자동차의 공기저항계수(CD)는 어떤식으로 발전해왔고 가장낮은 차는 뭘까?

 

자동차의 공기저항 계수 Cd란? 산정방식에 대해서 알아보자

 

요즘 자동차 제조사가 유선형 신차를 출시할 때마다 마케팅 포인트로 삼는 부분 중 하나가 기저항계수(Cd:Coefficient of Drag)다. 모든 차에 이를 강조하는 것은 아니라 양산차 중 잘뽑 린애들 한테만 얼마예요를 강조하며 0.23Cd네 0.25Cd네를 한번쯤은 들어봤을 것이다.

 

전기차 또한 최근 cd에 대한 이야기가 많은데 기존 차량에서 보다 전기차에서 Cd의 중요성이 강조되고 있기 때문이다. 사실 대로말하면 배터리의 탑재한계가 명확하니 어떤 방식으로든 주행거리를 늘려보자는 연구의 일환이지만 이를 포장하면 에너지 절약과 환경이라는 개념으로 마케팅하는 전기자동차에 잘 맞는 요소로 홍보할 수 있다.

 

사실 자동차라는 게 에너지를 사용해 움직이는 순간부터 마찰저항 관성들과의 전쟁이 시작이고 속도가 높아진다 해도 공기저항과 과열문제가 지속적으로 발생한다. 공기 저항은 에너지 효율에 큰 부분을 차지하는 지표로 고속으로 갈수록 그 수치가 증가하기에, 자동차 또한 공기저항이 클수록 연비나 전비가 떨어지는 현상을 해결하기 위한 노력이 지속되어 왔다.

 

최근 현대의 일반적인 차량의 공기저항계수(CD)는 과거 차량에 비해 상당히 낮아졌다. 이는 여러 가지 기술적 발전 덕분이고 수많은 연구원 분들의 노력의 산물이니 한번 필자와 알아보자.

 

과거와 현대 차량의 공기저항계수 비교

 

과거 차량: 1950~1980년대의 차량은 일반적으로 CD 값이 0.45에서 0.55 사이였다. 당시의 디자인은 공기역학적 고려가 적었고, 주로 성능을 끌어올리고 최대속도를 갱신하데 목숨을 걸었고 당시에 cd보다는 우선적 연구해야 하는 과제들이 많았다. 물론 내연기관이 성숙함에 따라 연구방향성은 계속해 속 넓어져왔고 현대까지 오면 엄청난 발전을 이루고 있다.

 

현대 차량: 2020년대의 일반적인 승용차의 CD 값은 0.25에서 0.30 사이다. 물론 차종마다 차이는 있지만 일부 고성능 차량이나 전기차는 0.20 이하의 CD 값을 가지기도 한다.

예를 좀 들어보자면, 테슬라 모델 3는 0.23, 메르세데스-벤츠 A 클래스는 0.22의 CD 값을 기록하고 있다.

 

공기저항 계수를 위한 세부적인 기술들

유선형 디자인

 

과거: 각진 디자인과 돌출된 요소들이 많아 공기저항이 컸다.

현대: 유선형 디자인을 적용하여 공기가 차량 주위를 매끄럽게 흐를 수 있도록 한다. 부드러운 곡선과 깔끔한 라인이 주를 이루며 이전글에 보았던 대로 면적이 줄어드니 cd는 자연스레 내려간다..

 

언더바디 패널

 

과거: 차량 하부의 부품들이 노출되어 있어 공기저항이 컸다.

현대: 언더바디 패널을 설치하여 하부의 공기 흐름을 개선하고, 저항을 줄였다.

 

액티브 에어로다이내믹스

과거: 고정된 스포일러나 그릴이 주로 사용되었다.

현대: 가변형 스포일러와 에어댐, 그릴 셔터 등 주행 상황에 따라 공기 흐름을 조절하는 기술이 사용된다.

 

공기역학적 액세서리

과거: 디자인 요소가 공기역학보다는 미관과 기능성에 중점을 두었다.

현대: 미러 캡, 스포일러, 디퓨저 등의 각종 부품들이 공기역학적으로 최적화되고 점점 진화하고 있다.

 

차량 높이 조절

과거: 고정된 서스펜션 높이로 공기역학적 최적화가 어려웠으며 양산마저도 힘들었다.

현대: 주행 속도나 상황에 따라 차량의 높이를 조절하여 공기저항을 줄이는 가변형 전자 서스펜션 시스템이 도입되고 있다..

 

전기차 디자인

과거: 전기차가 거의 없었고, 디자인에서도 공기역학적 고려가 적었다.

현대: 전기차는 배터리 효율성을 극대화하기 위해 매우 낮은 CD 값을 목표로 설계된다.  평평한 하부와 전면 그릴이 없는 디자인 등이 그 예로 어떤 방식으로든 최대 주행거리르 늘리려는 노력이다.

 

양산차 중  cd가 가장 낮은 차는 무엇일까?

출처벤츠 공식홈페이지

 

 

 양산 차종중 가장 낮은 공기저항 계수는 0.20Cd로 메르세데스-EQ(벤츠 전기차 서브 브랜드)의 플래그십 전기차 EQS가장 낮은 것으로 알려져 있다.. 이전에는 0.23이 마지노선이라는 말이 있었지만0.2를 벤츠가 양산해 낸 이상 가장 낮은 양산차 공기저항계수는 0.23이 되었다.

 

여기서 벤츠는 ‘원-보우(One-bow)’ 디자인이라는 독자적인 이름을 붙였고 본넷부터 트렁크까지 이어진 루프라인이 마치 '활'을 형상화한 것 같다는 이름에서 이를 작명했다. A필러를 보닛쪽으로 밀어버리고 C필러를 최대한 뒤로 배치하여 고전적인 캡 포워드 패스트백 스타일을 재해석했다지만 여기까지는 필자의 영역이 아니기에 일단 공기역학계수가 엄청 낮다 정도로 이야기를 마친다.