기존 유압 서스펜션의 한계
크롬으로 장식된 로우라이더 차량이 뛰어오르는 틱톡 영상에서 볼 수 있듯이, 유압 서스펜션의 힘은 정말 대단합니다. 그러나 1950년대부터 사용되어온 기존 유압 기술은 지난 70년간 큰 발전 없이 유지되어 왔습니다. 이 기술은 여전히 중앙 압력 소스에서 강철 튜브 네트워크를 통해 압력을 전달하는 방식을 사용하며, 이로 인해 발생하는 여러 문제점에 취약합니다:
- 압착 및 주름 위험
- 지속적인 부식 문제
- 유압 오일 누출 가능성
- 무거운 강철 파이프 시스템
이러한 문제점들은 현대 자동차 산업에서 더 가볍고, 효율적이며, 지속 가능한 솔루션을 요구하는 시대적 흐름과 맞지 않습니다.
도민의 혁신적 전기유압식 솔루션
영국 기업 도민 리미티드(Domin Limited)는 이러한 기존 방식의 한계를 극복하기 위한 혁신적인 접근법을 개발했습니다. 도민의 핵심 질문은 간단합니다: "필요한 곳에서 직접 유압 압력을 생성하고 관리하는 방식은 어떨까?"
이 개념은 자동차 컴퓨팅 분야에서 일어나고 있는 변화와는 정반대의 방향입니다. 자동차 컴퓨팅은 수백 개의 작은 컴퓨터에서 중앙 집중식 컴퓨터 모델로 전환하고 있지만, 도민의 접근법은 중앙 집중식 유압 시스템에서 분산형 전기유압식 시스템으로의 전환을 제안합니다.
도민의 핵심 아이디어를 간단히 요약하자면:
- 오일 분자보다 전자가 가볍다
- 전선이 유압 파이프보다 가볍다
- 서스펜션 코너들을 전기적으로 연결하고
- 오일은 필요한 곳에만 국한시킨다
도민은 이미 다양한 분야에서 검증된 전기유압 액추에이터 기술을 보유하고 있습니다:
- 테마파크 애니메트로닉스
- 해양 디젤 엔진
- 목재 가공 장비
- 사출 성형 및 다이캐스팅 장비
이제 도민은 이 검증된 기술을 항공 및 자동차 산업으로 확장하려고 합니다. 보잉 777의 경우, 도민의 액추에이터로 전환하면 1.2마일의 유압 파이프를 제거하고 2,200파운드의 무게를 절약하며 작동 에너지를 절반으로 줄일 수 있다고 주장합니다.
전기유압식 서스펜션의 작동 원리
도민의 서스펜션 시스템은 기존의 스프링, 댐퍼, 안티롤 제어 및 높이 조절 시스템을 각 코너당 하나의 스트럿으로 대체합니다. 각 스트럿은 다음과 같은 구성요소로 이루어져 있습니다:
1. 고정밀 댐핑 밸브
- 브러시리스 DC 모터로 제어되는 가변 오리피스 설계
- 2밀리초의 초고속 작동 시간
- 99.9%의 뛰어난 위치 정확도
- 각 스트럿은 휠 코너의 수직 속도를 지속적으로 모니터링
2. 다중 어큐뮬레이터 시스템
- 여러 개의 가스-스프링 어큐뮬레이터가 차량 하중을 지지
- 유압 회로에 연결된 어큐뮬레이터의 수에 따라 다양한 스프링 레이트 제공
- 2밀리초의 속도로 작동하는 밸브로 연결
- 특정 스프링 레이트를 유지하는 데 추가 에너지가 필요하지 않음
3. 레이디얼 피스톤 유압 펌프
- 메인 챔버에 오일을 주입하거나 배출하여 승차 높이 조정
- 챔버를 밀봉하여 추가 에너지 없이 높이 유지 가능
- 에어 서스펜션과 달리 높이 변경이 스프링 레이트에 영향을 주지 않음
4. 액티브 컨트롤 시스템
- 가변 볼륨 어큐뮬레이터가 레이디얼 피스톤 펌프에 오일 공급
- 구멍에 휠을 눌러 내리거나 범프 위로 들어 올릴 수 있음
- 승차 높이 변경에는 약 1킬로와트의 전력이 2-3초 동안 필요
- 과속 방지턱 평활화에도 유사한 전력이 필요하지만 더 짧은 시간 동안
도민 서스펜션의 주요 장점
뛰어난 반응성과 정확도
- 밸브의 속도와 정확도는 현재 시장에서 최고 수준
- 온보드 휠 속도 모니터링 덕분에 비싼 사전 도로 표면 감지 없이도 대부분의 도로 불규칙성 완화 가능
- 액티브 압력 기능이 비싸고 무거운 롤/피치 제어 장치를 효과적으로 대체
스마트 데이터 수집 및 분석
- 스트럿이 힘을 효과적으로 측정하여 다양한 정보 제공
- 승객 및 화물 질량 측정
- 트레일러 텅 무게 감지
- 공기역학적 다운포스 장치의 효과 모니터링
기술적 우위
- 일반 유압 서스펜션보다 5배 높은 150바의 작동 압력
- 더 작고 가벼운 부품 설계 가능
- 밸브 반응 시간이 기존 50밀리초에서 2-3밀리초로 10배 향상
- 정확도가 +/-30%에서 +/-0.1%로 크게 개선
- 평균 전력 소비가 다른 액티브 시스템보다 10배 적음
소프트웨어 정의 서스펜션
- 프로그래밍 가능한 광범위한 편안함 또는 동적 핸들링 속성
- 사용자 취향에 맞게 조정 가능
- 구독 서비스 형태로 마케팅 가능한 잠재력
- 정밀한 승차 높이 조정으로 전기차 주행 거리 향상
확장 가능한 응용 분야
- 브레이크-바이-와이어 시스템
- 스티어-바이-와이어 기능
- 독립적인 승차 높이 조절
- 노즈 리프트 기능
- 롤 제어 시스템
- 캠버 조정 기능
비용 및 무게 분석
도민의 전기유압식 서스펜션은 대체하는 시스템에 따라 비용과 무게 측면에서 다양한 이점을 제공합니다:
일반 스프링 및 어댑티브 댐퍼 대체 시
- 무게: 기존 시스템과 비슷한 수준
- 비용: 다소 높을 수 있음
- 기능: 훨씬 더 다양하고 고도화된 기능 제공
종합 액티브 시스템 대체 시
- 무게: 상당한 무게 절감 효과
- 비용: 3D 프린팅 부품으로 인한 비용 절감
- 조립: 전원 및 신호 연결만 필요하여 조립 비용 크게 절감
전체 소유 비용(TCO)
- 초기 비용은 높을 수 있으나 전체 수명 주기 동안의 가치는 우수
- OEM이 확장된 기능을 이유로 더 높은 가격 책정 가능성 있음
- 유지 보수 비용 절감 효과 기대
미래 전망 및 생산 계획
도민은 영국 정부 보조금을 통해 애스턴 마틴 DBX707에 자사의 시스템을 성공적으로 시연했습니다. 현재 진행 중인 개발과 파트너십은 다음과 같습니다:
- 대형 독일 OEM을 위한 B-샘플 부품 개발 중
- 2028년에 도민 코너를 채택한 하이퍼카 출시 계획
- 항공 산업으로의 확장 가능성 타진 중
놀라운 실용적 기능
도민의 CTO 사이먼 존스는 이 시스템이 보스(Bose)가 시연한 것처럼 장애물을 뛰어넘는 능력을 갖출 수 있다고 언급했습니다. 그러나 더 중요한 실용적 기능으로는:
- 포트홀에 접근할 때 모든 스프링 압력을 순간적으로 배출
- 타이어의 공기압을 활용하여 포트홀을 뛰어넘게 함
- 반대편에 부드럽게 착지하도록 스프링 에너지 반환
- 에너지 소비가 적은 최상의 승차감 제공
자동차 서스펜션의 새로운 시대
도민 리미티드의 혁신적인 전기유압식 서스펜션 기술은 자동차 산업에 새로운 패러다임을 제시합니다. 중앙 집중식 유압 시스템의 한계를 극복하고, 각 휠에 독립적인 전기유압 제어를 통해 다음과 같은 이점을 제공합니다:
- 무게 절감
- 에너지 효율성 향상
- 더 빠른 반응 시간
- 정밀한 제어 기능
- 확장 가능한 응용 분야
보스의 전자기계식 서스펜션이 상업적으로 성공하지 못했던 과거와 달리, 도민의 전기유압식 접근법은 실용성, 비용 효율성, 그리고 확장성에서 큰 장점을 가지고 있어 시장에서 더 나은 성과를 거둘 것으로 기대됩니다.
이 혁신적인 기술은 자율주행, 전기화, 그리고 사용자 경험이 중요해지는 미래 자동차 산업에서 중요한 역할을 할 것입니다. 도민의 전기유압식 서스펜션은 단순한 기술적 발전을 넘어, 자동차 서스펜션의 새로운 시대를 여는 중요한 이정표가 될 것입니다.