Speedhunters™ 특집: quattro 배우기

Unbound Vol. 6: 대접전이 출시된 이후, 저희는 Need For Speed의 디지털 세계로 돌아온 Audi를 기념하는 순간을 즐겼습니다.

이미 게임 내 업데이트가 공개되었으며, 수년에 걸쳐 Speedhunters에 등장한 탑 5 튜너인 Audi를 다시 살펴보기도 했습니다. 하지만 이번 주 테마에서는 여러분과 함께 다시 학교로 돌아갑니다... 바로 quattro 학교로 말이죠.

2024년에는 Audi의 거의 모든 차량에서 quattro의 변형을 찾을 수 있습니다. 하지만 그 기원은 70년대까지 거슬러 올라갑니다. 엔지니어 Jörg Bensinger와 Walter Treser가 1980년 전 세계에 처음 모습을 드러낸 Ur-quattro 차량보다 더 먼저 사륜구동을 이끌어낸 선구자이자 주역으로 널리 인정받고 있습니다.

그 후 1981년부터 Audi가 랠리 캠페인을 진행하며, 이 사륜구동 혁명이 앞으로의 미래를 바꿀 것이라는 건 분명한 사실이 되었습니다. Audi는 81년부터 86년까지 두 번의 챔피언십 우승과 24번의 우승을 거두었습니다. 하지만 1983년 Lancia 037 이후로, WRC에서 이륜구동 차량은 우승하지 못했습니다.

quattro는 지구에서 가장 유명한 사륜구동 시스템이지만, 역사상 최초로 개발된 건 아닙니다. 사륜구동 변속기의 초기 모형은 다름 아닌 내연 기관의 시작까지 거슬러 올라갑니다. 바로 1902년에 Spyker 60 H.P로 사륜구동의 길을 닦은 네덜란드의 Spijker형제입니다.

그리고 그 후 수십 년 동안, Willy의 Jeep와 Series 1 Land Rover를 비롯한 군용 및 오프로드용의 다양한 4x4 변형이 개발되었습니다. '일반' 차량은 어땠을까요? 음, 1966년 Jensen의 FF와 1971 Subaru의 Leone은 Audi가 사륜구동을 사용하기 훨씬 전부터 사륜구동을 활용했었습니다. 하지만 quattro는 네 바퀴 모두에 동력을 공급한다는 차이가 있습니다.

Audi는 무겁고 비효율적인 동력 분배 장치를 사용하지 않고, 더 가볍고 작은 센터 디퍼렌셜(centre differential) 장치를 개발해 두 차축에 동력을 전달했습니다. 그러면 접지력이 제한되는 상황에서, 진공 작동 버튼으로 센터 디퍼렌셜을 잠글 수 있어 전방 및 후방 디퍼렌셜이 미끄러지지 않고 같은 속도로 회전할 수 있게 됩니다.

하지만 1987년 Audi가 토센(Torsen. 토크 감지) 센터 디퍼렌셜을 도입하면서 진정한 게임 체인저가 등장했습니다. 다른 시스템과 달리, 토센 센터 디퍼렌셜은 필요할 때 차축 사이의 동력을 계속해서 분배할 수 있게 해줍니다. 따라서 동력을 50대 50 비율로 보내지 않고, 최대 그립에서 25~75%의 동력을 차축으로 보낼 수 있습니다. 이런 유형의 기술이 지금은 평범해 보일지 몰라도, 거의 4세기 전의 기술이라고 생각해 보면 왜 quattro가 승용차와 모터스포츠 모두에서 이런 명성을 얻게 되었는지 알 수 있습니다.

2024년, quattro라는 용어는 모델과 그 의도에 따라 여러 변형이 존재합니다. 이미 익숙한 것도 있고, 그렇지 않은 것도 있을 수 있죠. 그러니 펜과 종이를 잡을 시간입니다. 수업을 시작해야 하니까요.

시작: 이 모든 것의 시작은 언제일까요?

과거 1976년, Walter Treser는 Audi의 Advanced Special Vehicles 프로그램의 책임자였습니다. Walter Treser의 초기 과제 중 하나는 CEO Ferdinand Piëch의 지시에 따라 비밀리에 개발 중인 고성능 사륜구동 자동차를 감독하는 것이었습니다.

이 프로젝트에는 '적절한' 이름이 없었습니다. 최초의 프로토타입 모델은 그저 (사륜구동 첫 번째 모델을 뜻하는) A1이라고만 알려져 있었습니다. Piëch와 Treser 및 Bensinger를 비롯한 엔지니어 이외에 그 누구도 이 계획에 대해 알지 못했습니다. 특히 Volkswagen 측이 그러했습니다.

Treser가 잉골슈타트에서 Volkswagen의 새시 개발 책임자와 대화를 나누던 중, 이 개발 책임자는 Treser에게 Volkswagen의 사륜구동 오프로드 차량 Iltis의 핸들링이 얼마나 훌륭한지 자랑했습니다. Iltis가 라이벌을 압도할 강력한 동력까지 가지게 된다면 정말 좋을 것이라며 무심하게 얘기를 꺼냈습니다.

이 소식을 들은 Treser는 2인승 쿠페와 같은 스포티한 승용차에 뛰어난 성능과 사륜구동을 추가한다는 아이디어에 더 큰 흥미를 느꼈습니다. Piëch도 이 관점을 공유받았고 결국 Audi가 생산한 최초의 사륜구동 차량의 토대가 되었습니다. 바로 Ur-quattro죠. Ur은 '오리지널'을 뜻하며, quattro는 이탈리아어로 숫자 4를 의미합니다.

quattro... 아니면 Carat이라고 불러야 할까요?

quattro를 대문자로 표시하기도 하고 소문자로 표시하기도 하는 이유는 (상대적으로) 간단합니다. Ur-quattro 차량을 칭할 때, 그 모델을 상징하기 위해 q는 언제나 대문자로 표기했습니다. 차량에 붙은 스티커에는 여전히 소문자 q가 쓰여 있을지라도 말이죠. 하지만 사륜구동 시스템을 뜻할 때는 quattro가 항상 소문자로 쓰입니다.

그렇다고 해도, 그 최초의 Ur-quattro는 거의 완전히 다른 무언가입니다. 사륜구동 터보 쿠페(Coupé-All-Wheel-Drive-Turbo)의 줄임말인 Carat은 Audi 이사회가 선호하는 이름이었습니다. 하지만 이 이름은 여성용 향수로 쓰이고 있었기 때문에, 최고의 자동차를 부르는 이름은 과거 Treser가 제안한 Audi quattro가 차지하게 되었습니다.

토센 소개

토센(Torsen)은 Audi 엔지니어의 이름 같지만, 사실 이 용어는 "토크 감지"를 의미하며 1987년에 개발되어 사륜구동 변속기의 작동 방식에 크나큰 혁명을 일으켰습니다.

최초의 Ur-quattro에서는 대시보드에 있는 스위치를 통해 수동으로 잠그는 기능이 있는 개방형 센터 디퍼렌셜이 사용되었습니다. 1988년부터는 이 엔진이 토센 디퍼렌셜(Type 1)로 대체되었으며, 더 많은 토크가 필요한 차축으로 엔진 토크를 자동으로 보낼 수 있게 되었습니다.

기본 설정은 토크를 50대 50으로 분할하는 것이었습니다. 그립이나 접지력이 변경됨에 따라, 수동 입력 없이도 가용할 수 있는 토크의 최대 80%를 차축으로 보낼 수 있죠.

하지만 그럼에도 한계도 있었습니다. 기존의 리미티드 슬립 디퍼렌셜과 마찬가지로, Type 1 토센은 차축에 공급할 수 있는 토크 양에 한계가 있었습니다. 즉, 하나의 차축에 그립이 없다면 다른 차축도 충분한 토크를 공급받을 수 없었습니다.

이와 같은 상황을 방지하기 위해, Audi는 선제적으로 수동 잠금 후방 디퍼렌셜이 있는 2세대 quattro를 제시했습니다. 그리고 이후 전자 제어 디퍼렌셜로 전환하며 모든 코너를 모니터링해 휠 스핀을 제한하고 토센 디퍼렌셜을 통해 낮은 접지력 휠의 토크를 높은 접지력 휠로 보내는 방향으로 발전했습니다.

Haldex는 무엇인가요?

초기 quattro 시스템에서 Audi는 센터 디퍼렌셜이 있는 세로 장착 엔진을 사용해, 토센 센터 디퍼렌셜을 통해 차축 사이의 토크를 이동시킬 수 있는 영구적 사륜구동을 제공했습니다.

하지만 대부분의 전륜 구동 Audi 차량이라면 어떨까요? Haldex는 원래 제조사의 이름이었습니다. 그리고 이 구동렬은 역방향 탑재 엔진이 장착된 전륜 구동 차량에 선택적으로 사륜구동 체계를 제공하기 위해 설계되었습니다. 그 예시로 1세대 TT와 S3 모델을 생각해 보면 됩니다.

최적의 패키징을 위해 Haldex는 뒷바퀴를 구동할 때 기존 모델이 계속해서 동력을 공급하던 것과 다르게, 필요할 때만 (센터 디퍼렌셜이 아니라) 후방 디퍼렌셜의 멀티 플레이트 클러치를 사용합니다. 그럼 어떤 단점이 있었을까요? 클러치 위치와 전륜 휠이 항상 구동된다는 점 때문에, 이전 Haldex 모델은 가용할 수 있는 토크의 최대 50%만 후방 차축으로 보낼 수 있었습니다. 다시 말해서 대부분의 경우, 이전 모델과 비교했을 때 Haldex는 '제대로' quattro를 느끼지 못했습니다. 나중에 Audi가 이 문제를 해결했습니다.

quattro ultra

현대 Audi 차량의 대다수에 공력을 공급하는 것이 quattro 'ultra'입니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 시스템은 단점 없이 전통적인 토크 감지와 전륜 구동을 시행할 수 있는 능력이 결합된 최고의 시스템입니다.

왜 전륜 구동을 중점적으로 사용하고 싶은가요? Audi는 운전하는 시간의 90% 동안 네 바퀴 모두에 실제로 동력을 보낼 필요가 없다는 것을 발견했습니다. 그리고 동력 그래프를 보면 사륜구동이 동력을 약화시킨다는 걸 알 수 있습니다. 더 많은 연료를 사용하며 전체적인 효율성이 떨어지게 됩니다.

해결 방법은 무엇일까요? Audi에 따르면 Haldex와 같이 후방 디퍼렌셜에 있는 전자 제어 클러치를 사용하되, 변속기에 있는 또 다른 클러치를 사용해 구동축을 모두 분리하면 연료 효율성을 거의 20%까지 개선할 수 있다고 합니다.

quattro ultra가 흥미로운 점은 이게 끝이 아닙니다. Audi의 quattro ultra 시스템은 GPS 위치 및 차량 외부 온도를 비롯한 차량의 다양한 센서로부터 얻은 데이터를 바탕으로 언제 전륜 구동이 필요한지, 사륜구동이 필요한지 예측할 수도 있습니다. 운전자가 별도로 개입하지 않아도 말이죠.

후방 편향 Audi R8은 어떨까요?

지금까지 역방향 및 세로 장착 형태 모두의 quattro를 살펴보았습니다. 하지만 그 범위에 속하지 않는 건 어떨까요? 중앙 장착된 V10 동력 R8 슈퍼카라면요? 물론 이 차량에는 전자 제어 유압 멀티 플레이트 클러치를 사용하는 방법의 변형도 있습니다.

R8은 후방에 무거운 엔진이 탑재되어 있기 때문에, 기본적으로 후면 차축에 85%, 전면 차축에 15%가 분배된 후방 편향입니다. 그러다 그립이나 주행 요구 사항이 변경되면 (몇 밀리초 만에 최대 40bar의 압력을 생성할 수 있는) 전기 차축 피스톤 펌프가 클러치 내부의 마찰판을 함께 눌러 전방 및 후방 차축 사이의 토크를 일정하게 바꿉니다.

R8의 2세대 버전에서는 quattro가 가용할 수 있는 토크의 100%를 전방 또는 후방 차축에 분배할 수 있게 되었습니다. 하지만 후륜 구동 차량 R8을 정말 원한다면, 2017년과 2018년 사이에 제작된 R8 RWS가 답입니다. 더 빠르고 가벼운 영구적 후륜 구동 차량이기 때문이죠.

여러분은 어떤 걸 가장 좋아하시나요?

단기간에 설명해야 하는 기술이 많기 때문에, 저희가 quattro를 아주 간략하게만 설명했다는 걸 알고 있습니다. 저희가 놓친 부분을 제외하더라도 말이죠. 이게 바로 Audi의 장기입니다. Audi는 이 기술을 통해 80년대에 두각을 드러냈을 뿐만 아니라 2024년에도 계속해서 그 어느 때보다도 많은 차량에 사륜구동을 탑재해 나갈 것입니다.

이 명성에 걸맞게 날카로운 IMSA GTO 레이싱 차량부터 Le Mans에서 우승한 R18 e-tron까지, 수년에 걸쳐 여러 특별한 quattro 에디션이 탄생했습니다. 하지만 하나만 선택해야 한다면 어떨까요? 저희는 5개의 실린더와 5개의 문이 있는 Audi RS2 Avant를 택하겠습니다.

90년대 초에 quattro를 홍보했었고 Porsche와 함께 개발한 고속 차량은 어떨까요? 오늘날의 기준으로 평가하더라도 무척이나 멋지고... 빠르죠. 댓글로 여러분이 가장 좋아하는 차량을 알려주세요.

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