지난달, 저는 한 자동차 전문지와 함께 시속 100km 가속 시간이 3초대인 모델들을 한 자리에서 경험하는 기획을 진행했었습니다. 속칭 ‘제로백’ 3초대라면 불과 몇 년 전까지만 해도 초고가의 슈퍼카들이나 가능했던 엄청난 고성능이었는데, 그것도 옛말인가 봅니다. 이날 한자리에 모인 다섯 대의 모델 가운데 세단이 두 대나 있었을 정도니까요. 자동차 마니아의 입장에선 지금도 잊을 수 없는 기억입니다. 


 


자동차의 성능은 날로 발전하고 있습니다. 하지만 성능이 확 달라진다 해도 여전히 바뀌지 않는 게 있습니다. 그중 하나가 바로 ‘타이어’입니다. 3톤에 육박하는 SUV나 최고급 리무진, 1,000마력을 능가하는 슈퍼카도 결국은 각각 손바닥 하나만큼 땅에 닿아 있는 타이어가 전부입니다. 이 ‘손바닥 네 개’가 말 1천 마리의 힘을 땅으로 전달하고, 집채만 한 차체를 조종하는 유일한 물리적 연결이라는 뜻입니다. 생각할수록 기특한 타이어입니다.


물론 지금 우리가 사용하는 타이어가 갑자기 등장한 건 아닙니다. 그 원조는 6천 년 전 나무를 켜서 만든 원시적 형태의 바퀴라 할 수 있겠죠. 그러다 19세기 중반 고무로 만든 타이어가 등장했는데, 그나마도 속이 꽉 찬 이른바 ‘통 고무’ 타이어였습니다. 1845년에 이미 특허를 받은 공기 주입식 타이어가 있었지만, 도로 사정이 나빴던 당시에는 펑크가 나지 않는 통 고무 타이어가 더욱 사랑받았다고 합니다. 




19세기 말까지 타이어가 본격적으로 발달하지 않았던 이유는 타이어의 역할이 미미했기 때문입니다. 당시의 타이어들은 비포장도로의 요철을 잘 흡수하여 승차감을 높이고 바퀴가 부서지지 않도록 보호하며, 짐을 많이 실은 마차의 바퀴가 진흙탕에 빠지지 않도록 떠받치는 역할 정도면 충분했습니다. 즉, 바퀴는 말을 따라 굴러가기만 하면 되는 역할이었습니다. 


하지만 자동차의 등장으로 상황이 반전합니다. 차를 움직이고, 방향을 바꾸고, 멈추게 하는 등, 차량을 조종할 때 바퀴의 비중이 커졌기 때문입니다. 차량을 뜻대로 조종하려면 바닥에 요철이 있더라도 타이어가 노면을 잘 움켜쥐어 접지력을 잃지 않아야 합니다. 그런 점에서 충격 흡수력이 우수한 공기 주입식 타이어가 충격을 받으면 튀어 오르는 통 고무 타이어를 밀어내고 빛을 보게 되었습니다. 




사실 공기 주입식 타이어는 자전거에 먼저 사용되었습니다. 엔진 대신 사람이 바퀴를 굴리지만, 타이어 자체의 역할은 자동차와 똑같았기 때문이었습니다. 자전거용 공기 주입식 타이어는 영국, 정확하게는 북아일랜드의 보이드 던롭(Boyd Dunlop)이란 사람이 사라질 뻔했던 1945년의 공기 주입식 타이어의 특허를 되살려 세계 최초로 제품화에 성공합니다. 


자동차에 공기식 타이어를 최초로 사용한 것은 1895년 프랑스 파리-보르도 자동차 레이스에 참가한 미쉐린(Michelin) 형제였습니다. 그들은 비록 우승엔 실패했지만, 공기 주입식 타이어에 대한 관심을 끄는 데에는 성공하였고, 이는 공기 주입식 타이어가 대중화되는 계기가 되었습니다. 


이렇게 19세기 말부터 본격적으로 사용된 공기 주입식 타이어는 불과 100년 조금 넘는 기간 동안 눈부신 발전을 이뤘습니다. 


우선 소재, 즉 타이어를 만드는 고무부터 볼까요? 천연 그대로의 고무는 탄성만 훌륭할 뿐 타이어의 소재로 사용하기에는 안정성이 부족했습니다. 여름에는 지나치게 물렁거리거나 심할 경우 녹아버렸고, 공기를 넣으면 압력이 차는 대신 고무풍선처럼 부풀어 버리기 일쑤였죠. 이 문제를 해결한 것이 굳이어(Goodyear)가 천연고무에 황을 첨가하여 발명한 가황 고무(Vulcanized rubber)였습니다. 물리적으로 훨씬 안정적인 가황 고무의 탄생으로 비로소 공기 주입식 타이어를 제대로 만들 수 있는 길이 열린 것입니다. 이어서 1931년 미국의 듀퐁 사(Dupont)가 합성 고무를 개발, 포드 T 모델이 가져온 자동차의 대중화에 발맞춘 타이어의 대량 생산의 길을 열었습니다.




또 하나의 분기점은 저압 타이어의 출현입니다. 


초기의 자동차는 오늘날의 자전거나 리어카처럼 가느다란 공기 주입식 타이어로도 충분했습니다. 하지만 자동차의 성능이 향상되면서 상황이 달라집니다. 자동차의 속도가 빨라지면서 노면의 충격이 더 강하고 빠르게 타이어를 공격하기 시작한 것이지요. 이전의 가느다란 타이어로는 더이상 안정적으로 달릴 수 없었습니다. 


그래서 나온 것이 타이어 안에 더 많은 공기를 담는 대신 공기의 압력을 낮춘 저압 타이어였습니다. 노면의 요철을 타이어가 훨씬 안정적으로 흡수하기 위해선 저런 구조가 안성맞춤이었죠. 타이어의 접지 면적이 넓어지며 조종 성능까지 향상되었으니 일석이조였습니다. 우리가 지금 사용하는 대부분의 자동차용 타이어가 공기압 2~3 바아(bar) 내외의 저압 타이어인 것도 이런 이유입니다. 단, 초기의 타이어처럼 얇은 자전거용 타이어 가운데에는 5 바아 이상의 고압 타이어도 아직 많습니다.


1950년대 이후 자동차가 더욱 고성능으로 발전하면서 타이어는 ‘원심력’이란 새로운 도전에 직면합니다. 자동차가 빨라지면서 덩달아 회전 속도가 빨라진 타이어는 원심력에 의하여 스스로를 파괴할 위기에 처한 것입니다. 


이를 막기 위해 타이어 내부에 질긴 직물이나 강철 와이어 등을 넣어 원심력을 버티게 하려는 시도가 진행되었습니다. 초기에는 타이어의 회전 방향과 나란하게 강화 섬유를 넣었던 바이어스(bias) 타이어였지만, 지금은 거의 모두 타이어의 둘레를 직각 방향으로 강화한 래디얼(radial) 타이어를 사용합니다. 승차감은 조금 단단해졌지만, 형태를 안정적으로 유지하는 래디얼 타이어가 자동차의 고성능화에 적합했기 때문입니다. 이로써 타이어는 자동차 서스펜션의 일부분으로 매우 중요한 역할을 충실히 수행할 수 있도록 진화하였습니다.

 



하지만 아직 과제가 남았습니다. 공기가 들어 있는 타이어의 가장 큰 걱정거리인 ‘펑크’입니다. 타이어의 공기가 빠져 주저앉으면 더 달릴 수가 없기 때문입니다. 초창기, 공기를 가두는 고무 주머니인 튜브를 사용하는 튜브 타이어는 펑크에 취약했지만, 타이어 자체가 공기를 담는 튜브 리스 타이어로 발전하며 이런 문제는 서서히 보완되었습니다. 튜브 리스 타이어는 타이어에 작은 구멍이 나더라도 단번에 주저앉지 않고 공기가 서서히 빠지는 구조였기 때문에 탑승자의 안전을 지켜주었습니다. 


여기서 그치지 않고, 작은 구멍은 스스로 수리할 수 있는 셀프 씰링 타이어(self sealing tire)와 공기가 빠져도 낮은 속도로 어느 정도의 거리를 달릴 수 있는 런 플랫 타이어(run flat tire)가 연이어 탄생합니다. 더 나아가, 탄성과 구조적 안정성을 동시에 가진 신소재를 사용하여 공기가 없어도 충분한 성능을 발휘하는 비공기압 타이어(NPT, Non Pneumatic Tire)로 진화하고 있습니다. 이제는 공기를 사용하지 않아도 된다는, 또 한 번의 커다란 변화가 시작되고 있는 것입니다.


현대적 개념의 타이어는 백 년 남짓한 기간에 비약적인 발전을 이룩했습니다. 자동차의 성능이 비약적으로 향상되고 자동차가 생활필수품, 그리고 문화적 도구로 발전하면서 타이어에 대한 기준과 기대치가 올라갔기 때문입니다. 그리고 21세기 들어서 대두된 환경과 안전에 대한 관심이 또 한 번의 발전을 가속하고 있지요.


‘No pain, No gain’이라는 말이 있습니다. 타이어의 발전 역시 도전과 시련이 원동력이 되었습니다. 우리도 도전을 두려워하지 맙시다. 거기에 발전이 있지 않겠습니까? 


아 참, 아무리 우수한 요즘의 타이어라고 해도 타이어의 공기압이 올바르지 않으면 위험합니다. 나들이가 많은 계절입니다. 차량 탑승 전 공기압 체크부터 꼼꼼히 하셔서 안전하고 즐거운 기억을 많이 남기시길 바랍니다.




※ 본 콘텐츠는 집필가의 의견으로, 삼성화재의 생각과는 다를 수 있습니다. 








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