86 4.875 종감속 구매와 장착(1/2) – 무기를 선택하세요

<종감속 구매/장착 시리즈>

- 2019/08/03 - [망조가 가득한 모터 라이프] - 86 4.875 종감속 구매와 장착(1/2) – 무기를 선택하세요
- 2019/09/05 - [망조가 가득한 모터 라이프] - 86 4.875 종감속 구매와 장착(2/2) – 무기를 선택하세요

 

+ 안녕하세요,

물욕에 가득 차 있는 김랜덤 입니다.

닝겐의 욕심은 끝이 없고 같은 실수를 반복… 아 아니, 이게 아니지. 여러분, 제가 또 뭘 샀습니다. 집에 뭐가 오고 있을 것 같은 기분이 드는군요.

지금부터 뭘 샀는지 그리고 왜 님이 이걸 사야 하는지 이야기를 풀어보겠습니다. 아휴, 벌써부터 카드값 갚아나갈 생각에 심장이 먹먹 두근두근 하네요

뭐 늘상 그렇듯, 존대는 생략하고 간략히 가도록 하겠습니다. 이제 핑계가 다 떨어져서 이 구문도 적지 말아볼까 생각 중입니다

 

86 4.875 종감속 구매와 장착(1/2) – 무기를 선택하세요

Final Drive Gear 4.875 Ratio for 86(1/2) – Weapon of Choice

 

1. 아조시한테 그게 왜 필요해요?

제가 뭘 샀다고 하면 여기저기서 많이 들려오는 핍박소리다. 그래, 굳이 부인하진 않겠다. 전 저에게 차고 넘치는 것들도 종종 구매하는 편이다.

근데 저는 억울한 게, 이렇게 지르는 물건들은 대개 저 나름대로 매우 많은 고민과 무수한 현실과의 타협을 거친 결과물이기 때문이다. 저는 뭔가가 필요하다는 생각이 들면 시간을 좀 두고 되도록 많이 공부하는 편이다. 그냥 남들이 다 좋대서 무턱대고 지르는 건 제 지갑이 용납할 수 없기 때문에, 자료들을 많이 찾아보고 제 수준과 원하는 방향을 확인해서 필요보다 약간 상위 티어로 목표를 맞춘다. 그럴 일은 희박하지만 혹시나 제 실력이나 수준이 올라갈 수도 있기 때문에… 그리고 꼭 그럴 필요가 없는 것을 제외하면 성능에는 마진이 있는 편이 좀 더 마음이 편해서이기도 하다. 아 물론 램과 돈은 많으면 많을수록 좋다

물론 필요 없다고 말하는 사람들은 저의 경제적 은인도 나름의 경험과 이유가 있기 때문에 그렇게 얘기하는 것일 테지만, 이런 고민을 거친 후 지른 물건 중 후회되는 경우는 거의 없었다. 도리어 좀 더 윗등급으로 살 걸 그랬나 하는 경우가 종종 있었지.

어쨌든, 이번에 지른 물건도 사실은 엄청난 고뇌의 결과물이었다는 얘기를 하고 싶었다. 졸렬한 변명 잘 들었습니다

 

2. 힘… 더 많은 힘…!

저는 힘을 원한다. 크킄…힘을 원하는가? 일상 주행에서는 물론이고 드리프트를 할 때나 신호 걸렸을 때 정지선에서 출발했는데 옆에 있는 택시한테 따였을 때에도 토크가 항상 아쉬웠다.

2019년 현재 수많은 선현들이 개척에 나서신 결과, 86의 힘을 비약적으로 상승시킬 수 있는 방법은 두 가지가 있다. 첫 번째는 슈퍼 차저, 두 번째는 터보다. 둘 다 뭔가를 단다는 부분에서 공통점이 있다 이 두 전통적인 과급기는 시장에서 폭발적인 인기를 구가하고 있으며, 내로라 하는 유명 제조사들에서 나온, 마치 순정 부품처럼 꽂으면 착착 들어가는 볼트온 키트도 있다. 그리고 그 효과로 말할 것 같으면… 사실 제가 타보질 못해서 뭐라 말하지 못하겠는데, 대충 다이노 그래프로 보는 성능의 향상은 매우 폭발적이다.

하지만 이 방법들의 단점은 너무나도 명확한데, 일단 이 시스템 자체가 비싸다. 게다가 복잡한 시스템인만큼 설치 공임도 막대하며, 하드웨어에 적합한 반응성을 보이도록 연료 분사 시스템을 건드려줘야 하기 때문에 ECU에도 손을 대야 한다. 이렇게 가격은 점점 우주로

그렇다면 더 적은 돈으로 조금이나마 출력 향상과 같은 효과를 볼 수 있는 방법은? 여기서 등장하는 것이 바로 종감속 기어Final Drive Gear다. 자동차의 구조상 가장 마지막 동력 전달부에 위치하는 이 종감속 기어라는 것은….하면서 종감속에 대한 썰을 좌르르 풀면 제가 좀 멋있어 보이겠지만, 제 지식 선에서는 이에 대한 개념을 이해하기도 벅차기 때문에 행여나 쪽팔릴 짓은 그만 두고 모두의 지적 능력을 모아 만든 위키의 링크로 대신하도록 하자. 여러분, 힘들거나 복잡한 것은 이렇게 외주를 주면 된다. 김우중 회장님, 보고 계신가요?

https://www.uniquecarsandparts.com.au/how_it_works_final_drive_unit

https://namu.wiki/w/%EC%A2%85%EA%B0%90%EC%86%8D%EC%9E%A5%EC%B9%98

링크를 읽기 귀찮으신 분들을 위한 한 줄 요약 아 명쾌함 오졌다:

“더 많은 톱니바퀴 수 = 더 많은 힘(토크) ⇔ (각 단별)최고 속도의 저하”

이를 상세히 설명하기 위해서는 중고등학교 수준의 물리학 지식이 필요하나, 다 까먹은 관계로 모두가 알고 있거나 정말 간단히 검색하면 나올 수 있는 내용들이기에 생략하도록 하겠다. 섬세한 회피 스킬

 

3. 비율에 대해 Araboja

일단 그 핵심 부품인 링Ring&피니언Pinion 기어는 이렇게 생겼다

종감속 기어를 지르기로 진행하기로 마음먹었으면 그 다음은 어떤 기어비Gear Ratio의 종감속 기어를 장착할지를 결정해야 한다. 이 기어 비율은 차량의 주행 특성에 직접적인 영향을 미치므로 매우 신중히 접근해야 한다…라고 뭔가 아는 것 처럼 얘기를 시작했지만, 저는 이 영역에 대한 도메인 지식이 없기에 여기저기서 주워들은 내용들로 지면을 채워보겠다.

1) 수동Manual Transmission 기준 86의 순정 기어/종감속 기어비 

86 수동 모델 기준으로 전기형과 후기형의 종감속 기어비와 각 기어 단별 기어비

먼저 순정 종감속 기어비를 알아야 한다. 최초에 발매된 86(전기형)의 종감속 기어비는 4.1이었다. 그런데 이후 페이스리프트를 거치며 여러가지가 변경된 후기형 모델에서는 종감속 기어비가 4.3으로 바꼈다. 실질적인 출력 향상과 더불어 체감되는 힘의 상향을 위한 조치였던 듯 하다.

하지만 한국에 발매된 86의 경우, 많은 사람들이 발표와 함께 열광하던 페이스리프트 모델의 특징적인 개수 부분이 상당부분 적용되지 않아 실망을 자아냈다. 예를 들면 붉은 영덕 대게신규 설계된 빠알간 인테이크 매니폴더라던가, 개선된 과자통흡기 박스라던가, 변경된 튼실한 송이버섯과 프리스비종감속 기어라던가. 구동계 변경으로 인한 재인증이 필요하다 해도, 가격도 인상됐는데 너무한 처사가 아닌가 하는 아쉬움이 든다. 뭐, 이미 지난 일이라 한탄은 여기까지 하고.

뭐 그나마 다행이라면 기어비는 그대로라는 점일까. 그리고 TRD에선 변경된 1단과 2단을 내놓는데…

 

2) 기어비, 종감속 기어비, 휠 지름, RPM의 상관관계

종감속 기어를 변경했을 때 영향을 받는 것 중 가장 가시적인 부분은 각 기어 단별 RPM별 속도의 변화일 것이다. 여기서 우리는 약간의 산수를 해야 하는데 너무 싫다 웹을 조금만 뒤지면 친절하게 자동으로 계산해주는 곳들이 있으니 참고하면 좋다. 제가 찾아본 곳들 중에서는 M팩토리의 것이 그나마 조정의 여지가 많아 링크를 걸어둔다. 여기서 각 단별 최고 속도와 변속 시점을 볼 수 있다.

http://www.teammfactory.com/calculator

하지만 각 RPM별 속도를 눈으로 확인하고 싶다면, 좋다. 산수를 시작하자. 으앙 시러 잘 찾아보면 웹의 어딘가에 이걸 표로 출력해주는 사이트가 있을 것이고 저도 봤지만, 다시 찾기 귀찮아서 원리와 구조를 이해하는 것이 바람직하므로 직접 계산하는 방법을 익혀보도록 하자.

우선 기본적인 공식은 다음과 같다.

특정 RPM에서 현재 기어 단과 종감속 기어비를 고려한 이론상의 최고 속도 산정식

와씨 복잡하다 차근차근히 설명해보도록 하겠다.

먼저 우리가 구하고자 하는 것은 시속(km/h)이기 때문에 RPM(Revolution Per Minuit)을 RPH(Revolution Per Hour)로 바꿔줄 필요가 있다. 1시간은 60분이므로 RPM 수치에 60분을 곱해주자. 이것은 기어를 거치지 않은 엔진의 시간당 실제 회전 수다.

엔진은 기어를 거쳐 구동축, 그리고 바퀴로 나선력회전을 전달한다. 변속기 각 단의 기어는 각기 다른 상황에서 서로 다른 힘 특성을 내기 위해 비율이 다른데, 이게 바로 기어비다. 쉽게 말해서, 86의 1단의 기어비는 3.626 이므로, 엔진이 3.626번 회전해야 1단 기어와 연결된 프로펠러 샤프트가 한바퀴 돌아간다. 그리고 바퀴가 연결된 구동축을 한바퀴 돌리기 위해서는 이 프로펠러 샤프트가 종감속 기어의 비율인 4.1회전 만큼 돌아줄 필요가 있다. 즉, 1단에서 바퀴와 연결된 구동축을 한바퀴 돌리기 위해서 엔진은 1단의 기어비와 종감속 기어비를 곱한 값인 14.867회전 만큼 돌아야 한다. 제 머리가 돌 것 같다 그러므로 시간당 구동축이 몇 번 회전 했는지를 구하기 위해서는 앞에서 구한 엔진의 시간당 회전 수를 두 기어비의 곱으로 나눠주면 된다.

차는 구동축만 돌아간다고 앞으로 가는 물건이 아니기 때문에 이 회전 수에 타이어의 둘레를 곱해주면, 해당 RPM에서의 최고 속도를 구할 수 있다. 단, 우리가 보통 타이어의 둘레를 구할 때는 mm단위를 쓰기 때문에 까먹지 말고 이를 km단위로 환산해주도록 하자. 이걸 잊으면 자동차가 아닌 것의 속도를 보게 될 것이다.

여기서 알 수 있는 것은 기어비가 변하면 각 RPM 시점에서의 속도도 변한다는 점이다. 그건 굳이 계산 안해도 알 수 있는데

 

3) 실질적인 변화는 무엇인가?

이번엔 위에서처럼 말을 길게 풀어 쓰는 고문을 하지 않고 직접적으로 확인할 수 있는 표를 준비했다. 등짝을 아래를 확인해보자. 보기 편하다고는 하지 않았다

종감속 기어 비율 변화에 따른, 각 기어 단/RPM별 이론상의 최고 속도 표

여기서 확인/추측할 수 있는 것은 아래와 같다.

①     종감속 기어비가 높아질수록(=기어가 짧아질수록) 순정(4.1 종감속)과 대비하여 각 단별 이론상의 최고 속도는 줄어든다
         A.      (추정) 줄어든 최고 속도와 반비례하여 특정 비율로 토크는 증가한다
         B.      기어비가 짧아진(=톱니바퀴의 수가 늘어난)만큼 각 단에서의 적정 변속 시점은 훨씬 앞당겨진다

②     순정(4.1 종감속)과 같은 속도를 내기 위해서는 순정 상태에 비해 더 높은 RPM을 써야 한다
         A.      RPM을 더 쓰는 만큼 동일 속도에서 연비는 저하된다
         B.      연비 저하는 특히 고속/고 RPM으로 갈수록 심화되나, 운전자의 변속 습관에 따라 다를 수 있지만
                  저 RPM에서는 순정 상태(4.1 종감속)와 거의 비슷하다

조심스레 추측이라는 표현을 사용하긴 했지만, 사실상 거의 맞는 내용이라고 보면 될 듯 하다.

추가로 확인이 필요한 부분은 토크의 변화인데, 이 부분은 계산하기가 매우 어려운 듯 하다. 계산식에 대입하기 위해 필요한 자료들도 많고, 대개의 경우 그런 자료들은 기밀에 속하며, 구하더라도 변수를 고려한 매우 복잡한 과정을 거친다고 한다. 애초에 종감속 기어를 변경하고자 한 목적이 힘의 증량이기 때문에 저도 명확한 토크의 변화를 확인하고 싶어서 백방으로 찾아봤지만 이건 비전공자가 손 댈 수 있는 영역이 아니더라. 오죽하면 변속기 연구원인 본인 지인에게 문의했을 때 돌아온 답변이, “그냥 꽂고 나서 다이노 돌려보는 게 제일 편하다” 였겠는가…

믿지 못하겠다는 분들을 위해 위키피디아의 기어 비율 항목 링크를 첨부한다. 같이 죽자

https://en.wikipedia.org/wiki/Gear_train

그나마 FT86포럼에서 찾은 오오 갓양덕 오오 확인되지 않은 정보로는, 4.875 비율의 종감속 기준으로 토크의 향상율은 0-16km/h 까지 약 19%, 16-97km/h 까지는 평균적으로 약 8%, 그 위로는 거의 무시해도 괜찮을 정도인 평균 약 1% 라고 한다. “평균”이라고 한 것과 속도 기준으로 토크 변화를 나열했다는 점에서 어느 정도의 편차는 고려 해야겠지만, 다이노 그래프까지 첨부되어 있는 자료이니 어느 정도 신뢰해도 좋지 않을까 싶다.

4.1과 4.875 종감속 장착 시, 자연흡기 상태의 Stage1에서 각 단 별 토크&마력 변화 그래프

그러면 이 그래프를 기준으로 각 단별 최고 속도의 감소와 토크의 증가는 반비례한다는 사실을 함께 고려해볼 때, 각 단의 기어비를 기준으로 유추하면 아래 표와 같은 결론을 내릴 수 있지 않을까 싶다. 이하 내용은 제 멋대로 추측한 것이니 틀릴 가능성이 농후하며, 그냥 이럴 수 있다 정도로만 생각하면 될 듯 하다.

 

다시 한 번 말하지만 이는 정확한 자료가 아니므로 그냥 참고 정도만 할 것을 권한다.

 

4. 어느 비율을 선택할 것인가?

어떤 비율의 종감속 기어를 선택할 것인가? 이제 본격적으로 고민할 때가 됐다. 종감속 기어는 장착 과정이 매우 복잡하고 차의 동력 특성에 매우 크고 즉각적인 변화를 주는 부품이기에, 그리고 무엇보다도 설치 공임도 비싸고 부품도 매우 비싸므로 본인의 목적을 확실히 하고 적합한 것을 선택하는 것이 바람직하다. 뭐 안 그런 게 있겠냐마는…

갈등이 매우 길었는데, 제 고민은 4.556 à 4.44 à 4.67 à 4.875 순이었다. 이 고민의 과정에 대해 알아보자. 별로 알고 싶지 않다는 표정은 짓지 말아주세요

 

 

1) 4.556: 적절 한 것 같은 느낌이었으나

제가 종감속 기어를 바꾸고자 했던 이유는 힘이었기 때문에, 가장 유명한 4.556 종감속 기어를 선택하려 했었다. 당시 한국 최대의 86 차종 관련 커뮤니티인 86동에서 가장 많은 이야기가 나왔던 비율이 4.3과 4.556 비율이어서 제가 제일 처음 접한 종감속 관련 정보였기 때문이기도 하다. 장착 후기를 들어보면 확실히 바꿨다는 점을 느끼고 싶으면 4.3은 밋밋하고 4.556 정도는 가야 한다는 의견이 대세이기도 했고. 이론상 동일 RPM에서의 속도 저하율이 90%로 딱 맞아 떨어지는 것도 한 몫 했다 속이 시원한 숫자였는데

그런데 사람들이 공통적으로 토로하는 것이 바로 너무 짧아진 기어비로 인해 잦아진 변속으로 인한 불편함 이었다. 기어 톱니바퀴를 11.2%나 늘여 놓은 만큼 변속 시점이 짧아진다고 생각하면 될 듯 하다.

더불어 연비 문제도 저를 주저하게 만드는 원인이었다. 지금의 선택을 보고도 이런 말을 할 자격이 있나? 저는 데일리로 86을 이용하는 소시민이기 때문에, 평균적으로 더 높은 RPM을 사용해서 연비가 낮아진다는 것이 매우 큰 두려움이었기 때문이다.

결국 저는 현실과의 적절한 타협점을 찾아보기로 한다.

 

2) 4.44: 타협점이라고 생각했으나 너무 밋밋했다

2016년 F/L 모델(MY2017)에서 한국 출시 모델에는 반영되지 않아 많은 이들을 빡치게 만들었던 4.3 비율의 종감속 기어가 정식으로 채택 되었으므로 제조사가 생각하는 가장 적절한 비율일 것이라는 암묵적인 동의가 있지만, 저는 좀 더 드라마틱한 변화를 원했기 때문에 4.3 비율은 고려의 대상이 아니었다.

하지만 저는 더 높은 비율의 종감속 기어로 가기에는 연비 저하가 무서운 쫄보였기 때문에 좀 망설여지던 게 있던 참이었다. 아 대체 어쩌라고

이렇게 갈등하던 중 혹시나 해서 찾아보니 4.3과 4.556의 중간인 4.44 비율이 있었다. 오, 이게 딱인 것 같았다.

 

3) 4.67: 애매할 바에야 차라리 좀 더 가자

이렇게 4.44로 마음이 기운 후 고민은 끝났다고 착각 생각했는데 그게 아니었다.

이쯤 되어서 저는 각 단별 이니셜 토크가 궁금해지기 시작했는데, 전술한 대로 종감속 기어비와 토크의 상관관계에 대한 정확한 데이터나 그래프는 존재하지 않는듯 했다. 정말 제가 얼마나 많은 시간을 범람하는 온갖 그래프들의 홍수 속에서 보냈는지 모르실 것이다… 마치 제가 과급기를 달고 다이노를 돌려본 것 같은 기분이다. 와씨 근데 사람들 돈 많네 터보 슈퍼차저 올린 사람 왜케 많음

그러다가 각 기어별/RPM별 이론상 최고 속도나 계산해보자 하고 상술한 공식을 사용하여 표를 만들어 비교해봤는데, 왠지 꺼림칙하던 현격한 최고속도 저하 부분을 보며 문득 이런 생각이 들었다. 제가 실제로 이 정도의 속도를 쓰는 경우가 많았던가?

예를 들어 6단으로 7,400RPM까지 돌렸을 때, 순정 상태(4.1 종감속 기어)에서는 277km/h이 나오지만 4.556 종감속에서는 250km/h가 나온다. 무려 한강 자라니 표준 순항 속도인 27km/h의 최고속도 저하가 발생하긴 하는데, 우리가 200km/h를 넘기는 경우가 많은가? 아니 빈도를 떠나서 애초에 불법이다

애초에 저는 드리프트 할 때 실력이 힘이 모자람이 아쉬워 종감속을 하려 했었다. 빠르게 달리는 것은 제 영역이 아니다. 더불어 연비 문제야, 애초에 낮은 단에서 고 RPM을 쓰며 해당 속도를 유지할 게 아니라 그냥 쉬프트 업 하면 되는 문제 아닐까? 솔로몬 오졌다

이렇게 저를 구속하던 멍청함이 요건이 두 가지나 해소됐다. 이제 아무도 저를 막을 순 없으셈ㅋ 기왕 높이는 거 조금 더 높은 비율로 가보면 어떨까?

 

4) 4.875: 어차피 여기까지 온 거, 기왕이면…

…에서 끝날 줄 알았지만 인간의 욕심은 끝이 없다.

아마도 86 관련 커뮤니티에서 가장 심후한 덕력과 막대한 자료를 자랑하는 갓서양 포럼인 FT86Club에서 관련 자료를 찾다 보니, 수동 변속기에서 4.556 종감속도 일상생활에서 충분히 사용할 만 하다는 얘기들이 꽤 많더라. 물론 주관이 들어간 부분임을 감안해야겠지만, 상당히 고무적인 글타래였다.

반대로 5.125 비율의 종감속 기어에 대해서는, 수동보다 각 단별 기어가 조금 더 긴 자동 변속기 모델들에서도 사용이 주저된다는 이야기들이 꽤 보였다. 그러면 기어비가 짧은 수동 변속기 모델에서는 말 할 것도 없다는 생각이 들며 저의 상한선은 5.125가 되었다. 귀가 얇은 건지 단순한 건지 둘 다인 건지

그래서 절충이 되는 4.78 정도의 종감속 판매처를 찾아보다가, 이 변태적인 비율의 종감속 기어는 생산하는 곳도 매우 드물고 검증도 되지 않은 듯 하여 사실은 귀찮고 돈이 모자라서 기왕 이렇게 된 거 안전하게 순정 OEM 대체품들을 모델로 해서 깎은 4.875 비율로 결정하게 됐다. 더 많은 힘에 대한 갈망도 한 몫 했고, 어차피 저는 요즘 연애를 안해서 장거리 뛸 일이 많지 않아 고속 크루징 연비도 크게 신경 쓰지 않아도 되는 상황이었기 때문이다. 아 핑계가 너무 좋아요

4.1과 4.875 종감속 장착 시, 동일 속도 밴드의 이동을 보여주는 표. 2,000RPM대에서는 약 500, 5,000RPM 이상에서는 약 1,000 RPM 정도를 더 써야 한다

 자, 이렇게 기나긴 고뇌의 과정을 거쳐 제가 장착할 종감속 기어의 비율을 결정했다. 시운전도 해보지 않고 순전히 신뢰성 떨어지는 서류상의 자료와 억측과 직관으로만 된 선택이라 좀 불안하긴 하다. 이 아이템이 나중에 중고 장터에 올라가는 사태가 벌어지지 않기를 바랄 뿐이다. 인간은 적응의 동물이니 어떻게든 되려나?