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듀얼클러치 - 건식과 습식의 차이 남자는 자동차!!


 
회사에서 차를 좋아하는 동료와 건식/습식 듀얼클러치 중에 어떤 것이 좋은가에 대한 이야기가 나온 것을 계기로 건식과 습식 듀얼클러치의 차이를 잘 정리해 둔 훌륭한 자료를 찾게 되었고 이에대해 공유하고 싶어져서 글을 올리게 되었습니다. 원본 출처는 차량관련 정밀 부품을 만드는 독일 회사의 홈페이지에 올라온 글이며, (아래 링크 및 스크린 샷을 참조 하세요) 이 글은 그 내용을 간단히 정리/해석해서 소개하는 글 입니다. 아래 링크를 따라 가시면 pdf 파일을 다운로드 받으실 수 있습니다. 
  http://www.schaeffler.com/content.schaeffler.de/en/mediathek/library/library-detail-language.jsp?id=273082


현대의 경우는 DCT, 폭스바겐의 경우는 DSG, 포르쉐의 경우는 PDK 등과 같이 각각 다른 이름으로 부르고 있는 Dual (또는 Double) Clutch 미션의 개념은 간단히는 다음과 같습니다.



위의 그림에서 보이는 바와 같이 6단 듀얼클러치의 예를 들어보면, 1,3,5 단 변속을 담당하는 기어축에 물리는 클러치와 (붉은색) 2,4,6 단 변속을 담당하는 기어축에 물리는 클러치 (파란색) 두개의 클러치를 가지고 있기 때문에 듀얼 혹은 더블 클러치 미션이라는 이름이 붙었으며 한쪽 클러치가 엔진축과 함께 물려서 동력을 전달하는 동안 다른 클러치 축에서는 다음단을 미리 준비하고 있기 때문에 변속이 빠른 장점이 있습니다. 기존 자동변속기에 비해 장점을 생각해 보면 자동변속기의 경우 클러치가 하나이기 때문에 
   클러치 분리 -> 기어 단수 변경 -> 클러치 재결합 
의 과정을 거쳐야 하는 반면, 듀얼 클러치의 경우는 위의 과정 중 기어 단수 변경 과정을 미리 준비해 놓았기 때문에 클러치 전환 과정 만을 거치면 되기 때문에 변속이 빠릅니다. 

다시 본론으로 돌아가서 건식/습식 듀얼 클러치의 결정적인 차이점에 대해 말씀드리면, 글자 그대로 듀얼클러치의 클러치 부분이 미션오일에 젖어 있는지 (습식) 아니면 자동차의 디스크 브레이크와 같이 건조한 상태에서 (건식) 동작하느냐의 차이 입니다. 이해를 돕기 위해 먼저 건식 클러치가 어떻게 생겼는지를 보여 드리겠습니다. 

  (원본 이미지 출처 - http://www.wunderlichamerica.com/motorcycle/2122512.html)

사진을 찾기가 힘들어 BMW 모터사이클에 들어가는 건식 클러치의 사진을 가져 왔습니다만, 승용차의 듀얼 클러치 미션에도 좀더 두텁긴 하지만 비슷하게 생긱 부품이 들어 갑니다. 위 사진의 검은색 패드 부분은 딱딱한 고무와 비슷한 느낌의 재질인데 사용할수록 닳아서 두께가 얇아 지게 됩니다. 

이번엔 습식 클러치의 모습을 살펴 보도록 하겠습니다. 

(원본 출처 - http://www.aliexpress.com/item-img/80-Ems-Discount-Wet-Multi-Plate-Manually-Clutch-Assy-LF800-T-Grater-than-or-Equal-to/624006957.html)

이번에도 개념을 설명하기에 적당한 이미지를 찾다보니 바이크의 부품 사진을 가져오게 되었는데, 건식 클러치와는 달리 금속제 디스크가 여러개가 사용된 것을 볼 수 있을 겁니다. 오른쪽 사진의 상태가 클러치가 떨어진 모습이며 외부에서 압력을 가해서 클러치 끼리 서로 접촉하게 되면 동력이 전달 되게 됩니다. (디스크들은 하나씩 엇갈려서 각각 입력축과 출력축에 연결되어 있습니다.) 습식 클러치의 경우 사진에서 처럼 건조한 상태가 아니라 미션 오일에 젖어 있는 상태로 동작하게 되며 클러치 디스크 사이의 압력은 유압으로 조절되게 됩니다. 오일에 젖어 있어 금속판을 한개만 사용하게 되면 마찰력이 부족하기 때문에 여러개의 금속판을 동시에 사용해야 하며, 그러한 이유로  습식 클러치는 여러개의 금속판을 가진 다판 클러치 (Multiplate clutch)의 형태를 가지게 됩니다. 

다음으로 보여 드릴 그림은 원문 pdf 파일의 그림1 에 제가 설명을 덧붙인 그림인데 건식과 습식 클러치의 단면을 보여 주고 있습니다. 앞에서 설명드린 개념이 하나로 합쳐져 있는 그림입니다.
  


이제 부터는 건식/습식 클러치의 장점및 단점을 얘기해 보도록 하겠습니다. 건식 듀얼클러치의 가장 큰 장점은 간단한 구조에 있습니다. 유압으로 동작하지 않기 때문에 유압을 공급하기 위한 펌프나 배관이 필요하지 않아 작게 만들 수 있고 부품 가격도 상대적으로 싸게 만들 수 있습니다. 하지만 미션오일과의 접촉이 없고 공기의 흐름만으로 클러치를 냉각 시켜야 하기 때문에 냉각에는 불리한 부분이 있습니다.소개드리는 글에 따르면 클러치의 내열 테스트에서 가장 가혹한 조건이 언덕에서 1단 출발 후 정지를 반복하는 조건이라고 하는데, 아마도 출발하면서 엔진 축과 떨어져 있던 클러치가 다시 맞물리는 과정에서 약간의 클러치 미끄러짐이 발생하고 그 때문에 많은 열이 발생하기 때문인 것 같습니다. 원문의 그림4의 왼쪽 그래프를 (아래 그림) 보면 1단 기어비를 조정하던가 해서 반복적인 언덕 출발에도 클러치 온도가 350도 이하로 유지되어야 한다고 말하고 있습니다. 매번 언덕에서 출발할 때 마다 계단식으로 온도가 올라가는게 보이시죠?



이러한 이유로 건식 클러치를 승용차에 들어가도록 소형화 하면 토크가 강한 엔진과는 맞물리기 어려운 단점이 있다고 합니다. 보통 고성능 세단이나 스포츠카가 습식 클러치를 채택하는 이유는 이러한 이유가 있지요. 다만 건식 클러치의 크기 자체를 늘리면 높은 토크에도 대응할 수 있기 때문에 공간의 여유가 많은 트럭에는 높은 토크의 엔진과 함께 사용되기도 한다고 합니다. 

앞에서 설명드린 건식 클러치의 단점이 내열성이 었는데 반대로 습식 클러치는 클러치 자체가 오일에 푸욱 젖어 있으므로 냉각에는 훨씬 유리한 구조를 가지고 있습니다. 따라서 작은 크기를 가지더라도 오일 냉각만 잘 해준다면 고출력의 엔진과 맞물리는데 무리가 없다는 장점이 있습니다. 하지만 습식 클러치의 단점은 복잡한 구조와 오일 펌프를 구동하기 위한 엔진 출력 손실 두 가지가 있습니다. 습식 클러치의 경우는 클러치가 단지 붙어 있기 위해서만도 유압이 작용해야 하며 이를 위해서는 끊임없이 엔진 출력의 일부를 사용하여 오일 펌프를 동작 시켜야 합니다. (본문 중에는 250Nm 엔진 토크를 가진 미니밴이 50Km/h로 주행할 때 7% 정도의 연료를 오일 펌프 구동에 쓴다는 말도 있습니다.) 그리고 오일의 순환과 냉각을 위한 유압 파이프와 쿨러등이 추가로 필요하게 됩니다. 

글을 마무리 하면서 정리를 하면 건식과 습식 듀얼 클러치는 기술의 우열 관계가 있다기 보다는 각각의 용도에 따른 쓰임이 다른 기술이라고 할 수 있겠습니다. 엔진 출력이 약한 대신 연비가 중요한 차량에는 건식 클러치가 유리할 것이고 강한 출력의 엔진과 맞물릴 성능 좋은 듀얼 클러치 변속기를 찾는다면 습식을 선택 할 수 밖에 없을 것 같습니다. 이러한 이유를 아신다면 현행 7세대 골프의 1.6 모델에는 건식 듀얼 클러치가 사용되고 2.0 모델에는 습식 클러치가 채택되고 있는 이유가 납득이 가실 겁니다. 

마지막으로 원문의 그림 중에 엔진 출력과 듀얼 클러치 미션의 크기 (Capacity Index) 에 따른 용도 구분이 있는 그림을 첨부 하면서 글을 마치겠습니다. 크기에 비해 출력이 높은 엔진에는 습식 듀얼 클러치인 겁니다. 


긴글 읽어 주셔서 감사합니다.

P.S.
아 그리고 저자가 슬퍼할지도 모르니 원문 글의 의도를 밝히면 건식과 습식 듀얼 클러치의 차이점을 밝히기 보다는 둘의 장점을 결합한 하이브리드 듀얼 클러치를 개발해야 한다는 제안을 하는 글입니다. 읽어 보시면 제가 소개드린 내용보다 훨씬 유익한 내용이 많이 있습니다. ^^




덧글

  • 맥도날드 2013/11/27 21:30 # 삭제 답글

    좋은글 잘읽고갑니다~
  • tm 2013/12/23 17:00 # 삭제 답글

    건식과 습식의 차이를 잘 이해할수 있는 좋은 글입니다.
  • 스팡토이 2014/01/21 08:39 # 삭제 답글

    정말 좋은글 감사히 읽고 갑니다. 좋은 하루 되세요
  • hk대학생 2014/03/31 00:40 # 삭제 답글

    글 정말 잘 읽었습니다. 덕분에 많은것을 알아갑니다. 감사합니다.
    그리고 읽다가 오타를 하나 발견했네요. 다른곳에도 있을지 모르겠지만 눈에 들어와서 덧글답니다.
    그리고 오일의 순한과 냉각을 위한 유압 파이프와 쿨러등이 추가로 필요하게 됩니다. 이 부분에 오타가 있네요. 수정바랍니다.
  • 골수공돌이 2014/03/31 13:00 #

    수정 했습니다. 지적 감사합니다.
  • tree 2014/06/19 23:17 # 답글

    좋은글 잘 읽고 트랙백 합니다. 감사합니다.
  • 골수공돌이 2014/06/20 09:03 #

    트랙백 감사합니다 ^^
  • 456 2014/08/19 21:18 # 삭제 답글

    아주 좋은 자료 감사 합니다.
  • 학생 2014/12/26 17:46 # 삭제 답글

    감사합니다!
  • 된장kook 2015/02/02 17:09 # 삭제 답글

    제가요 듀얼클로치 종류중 건식과 습식이 뭔지를 몰랐는데 정말 잘 알게 되었네요 정말 감사합니다.
  • 된장kook 2015/02/02 17:09 # 삭제 답글

    제가요 듀얼클로치 종류중 건식과 습식이 뭔지를 몰랐는데 정말 잘 알게 되었네요 정말 감사합니다.
  • Hansik 2015/09/30 07:58 # 삭제 답글

    잘 읽었습니다. 자동차를 사려고 하다가 dct에 대해서 찾아보게 되었습니다.
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