타이어는 도로 표면에 계속 눌리기 때문에 굴러갈 때 에너지를 잃습니다. 이는 히스테리시스(hysteresis)라고 불리는 현상 때문인데, 쉽게 말해 고무가 압축된 후 즉시 원래 형태로 되돌아가지 못하기 때문입니다. 엔진에서 발생하는 에너지의 약 20퍼센트가 차량을 앞으로 움직이는 데 사용되는 대신 열로 소모됩니다. 이러한 손실이 크게 발생하는 데는 세 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 고무가 원래 형태로 돌아가려는 과정에서 저항이 생깁니다. 둘째, 타이어 트레드가 포장도로 위에서 움직일 때 추가 마찰이 발생합니다. 셋째, 그 열로 인해 고무가 시간이 지남에 따라 더 빨리 열화됩니다. 타이어 공기압이 적절하지 않으면 상황이 더욱 악화됩니다. 공기압이 단지 10퍼센트만 낮아져도 구름저항은 1~2퍼센트까지 증가할 수 있습니다. 이러한 모든 손실은 누적되어 작고 큰 차량을 가리지 않고 연료 소비를 증가시킵니다.
래디얼 타이어는 트레드 아래부분에 서로 교차하는 강철 코드를 가지고 있으며, 쉽게 휘어지는 사이드월과 결합되어 있습니다. 이 구조는 나일론 레이어가 직물처럼 서로 겹쳐지는 기존의 바이어스-플라이 타이어와는 다릅니다. 바이어스-플라이 타이어는 회전 시 전체 타이어 본체가 함께 휘어지지만, 래디얼 타이어는 노면에 접촉하는 부분에서만 주로 휨이 발생하여 다르게 작동합니다. 재료에 대한 연구 결과에 따르면, 이 방식은 측면의 움직임을 약 절반 정도 줄여줍니다. 이러한 설계에는 여러 가지 장점이 있습니다. 첫째, 마찰로 인한 열 축적이 적어지면서 굴림 저항을 20%에서 30% 정도 감소시킵니다. 둘째, 타이어가 땅 위에서 더 평평하게 유지되어 압력이 더욱 고르게 분포됩니다. 셋째, 전반적으로 과열 현상이 줄어들어 트레드 마모 속도가 느려집니다. 이러한 모든 요소들로 인해 래디얼 타이어는 일반적으로 바이어스-플라이 타이어보다 연료비를 약 8%에서 12% 정도 절약할 수 있으며, 중장비 사용 환경에서는 수명이 2배에서 최대 4배까지 길어지는 경향이 있습니다.
방사형 타이어는 트레드 아래쪽에 강철 벨트를 가지고 있으며, 플라이가 타이어가 굴러가는 방향과 수직이 되도록 배열되어 있습니다. 이를 통해 서로 다른 기능을 수행하는 부분이 형성됩니다. 측면은 충격을 흡수하며 유연하게 움직이는 반면, 상단부는 단단하고 강력하게 유지됩니다. 반면 비대칭 타이어는 약 30도에서 45도 각도로 나일론 직물을 여러 겹 겹쳐서 타이어 내부에 하나의 단단한 블록을 만듭니다. 이러한 설계는 내부 마찰로 인해 훨씬 더 많은 열이 발생하게 됩니다. 동일한 하중 조건에서 방사형 타이어는 비대칭 타이어보다 약 15~20도 정도 낮은 온도에서 작동한다는 연구 결과가 있습니다. 마찰이 적다는 것은 에너지 손실이 줄어들고 자기 자신과 싸우는 데 소모되는 에너지가 적어진다는 의미이므로, 대부분의 운전자에게 방사형 타이어는 더 긴 수명과 전반적으로 우수한 성능을 제공합니다.
방사형 타이어는 트레드 부위를 안정적으로 고정하는 강철 벨트를 가지고 있어 노면에 닿을 때 일정한 직사각형 형태를 형성합니다. 반면 바이어스 플라이 타이어는 측면이 매우 뻣뻣하여 타원형의 특이한 자국을 남깁니다. 차량이 방사형 타이어 위에 있을 때 무게가 트레드 전체 너비에 골고루 분포되어 특정 부위의 마모가 줄어들고 초기 변형도 방지됩니다. 압력이 이렇게 고르게 분포되기 때문에 엔진의 추가적인 힘 없이도 더 나은 그립력을 제공하며, 이는 방사형 타이어가 기존 디자인 대비 연료 절약 효과를 보이는 이유를 설명해 줍니다.
연구들은 계속해서 레디얼 타이어가 실제로 연료를 절약한다는 것을 보여줍니다. 미국 교통부가 2009년 실시한 연구에 따르면, 이러한 타이어는 기존의 비스-플라이(Bias-ply) 타이어에 비해 약 18~24% 정도의 롤링 저항을 줄여줍니다. 이는 표준 테스트 조건에서 운전자가 실제로 약 8~12% 적은 연료를 사용하게 되었다는 것을 의미합니다. 유럽연합 규정 2020/740에 따라 A(효율 최고)에서 G 등급까지 제품을 평가하는 유럽의 타이어 라벨링 프로그램을 살펴보면, 상위 등급을 받은 대부분의 타이어들이 레디얼 구조임을 알 수 있습니다. 그 이유는 무엇일까요? 바로 주행 중 타이어가 굴러가며 변형될 때 에너지 손실을 줄이는 특수한 벨트 구조를 내부에 가지고 있기 때문입니다.
실제 트럭 운송대행사의 데이터는 우리가 실험실 테스트에서 보는 결과를 뒷받침합니다. 2022년에 실시된 한 연구는 동일한 노선을 주행하는 47대의 대형 트럭을 조사했습니다. 방사형 타이어를 사용한 차량은 약 갤런당 6.8마일의 연비를 기록한 반면, 구식 비스패티 타이어를 계속 사용한 차량은 갤런당 6.1마일에 그쳤습니다. 이는 연료 효율성 측면에서 약 10% 정도의 차이입니다. 흥미로운 점은 트럭의 적재량이 많거나 적음에 관계없이, 또는 다양한 도로 조건에서 주행하더라도 이러한 성능 향상이 일정하게 유지되었다는 것입니다. 또 다른 장점으로는 굴림 저항 감소가 있습니다. 방사형 타이어는 작동 중 약 11도 더 낮은 온도에서 작동하므로 수명이 길어지고 교체 시기가 늦춰집니다. 이러한 모든 수치들은 유럽 타이어 라벨(European Tyre Label)의 예측과도 일치합니다. 따라서 기업이 방사형 타이어로 전환할 경우 단순히 연료비를 절약하는 것을 넘어 장기적으로 유지보수 비용도 줄일 수 있습니다.
방사형 타이어 설계는 자연스럽게 구름 저항을 줄여주므로, 기존의 타이어 유형에 비해 작동 중 발생하는 열이 훨씬 적습니다. 이는 매우 중요한데, 타이어가 덜 뜨거워지면 고무의 열화 속도가 느려지고, 마모를 가속화하는 히스테리시스 현상 또한 덜 심해지기 때문입니다. 원격 측정 시스템을 사용해 자사 차량을 관리하는 운송 팀 관리자들에 따르면, 방사형 타이어는 기존 모델보다 약 25퍼센트 느린 속도로 타이어 마모가 진행됩니다. 실질적으로 이는 무엇을 의미할까요? 타이어 수명이 길어짐에 따라 장기적으로 교체 빈도가 줄어들고, 기업은 새 타이어 구입 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 이러한 타이어는 과열이 적으므로 도로 주행 중 갑작스러운 펑크 발생 가능성도 낮아집니다. 정비사들도 방사형 타이어에서 정렬 문제 발생 빈도가 더 적다고 보고하고 있습니다. 매달 수십만 마일을 주행하는 운송 회사의 경우, 타이어 비용 절감은 연료비와 함께 가장 큰 지속적 지출 항목 중 하나인 타이어 비용을 줄임으로써 수익성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
굴림 저항은 타이어가 노면에서 굴러갈 때 발생하는 에너지 손실로, 주로 변형과 히스테리시스(hysteresis)로 인해 발생합니다. 높은 굴림 저항은 에너지 소비를 증가시켜 일정 속도를 유지하기 위해 더 많은 연료가 필요하게 만듭니다.
레이디얼 타이어는 측면의 유연성과 열 발생을 최소화하는 설계로 굴림 저항을 줄입니다. 강철 벨트와 직각으로 배치된 플라이들은 균일한 압력 분포와 낮은 발열을 보장합니다.
예, 레이디얼 타이어는 낮은 굴림 저항과 우수한 하중 분포로 마모와 손상이 적어 일반적으로 바이어스-플라이 타이어보다 2배에서 4배 더 오래갑니다.
레이디얼 타이어는 열 발생과 변형을 최소화하여 굴림 저항을 낮추고, 연료 비용을 최대 8-12% 절감할 수 있습니다.
예, 레이디얼 타이어는 연료 효율을 개선하고 타이어 수명을 연장하기 때문에 중형 및 대형 차량에 특히 유리합니다.
핫 뉴스2025-03-05
2025-03-05
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