서스펜션의 역사는 마차에서 출발한다. 울퉁불퉁한 비포장도로를 달리는 마차에서도 귀족들이 편안함을 느낄 수 있도록 개발된 것. 기본적인 개념은 노면의 충격을 잘 걸러내 안락한 승차감을 만들어내기 위함이다.

하지만 현시대의 서스펜션 개념은 승차감에 ‘접지력 향상’이라는 개념이 추가된다. 과거에는 그저 노면의 충격만 걸러내면 됐다. 하지만 현재는 4개의 바퀴를 안정적으로 노면에 밀착시킬 수 있는지도 중요하다. ‘안전’과 직결되기 때문이다.



현재의 서스펜션은 크게 스프링, 댐퍼(쇼크업소버), 나머지 연결 구조로 구성된다. 스프링은 충격을 흡수하고 댐퍼는 스프링이 일정 수준 진동하려는 움직임을 억제시킨다.

스프링이 단단하고 댐퍼가 부드러우면 저속 주행에서 노면 충격을 흡수하지 못한다. 고속이나 한쪽으로 무게가 실리는 상황에서는 댐퍼가 제 역할을 하지 못해 차량이 출렁거리게 된다.



이와 반대로 스프링을 부드럽게 만들고 댐퍼를 강하게 하면 노면 충격을 댐퍼와 차체로 전달해버리는 문제가 발생한다. 고속이나 한쪽으로 무게가 실리는 상황에서는 차량이 민첩하게 움직이지 못하는 한계도 있다.

때문에 스프링과 댐퍼를 조화롭게 맞추는 것이 기술적인 난제다. 아직 많은 제조사들도 연구를 지속하고 있는 분야다. 메르세데스-벤츠, BMW 등 프리미엄 브랜드들이 승차감도 좋으면서 잘 달릴 수 있는 것도 이 부분의 이해도가 높은 덕분이다.

아우디의 GFRP(Flass Fiber-Reinforced Polymer) 스프링(좌)과 일반 스프링(우)

그런데 아무리 서스펜션의 이해도가 높아도 구조 자체에서 발생하는 한계를 극복하는 것까지는 불가능하다. 스프링은 금속으로 만들고, 금속의 탄성이라는 성격 자체는 변화시킬 수 없기 때문이다. 때문에 2가지 성격의 스프링을 함께 사용하는 것이 보편화됐으며, 아우디는 일부 모델에 유리섬유로 제작한 스프링을 적용하기도 한다.

양산 최초의 에어 서스펜션을 장착한 캐딜락 엘도라도

에어 서스펜션은 이러한 금속 스프링의 한계를 넘어서기 위해 도입된 기술이다. 1958년 캐딜락이 엘도라도(Eldorado)를 통해 최초로 양산차에 적용된 이후 현재 대부분의 고급차에 탑재되고 있다.

에어 서스펜션은 금속 스프링을 공기로 대체하겠다는 개념에서 출발한다. 공기압을 이용해 충격을 흡수할 수 있는 스프링을 대신하는 것. 특히 공기압을 통해 만들어지는 탄성은 금속 스프링에서 구현할 수 없는 부드러움이 강점이다. 또한, 자잘한 진동을 걸러내는 데 효과적이다.

무엇보다 에어 서스펜션의 가장 큰 강점은 변화의 범위가 넓다는 것이다. 먼저 공기압을 조절해 차량의 지상고를 원하는 상태로 높이고 낮출 수 있다. 지상고를 변화시킬 수 있다는 것은 스프링이 늘어나고 줄어드는 스트로크도 변화시킬 수 있다는 것이며, 이는 주행 상황에 따라 서스펜션의 성격도 변화시키는 것이 가능하다는 것을 뜻한다.

마세라티 르반떼 트로페오의 에어 서스펜션은 오프로드부터 서킷 주행까지 대응한다

챔버 용량에 따라 다르지만 최신 차량에 탑재되는 에어 서스펜션은 필요시 오프로드 주행이 가능한 만큼 지상고를 높이고 노면 충격 대부분을 흡수시켜주는 것이 가능하다. 반대로 설정을 바꾸면 서킷에서도 안정감 있는 주행이 가능할 정도로 높은 성능을 발휘한다.

공기 특성상 노면의 충격을 부드럽게 처리한다는 점, 다양한 주행 환경에 따라 대응이 가능하다는 점, 지상고의 변화를 줄 수 있다는 점 등은 고급차들이 추구하는 방향과 일치하기도 한다. 때문에 한 브랜드의 기함급 세단은 대부분 에어 서스펜션이 장착됐으며, 고급 SUV들도 에어 서스펜션 탑재 비율이 증가하고 있다. 메르세데스-벤츠는 C-클래스에도 에어 서스펜션을 장착할 수 있도록 차별화를 꾀했다.

메르세데스-벤츠의 멀티-챔버 에어 서스펜션

물론 단점도 있다. 가격과 수리비가 비싸다는 점은 익히 알려진 부분이다. 각종 부품이 추가되면서 구조도 복잡해진다. 또 일반 가변 댐핑 서스펜션 대비 서스펜션의 성격 변화에 시간이 더 오래 걸린다는 점도 제약사항이다.

제조사 입장에서 가장 큰 걸림돌은 바로 노하우다. 금속 스프링을 사용하는 서스펜션보다 에어 서스펜션은 한층 고차원적인 기술을 요구한다. 특히 금속 스프링의 직관적인 반응과 달리 기체 압축에 따른 늦은 반응을 갖는 에어 서스펜션 특성상 성능과 승차감 사이에서 균형을 맞추는 기술적 난이도는 더욱 높다. 제대로 다루지 못하느니 차라리 일반 서스펜션을 개량하는 방향을 선택한 제조사도 존재한다. 국산 제네시스 최상급 모델 G90에 에어 서스펜션을 쓰지 않는다.

'마법의 양탄자' 서스펜션으로 유명한 갖춘 롤스로이스도 에어 서스펜션을 활용한다

그럼에도 고급 모델들은 에어 서스펜션을 탑재하고 있다. 승차감, 성능, 기술적 상징성 등 단점보다 장점이 많기 때문이다. 현재 에어 서스펜션은 더욱 빠른 속도로 발전하고 있으며, 내구성과 기술적 완성도 또한 높아지고 있다.

오토뷰 | 김선웅 기자 (startmotor@autoview.co.kr)