정의
중공 흡음 휠(中空 吸音 Wheel, Hollow Sound-Absorbing Wheel)은 자동차 타이어 주행 시 발생하는 공명음을 저감하기 위해 휠 내부에 중공 구조를 적용한 기술이다. 현대자동차그룹이 제네시스 G80 등에 최초로 양산 적용한 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 저감 기술 중 하나이다.
원리
자동차 타이어는 주행 중 노면과의 접촉으로 인해 타이어 사이드 월(Side Wall)에 진동이 발생하고, 이 진동이 타이어 내부에서 공진을 일으켜 약 200Hz 대역의 공명음(타이어 공명음)을 발생시킨다. 중공 흡음 휠은 휠 내부에 중공실(中空室)과 흡음 홀(吸音 Hole)로 구성된 중공 구조를 두어, 타이어 내부 압력 차이에 따른 공기 유동이 흡음 홀을 통과하면서 공명음과 반대 위상(逆位相)의 음파를 생성하도록 설계되었다. 이 반대 위상 음파가 원래의 공명음과 중첩되어 상쇄 간섭(소멸 간섭)을 일으킴으로써 소음이 감소한다. 이는 노이즈 캔슬링 이어폰과 유사한 원리이나, 별도의 스피커나 전자 장치 없이 휠 자체의 기계적 구조만으로 구현된다는 차이가 있다.
효과 및 특징
- 소음 저감: 18인치 휠 기준 최대 5dB(데시벨)의 소음 저감 효과가 있으며, 이는 타이어 공명 소음의 약 44%에 해당한다.
- 경량화: 동일 디자인의 일반 휠보다 최대 4.9kg(20인치 휠 1대분 기준) 더 가볍다. 이는 중공 구조가 휠 내부에 빈 공간을 형성하여 중량을 줄이기 때문이다.
- 주행 성능 개선: 휠 경량화로 인해 언스프렁 매스(Unsprung Mass, 스프링 하 질량)가 감소하여 불필요한 진동이 줄어들고, 타이어 접지력, 핸들링 성능, 승차감, 가속 성능 및 연료 효율이 향상된다.
- 견고성: 별도의 흡음재나 공명기를 부착하는 방식과 달리 휠 내부에 일체형으로 제작되므로 내구성이 우수하다.
적용 차종
현대자동차그룹은 제네시스 G80에 최초로 중공 흡음 휠을 적용하였으며, 이후 G90, GV70 등으로 적용 범위를 확대하였다. 각 차량의 로드노이즈 특성에 맞춰 중공 구조 설계를 최적화하여 적용할 수 있다.
특허
중공 흡음 휠과 관련된 기술은 특허로 등록되어 있다(대한민국 특허 KR20220010881A, "차량용 중공 스포크 흡음 휠 및 이의 제조 방법").
참고
중공 흡음 휠은 전기차 및 자율주행차에서도 유용하게 활용될 것으로 기대된다. 전기차는 엔진 소음이 없어 상대적으로 타이어 소음의 비중이 크고, 자율주행차는 실내가 휴식 공간으로 활용될 가능성이 높기 때문이다.
