이어져 제동 효율을 증대해주기 때문에 운전자가 더욱 안전하게 주행할 수 있다. 두 번째 특징은 연료 절감이다. 알로이휠의 주재료인 알루미늄의 비중은 강철의 1/3 수준으로, 스틸휠에 비해 가볍다. 이처럼 휠이 가벼울수록 연비 절감, 가속성 향상, 조향성 개선 등의 장점들이 나타난다. 이는 마치 경량 운동화를 신고 달릴 때, 더 민첩하고 빠르게 달릴 수 있는 것과 같은 원리이다. 따라서 레이스카에도 단연 알로이휠이 사용된다. 알로이휠의 또 다른 특징은 충격흡수율이 뛰어나다는 것이다. 충격흡수력이 좋을수록 더욱 향상된 승차감과 소음 감소를 경험할 수 있다. 자동차가 단순 이동수단을 넘어 다양한 라이프 스타일을 즐기는 공간으로 거듭나고 있는 만큼, 알로이휠 선택은 라이프 스타일 향상의 기본이라 할 수 있다. 마지막으로, 알로이휠은 가공성이 뛰어나 다양한 디자인 표현이 가능하다. 휠 디자인에 따라 자동차의 이미지가 달라지는 만큼, 알로이휠은 차주의 개성을 잘 나타낼 수 있는 수단이다. 자동차 튜닝 규제가 완화되는 등의 정책에 따라 알로이휠로의 교체는 더욱 활성화될 것이다.

차이 및 비교

스틸휠

멋진 디자인과 좋은 성능을 제공하는 알로이휠은 글로벌 자동차 제조사가 기본으로 제공할 만큼 표준이 되었다. 스틸휠과 달리 다양한 디자인으로 주조가능하기 때문에 자동차 브랜드마다 자신의 개성을 담아 구매자에게 만족도를 높일 수 있기 때문이다. 반면, 알로이휠이 보급화되기 전까지 주력휠이라고 할 수 있었던 스틸휠은 알로이휠보다 무겁기 때문에 가속도와 민첩성을 감소시키게 되며 브레이크 열전도율이 낮아서 제동성능이 상대적으로 떨어지는 단점을 가지고 있다. 하지만 알로이휠보다 2~3배가 더 무겁기 때문에 자동차 무게 중심을 아래쪽으로 이동시켜 눈이 많이 내리는 겨울철에 도로에서 덜 미끄러진다는 장점도 제공하지만 반대로 여름철에는 성능 저하를 일으키게 된다. 해외 자동차 채널에서 알로이휠과 스틸휠이 충격에서 얼마나 강한지 실험해 봤다. 150톤의 압력을 이용해서 알로이휠 상부에서 하부로 압력을 가하니, 알로이휠 외부를 포함한 내부가 부서졌으며, 내부의 모습은 일정 힘을 넘어서면서 깨졌다. 동일한 실험에서 스틸휠은 알로이휠보다 낮은 압력으로 구부러졌지만, 깨지거나 형태를 완전히 잃지 않았다. 스틸휠의 측면부도 알로이휠과 달린 부러지지 않고, 형태가 유지되었다. 실제 사고 상황이라면 알로이휠처럼 형태를 잃고 깨지는 것과 스틸 휠처럼 형태를 유지하면 구부러지는 것은 안전성 면에서 차이가 있다. 유사한 방식으로 측면부에서 충격을 받는 경우 높은 압력을 가하자 알로이휠은 형체를 완전히 잃고 완전히 깨졌는데, 이는 실제 사고라면 상당히 위험할 수 있는 상황이다. 스틸휠의 경우 측면부에서 압력을 가하면 바퀴 형체를 유지하면서 내부 휠이 구부러졌지만 깨지거나 산산조각이 나지 않았다. 결론적으로 큰 충격을 받는 경우 알로이휠은 깨질 수 있지만, 스틸휠의 경우는 산산조각이 구부러지면서 충격을 흡수한다고 할 수 있다. 하지만, 동일한 충격 상황이라면 합금 휠인 알로이휠 보다 강성이 높기 때문에 산산조각이 나지 않으며 산산조각이 날 만큼 큰 충격 상황이라면 알로이휠은 깨지면서 중심을 잃지 않고 주저앉게 된다. 반면 스틸휠의 경우 구부러지면서 자칫 중심을 잃고 전복사고 등으로 이어질 수 있기 때문에 더욱 위험한 상황이 발생될 수 있다.

플랜지리스휠

아로이휠은 이름 그대로, 알루미늄 합금으로 만든 휠이다. 녹인 알루미늄 합금을 형틀에 붓고 식힌 후 일부 기계가공을 추가해 만든다. 스틸휠보다 훨씬 더 자유로운 디자인이 가능하기 때문에 갈수록 스틸휠의 입지는 좁아지고 알로이휠이 더 많이 쓰이고 있다. 많이 쓰이다 보니 종류도 점점 더 다양해 지고 있다. 플랜지리스(flangeless) 알로이휠이 요즘 많이 쓰이고 있다. 기본 휠은 플랜지리스와 구분하기 위해 플랜지(flange) 휠이라고도 부른다. 플랜지휠에는 웨이트 밸런스를 끼워 넣기 위해 휠 테두리에 만들어 놓은 특정한 모양을 뜻한다. 웨이트 밸런스를 끼워 넣기 위한 플랜지와 웨이트 밸런스가 안착될 좌면이 필요하지만, 플랜지리스 휠은 이런 플랜지가 없이 휠의 스포크가 림 끝까지 쭉쭉 뻗어 있다. 보기 싫은 웨이트 밸런스를 안쪽으로 감추고, 스포크를 림 끝까지 길게 디자인해 휠이 더 커 보이게 된다.

참고자료

• 〈자동차/휠〉, 《나무위키》
• 쉐보레 톡 블로그 운영담당자, 〈알쓸시자 - 자동차 휠의 종류를 알아보자〉, 《한국지엠 공식 블로그》, 2017-09-20
• 〈알로이 휠은 어떻게 만들어 지는가?〉, 《이데일리》, 2017-10-14
• 연못구름, 〈멋진 디자인의 알로이 휠은 스틸 휠보다 안전할까?〉, 《티스토리》, 2018-11-05
• 이완 특파원, 〈(이완 칼럼) 부가티 전설의 시작 타입 35, 그리고 알로이 휠의 등장〉, 《모터그래프》, 2019-10-29
• 현대성우캐스팅, 〈알로이 휠 VS 스틸 휠, 어떻게 선택해야 하나?〉, 《현대성우저널》, 2021-01-13

같이 보기

• 휠
• 타이어

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