엔진을 앞으로 옮긴 것이 자동차를 어떻게 바꾸었을까?

엔진을 전방으로 이동시키면서 자동차의 실내 공간이 커졌고, 무게 배분이 설계자의 통제 아래 놓였으며, 소형차의 경제적인 생산이 가능해졌습니다. 이러한 변화는 두 단계로 이루어졌습니다. 1934년 전륜구동의 양산화와 1959년 횡치 엔진-변속기 배치가 저렴하고 재현 가능한 패키지로 자리 잡은 것이 그것입니다. 오늘날 도로를 달리는 거의 모든 자동차는 이 두 단계의 유산입니다.

시작: 엔진은 왜 뒤에 있었나?

Karl Benz의 최초의 자동차부터 문제는 분명했습니다. 1기통 4행정 엔진과 그 동력을 바퀴에 전달하는 구동계를 하나로 묶어야 한다는 것이었습니다. 초기 해법에서는 엔진이 구동축 근처에 배치되었습니다. 이렇게 큰 엔진을 뒤에 두는 방식은 오랫동안 표준이 되었습니다. 엔진을 구동축에 가깝게 두는 것이 기계적으로 간단하고 동력 전달 손실도 줄어들었기 때문입니다.

그러나 이 배치에는 대가가 있었습니다. 엔진이 승객 공간과 짐 공간을 차지했고, 차량의 긴 축간 거리가 필요해졌습니다. 소형차를 설계하는 엔지니어에게 엔진이 어디에 놓일지라는 문제는 실내 공간이 얼마나 될지를 직접 결정했습니다. 바로 엔진 배치가 배기량이나 실린더 수와 무관하게 자동차의 근본적인 구조를 결정하는 선택인 것입니다. 무게 배분과 무게 중심을, 그리고 이를 통해 가속, 제동, 주행 안정성을 결정합니다.

Citroën Traction Avant: 전륜구동의 양산 시험대

전륜구동은 1934년 이전에 전혀 낯선 개념이 아니었습니다. 영국의 Alvis 1928 Racing FWD, 미국의 Cord L29(1929-1932)이 고급 세그먼트에서 이 배치를 시도했고, 유럽에는 DKW F2와 Adler Trumpf 같은 기존 전륜구동 모델, Tracta의 차량들, BSA Scout 같은 새로운 시도들이 있었습니다. Auto Union은 이미 양산차에 전륜구동과 독립 현가장치를 적용한 바 있었습니다. 부족했던 것은 이 기술들을 합리적인 가격과 대량 생산과 통합한 자동차였습니다.

이 자동차는 André Lefèbvre와 Flaminio Bertoni의 설계로 탄생했습니다. 첫 모델인 7A는 1934년 4월 18일 파리에서 공개되었고, 양산은 하루 뒤 시작되었습니다. Traction Avant는 세계 최초의 양산 준-모노코크 바디와 전륜구동을 갖춘 자동차입니다. 모노코크 바디는 차량당 70kg 의 강판을 절감했으며, 이러한 경량화가 차량이 100km/h 속도에 도달할 수 있게 한 기술적 토대였습니다. 연료 소비는 10L/100km 수준이었으며, 1951년 실시된 한 테스트에서 1,911cc Light Fifteen은 72.6mph 의 최고 속도와 0-60mph 가속 29.7초 값을 내놓았다.

무릎 공간을 확보한 실내

Traction Avant는 종방향 전륜구동 배치에서 변속기는 앞쪽에, 엔진은 뒤쪽에, 디퍼렌셜은 그 사이에 있었다. 이 배치는 계기판에 있는 기어 레버, 매달리식 페달, 우산형 핸드브레이크, 앞좌석 벤치를 의미했다. 그 결과: 평평하고 장애물 없는 바닥의 매우 넓은 실내와 측면 스텝 필요성의 사라짐. 이러한 특징 덕분에 이 차는 리무진과 택시 이상의 인기를 얻었다. 차에는 유럽에서 양산형으로는 처음인 유압 브레이크, 1936년에 웜 앤 롤러(worm and roller)를 대신한 랙 앤 피니언 스티어링, 토션바식 앞쪽 독립 서스펜션, 알루미늄 합금 트랜스액스르도 갖춰져 있었다.

비용은 무거운 짐이었다: 개발과 공장 현대화 지출은 Citroën을 1934년 말 파산으로 몰아넣었고 최대 채권자인 Michelin 회사가 1976년까지 경영했다. 생산은 전쟁 중 중단되었다가 1945년에 재개되어 1957년 7월에 끝났다; 총 759,111대. 다이캐스팅 알루미늄 트랜스액스르는 또 다른 운명을 맞이했다: 1950년대 Cooper의 포뮬러 원 후륜엔진 혁명에 사용되었고 - Cooper T51은 1959년 F1 세계 챔피언이 되었다.

미니와 횡치 엔진 배치: 현대적 템플릿의 탄생

Traction Avant의 종방향 배치는 기술적으로 성공적이었지만 미래의 표준은 아니었다. 진정한 혁명은 엔진을 횡으로 배치하는 것이었다: 엔진에 변속기를 곁들여 하나의 컴팩트한 유닛으로 전륜 축 위에 얹는 것. 여기서 역사적 확인이 필요하다: 최초의 횡치 전륜구동 엔진은 미니가 아니었다. 이 배치에는 1931년부터 2기통 2행정 엔진을 얹은 DKW F1이 앞장섰다; DKW의 1939년작, 3기통 엔진용으로 설계된 F9 프로토타입에도 횡치 엔진-변속기 배치가 있었다.

미니가 1959년에 해낸 일은 달랐고, 바로 그렇기에 변혁적이었다: Alec Issigonis의 설계로 횡치 엔진과 전륜구동을, 변속기를 엔진 옆에 배치함으로써 저렴하고 대량생산된 하나의 패키지로 만든 것이다. 바깥에는 약 10피트, 즉 3미터 길이의 자동차가, 안에서는 놀랄 만큼 넓은 거주 공간을 제공했다 - 엔진 배치가 이 실내 효율성을 가능하게 했다. 종방향 배치를 나중에 쓴 Renault 4, Renault 16, 초대 Renault 5 같은 예외를 제외하면, 현대 양산 전륜구동 승용차의 거의 전부가 이 횡치 배치를 채택했다. 소형차에서 시작된 이 템플릿은 시간이 지나며 컴팩트 클래스, 그다음 중형 클래스, 마침내 하이브리드 시대의 대부분 모델을 아우르는 지배적 아키텍처로 변모했다.

후륜 엔진은 왜 사라졌는가?

엔진을 뒤에 배치하는 것도 합리적인 근거에 기반한 구성입니다. 엔진의 무게가 구동轴 위에 놓이기 때문에 견인력을 개선합니다 - 특히 겨울 조건에서. 그 근거는 단순함, 패키징 효율성, 트렁크 및 승객 공간 확보, 그리고 엔진을 구동축에 가깝게 배치하는 것입니다. 1950년대에 소형차를 설계하는 유행 방식은 엔진을 뒤에 두는 것이었고, 이 구성은 역사적으로도 주로 소형 차량에 사용되었습니다. 문제는 차급이 커지면서 나타났습니다: 뒤쪽 엔진 무게는 대형 승용차에서 부정적인 영향을 미치며 주행 안정성 균형을 해쳤습니다. 그 결과는 후륜 엔진 소형차 세대가 점진적으로 사라지는 것이었고, 예외적으로 Porsche 911처럼 이 구성을 차의 개성의 일부로 만들고 엔지니어링으로 이를 지배하는 모델들만 남았습니다.

엔진 배치는 주행과 실내 공간에 어떤 영향을 미칠까?

배치의 영향을 세 가지 항목으로 요약할 수 있습니다:

• 전방 엔진: 정비에 가장 편리한 위치입니다; 엔진룸 접근이 쉽고 전방 장착은 더 넓은 캐빈과 승객 공간을 제공합니다.
• 후방 엔진: 구동축에 무게를 실어줍니다; 소형 차량에서는 패키징 측면에서 효율적이지만 큰 차체에서는 균형을 어렵게 만듭니다.
• 미드십 엔진: 무게 배분을 급진적으로 바꾸고 주행 특성에 큰 영향을 미칩니다; 그래서 스포츠 차량에서 선호됩니다.

주의해야 할 구분이 있습니다: 엔진 위치는 연료 효율보다는 성능과 주행 안정성에 영향을 미칩니다. 효율성은 주로 엔진 배기량, 무게, 공기역학의 몫입니다. 즉, 엔진을 앞으로 옮긴다고 해서 리터당 연비가 직접적으로 절약되지는 않습니다; 얻을 수 있는 것은 같은 차체 크기에서 더 넓은 캐빈과 엔지니어가 조절할 수 있는 무게 균형입니다.

유산: 오늘날 자동차의 아키텍처 결정

실린더 수, 엔진 타입과 배기량이 모든 자동차의 쇼윈도에 내놓는 얼굴이라면, 엔진 배치는 숨겨진 골격입니다. Benz의 시대부터 이어져 온 후방 엔진 구성은 소형 차량에서 오랫동안 통했습니다; Traction Avant는 전륜구동을 모노코크 차체와 함께 양산에 도입하여 실내 공간과 비용 계산을 바꿔놓았습니다; Mini는 횡방향 엔진-변속기 유닛을 양산 경제성에 맞추어 오늘날 컴팩트 자동차의, 그리고 간접적으로 하이브리드 시대의 패키징 논리의 기초를 놓았습니다. 오늘날 세단이나 해치백에서 뒷좌석 뒤로 이어지는 평평한 바닥, 뒤에 있는 트렁크, 그리고 앞쪽의 비교적 작은 엔진룸을 보셨다면, 여러분이 보고 있는 것은 1934년과 1959년에 내려진 두 아키텍처 결정의 총합입니다.

참고 자료

• Citroën Traction Avant
• 1959: 미니의 탄생
• 횡방향 엔진, 해설
• 자동차 역사: 1959년 미니가 최초의 횡방향 FF 엔진을 갖고 있던 것은 아니었다
• BMC 미니의 엔지니어링, 1959
• 후방 미드십 엔진, 후륜구동 레이아웃
• 왜 Porsche 911의 엔진은 뒤에 있는가?
• (거의) 모든 후방 엔진 차량들에게 무슨 일이 있었나?
• 엔진 배치는 주행 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• 엔지니어링 해설: 왜 엔진 배치가 중요한가
• 엔진 배치가 주행 성능에 미치는 영향
• Traction Avant의 역사
• 구매자 가이드: Citroen Traction Avant