1. 개요
제로백(0-100)이란 자동차가 정지 상태에서 출발하여 100km/h (약 62mph)에 도달하는 데 걸리는 시간을 나타냅니다. 영어로는 zero to hundred 라고 하지만 영어권 국가에서는 대체로 마일을 단위로 쓰므로 보통 zero to sixty(0-60) 로 사용됩니다. 시속 60마일이면 시속 100 킬로미터와 거의 같기 때문입니다.
제로백 시간은 자동차의 엔진, 변속기, 구동 방식, 타이어 등 다양한 요소의 조합에 따라 결정됩니다. 이 지표는 주행 중 가속력을 측정하는 데 사용되며, 많은 운전자에게는 차량의 전반적인 성능과 운전 쾌감을 판단하는 중요한 요소 중 하나로 여겨집니다.
2. 제로백을 결정짓는 요소
2.1. 엔진 출력
고출력 엔진은 높은 토크와 출력을 통해 제로백 시간을 단축할 수 있습니다. 하지만 단순히 엔진 출력이 높다고 빠른 제로백을 보장하지는 않습니다. 엔진 출력에 더하여 효율적인 변속기와 좋은 그립의 타이어 등의 조합으로 더욱 빠른 가속 성능을 발휘할 수 있습니다.
2.2. 변속기
변속기는 자동차의 속도와 토크를 제어하는 장치로, 엔진의 출력을 효율적으로 바퀴로 전달하며 주행 속도를 조절하는 역할을 합니다. 효율적인 변속기와 빠른 변속 속도는 가속력을 향상시켜 줄 수 있습니다. 특히 고성능 차량의 경우 기어비와 제로백에 상당한 관계가 있는데, 차량이 어떤 쪽의 성능을 우선적으로 추구하느냐에 따라서 기어비가 달라지고 그에 따라 일정 속도구간의 가속력과 제로백에 영향이 가기 때문입니다. 예를 들어 단순히 정지상태부터의 초기가속을 높이기 위한 기어비를 설정할 경우, 어느 정도 속도가 붙은 상황에서의 가속력이 상대적으로 떨어질 수 있습니다.
2.3. 구동 방식
전륜 구동, 후륜 구동, 4륜 구동 등 다양한 구동 방식은 차량의 추진력과 타이어 그립을 결정하며, 이는 제로백 시간에 직접적인 영향을 미칩니다. 전륜 구동은 보통 높은 추진력을 가지고 있어 가속성능을 향상시키는 데 도움이 되지만, 과도한 토크 스티어링(앞바퀴의 슬립 현상)이 발생할 수 있습니다. 후륜 구동은 일반적으로 뒷바퀴에서 발생하는 토크가 더욱 효과적으로 도로에 전달되므로 가속성을 높일 수 있습니다. 4륜 구동은 앞뒷바퀴 모두에서 토크를 발생시켜 가속성과 그립을 향상시킬 수 있습니다. 일반적으로 차량의 출력이 높을수록 4륜 구동이 제로백 측정 시 유리합니다.
2.4. 타이어 및 서스펜션
높은 그립을 가진 스포츠 타이어는 바닥과의 마찰력을 최대한 활용하여 트랙션 부족으로 인한 슬립을 최소화합니다. 일반적인 데일리 차량에 적용되는 컴포트 타이어에 비하여, 스포츠 타이어는 10~30% 정도 가볍게 만들어 지며, 높은 그립을 위해 타이어의 트레드를 최소화 하여 접지 면적을 최대화 합니다. 또한 높은 제로백을 위해서는 타이어의 공기압과 타이어 사이즈 등도 고려해야 합니다.
서스펜션은 차량의 바닥과의 접촉을 유지하는 역할을 합니다. 경기용 차량이나 고성능 자동차의 경우 서스펜션 스프링과 슈퍼 스프링(충격을 완화하면서 바운스를 줄이는 스프링)을 사용하여 제로백 시간 동안 서스펜션의 움직임을 최소화합니다. 이로써 그립 및 가속 성능을 향상시킬 수 있습니다.
2.5. 차체 무게
일반적으로 동일한 출력을 가진 엔진일 경우, 가벼운 차체 무게는 엔진의 힘을 효율적으로 사용하여 가속 성능에 도움이 됩니다. 하지만 무게가 가벼울수록 기본적으로 그립이 낮을 수밖에 없습니다. 하지만 무게를 증가시키기엔 움직이는데 더 많은 힘이 들어가므로 잃는 손해가 더 크게 됩니다. 그래서 가볍게 만들되, 차량의 구동계에 맞춰서 차량의 무게 중심을 이동시켜 엔진 또는 모터의 출력을 효율적으로 바닥으로 전달하는 것이 중요합니다.
2.6. 공기 저항
공기 저항을 줄이는 디자인은 가속성을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있습니다. 높은 공기 저항은 에너지 손실을 유발하고, 초기 가속성을 저하시켜 제로백에 좋지 않습니다.
3. 전기차의 제로백
전기 자동차의 제로백 특징은 기존 내연 기관을 갖는 차량과는 차이가 있습니다. 전기 자동차는 정지 상태에서부터 전기 모터가 즉시 최대 토크를 발생시키므로 내연 기관 차량보다 빠른 초반 가속이 가능합니다. 또한 전기 자동차는 단순한 변속 시스템을 가지고 있습니다. 기어 변속 없이 바로 전력을 전달할 수 있어서 출발 시 그립이 뛰어나다는 장점이 있습니다.
추가로 전기 자동차의 배터리 팩은 전체 차량 무게의 상당한 부분을 차지합니다. (77kWh 용량의 배터리 무게는 약 450kg 수준인 것으로 알려져 있습니다.) 이는 차량을 무겁게 만드는 단점이기도 하지만, 배터리 팩이 차량의 중심 또는 낮은 위치에 배치되면서 전기차의 무게 중심을 낮게 만들어 줍니다. 이는 전기 모터의 어마어마한 토크를 도로에 쏟아냄에 있어서 트랙션 확보에 도움이 됩니다.
4. 결론
자동차 제조사들은 제로백 0.1초를 줄이기 위해 끊임없는 연구와 개발을 진행하며, 고성능 차량 시장에서 경쟁력을 유지하고 높은 수준의 가속성을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 더 나은 제로백 성능을 위해 엔진 기술, 변속기 기술, 경량화 기술, 공기역학 개선 등 다양한 측면에서 솔루션을 도입하고 있습니다. 그리고 전기차 시대가 도래하면서 맞춰 진입 장벽이 낮아졌습니다. 많은 자동차 제조사들의 기술 발전과 경쟁을 통해 소비자들이 최고의 자동차를 경험해 보기를 바랍니다.
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