자동차는 가솔린과 엔진, 클러치, 변속장치, 차동장치 그리고 타이어를 가지고 있다. 타이어는 가솔린의 에너지가 자동차의 움직임으로 변환되는 곳이다. 타이어 가속과 제동, 회전, 승차감 그리고 기상조건이 나쁠 때의 자동차의 성능에 아주 큰 영향을 끼친다. 타이어가 자동차에서 중요한 부분이라는 것은 틀림없다.
타이어의 각 부분
타이어에는 많은 부품들이 있는데, 이들은 타이어 제작 기계를 이용해서 조립된다. 비드 다발의 비드는 고무로 코팅된 고강도의 환상형 강철 케이블이다. 타이어가 바퀴 고정 장치에 장착된 상태로 머물러 있게 하는 힘과 타이어가 타이어 장착 기계에 의해서 고정장치에 장착될 때 가해지는 압력을 견딜 수 있는 힘을 준다. 외륜은 파일이라고 부르는 여러 섬유층으로 구성되어 있다. 가장 일반적으로 쓰이는 섬유가닥은 폴리에스터 코드이다. 래디얼 타이어에 있는 코드는 트레드(접지면)에 수직으로 퍼져 있다. 파일은 다른 부분과 접착되고 또 공기를 밀폐시킬 수 있도록 고무로 코팅되어 있다. 타이어 강도는 파일의 수와 관계가 있다. 대부분의 타이어는 두 개의 외륜 파일을 가진 타이어를 사용하는 경우가 많다. 강철 벨트의 레이디얼 타이어에서 강철로 만들어진 벨트는 트레드 밑부분을 가오하하기 위해서 사용된다. 이 벨트는 펑크가 잘나지 않게 하는 역할도 한다. 일부 타이어는 캡 파일을 가지고 있다. 이것은 타이어 안의 모든 부분이 제 위치를 유지할 수 있도록 도와주는 작용을 하는데, 한두 개의 폴리에스터 층으로 이루어져 있다. 이 캡 파일은 모든 타이어에 있는 것은 아니다. 주로 고속용 타이어에서 사용되는데, 고속으로 달리는 자동차에서 타이어의 모든 부분이 제자리를 유지하도록 도와주는 역할을 한다. 사이드월은 타이어의 측면에 안전성을 제공하고 보디 파일을 보호하며 공기가 빠져나가지 못하도록 도와주는 역할을 한다. 코너링 주행 시 측면 안정성을 강화하기 위해서 몇 개의 층을 더 넣을 수 도 있다.
조립에 대하여
타이어를 만드는 기계는 모든 부품들이 정확히 제자리에 있는지를 확인한 다음, 완성치수와 비슷한 크기와 형태로 타이어를 만들게 된다. 이 시점에서 타이어는 필요한 모든 요소들을 갖추고는 있지만 아직까지는 제대로 조립되지 않았고 어떤 표식이나 접지면 무늬도 새겨져 있지 않다. 이것을 그린 타이어라고 부른다. 다음단계에서 타이어는 경화장치에 들어간다. 이 기계는 와플을 굽는 틀과 같은 기능을 가지고 있어서, 필요한 표식과 마찰저항을 위한 무늬를 새겨 넣는다. 또한 열을 이용한 경화과정을 통해서 타이어의 모든 부품들을 한데 접착시킨다. 몇 가지의 마무리 검사단계를 거쳐서 이제 타이어는 도로를 달릴 준비를 마친다. 조립 완료 후 다양한 테스트를 거치게 되는데, 회전 저항, 내구성, 마모 테스트 등이 주로 진행된다. 회전 저항은 타이어가 회전할 때 발생하는 저항력을 측정하는 건데 이게 낮을수록 연비가 좋아지고 차량의 성능도 더 좋아지게 된다. 내구성 테스트에서는 타이어가 극한의 온도나 하중에서도 변형되지 않고 기능을 유지하는지를 본다. 마지막으로 마모 테스트에서는 타이어가 얼마나 오래 사용할 수 있는지를 측정한다. 그리고 최근에는 친환경 타이어도 많이 연구되고 있다. 예를 들어 고무의 일부를 대체할 수 있는 식물성 재료들이나 재생 가능한 원료들을 사용한 타이어가 개발 중이다.
압력 측정이 작동원리
아마도 여러분은 별로 비싸지 않은 펜 크기만 한 타이어 압력 측정기를 가지고 있을 것이다. 이 측정기의 한쪽 끝에는 재미있게 생긴 작은 구체가 다른 쪽에는 올라갔다 내려갔다 하는 눈금자가 달려 있다. 측정기를 사용할 때마다 아마 여러분은 어떻게 이런 물건이 압력을 측정할 수 있는지 조그만 눈금자가 끝으로 튀어나오지 않는 이유는 무엇인지 궁금했을 것이다. 자동차나 자전거 타이어에 바람을 집어넣을 때는 펌프질을 해서 타이어 안의 공기 분자 숫자를 증가시킨다. 여기까지는 크게 신기한 게 없다. 펌프는 단지 일정 부피 속에 많은 공기를 채워 넣는다. 따라서 압력이 증가하는 것이다. 공기는 분자의 충돌을 통해서 타이어나 풍선 같은 용기 내부에 압력을 형성한다. 이때 공기 분자는 용기 내부와 충돌한다. 용기 안에 집어넣는 가스 분자가 많아질수록 더 많은 충돌이 일어나면서 용기의 측면에 가하는 압력도 더 커진다. 압력을 증가시키는 또 다른 방법은 용기 내부의 온도를 높이는 것이다. 분자가 뜨거워지면 움직임도 빨라진다. 압력 측정기의 몸체를 이루는 튜브 안에는 내부를 단단하게 밀폐시키는 작은 피스톤이 있다. 튜뷰의 안쪽은 매끈하게 마무리되어 있고 피스톤은 부드러운 고무로 만들어져 있어서 피스톤과 튜브는 빈틈없이 밀착된다. 튜브 안쪽에는 가벼운 오일이 발라져 있어서 밀폐를 더욱 확실하게 해 준다. 스프링은 피스톤과 튜브의 끝부분 사이에서 튜브 길이만큼 왔다 갔다 한다. 재미있게 생긴 측정기 끝의 구체는 속이 비어있다. 그 입구 쪽을 들여다보면 핀 하나가 고정되어 있고 고무로 된 밀폐용 실을 볼 수 있다. 고무 실은 타이어 밸브의 입술 부분에 압력을 가해서 압력을 측정하는 동안 공기가 새어 나가는 것을 막아주며 핀은 밸브에 있는 밸브핀을 눌러서 공기가 측정기 안으로 들어가게 하는 역할을 한다. 가압된 공기는 피스톤을 밀고 이때 스프링도 뒤로 밀린다. 측정기는 측정할 수 있는 최대 압력이 정해져 있는데, 그것을 60 PSI라고 해보자. 스프링은 이에 맞게 조정되어 있어서 60 PSI의 압력이 들어오면 피스톤을 튜브의 맨 끝으로 움직이게 하고, 30 PSI이면 튜브의 중간쯤으로 피스톤을 밀게 된다. 측정기를 밸브에서 떼어내면 스프링은 즉시 피스톤을 다시 원래의 위치로 돌아가게 한다. 튜브 안에는 눈금이 그려진 막대가 있어서 압력이 얼마인지를 알 수 있다. 이 눈금이 그려진 막대는 피스톤 위에 얹혀 있지만 피스톤과 연결되어 있지는 않다. 피스톤이 움직이면서 눈금 막대를 민다. 피스톤에 가해진 압력이 사라지면 피스톤은 다시 원래 위치로 돌아가지만 이 막대는 최대 위치에서 그대로 남아 압력을 읽을 수 있게 되는 것이다.