[아롱 테크] 겨울철에 더 요긴한 '와이퍼' 단순한 줄 알았는데 의외로 복잡

자동차 와이퍼는 빗물 제거뿐 아니라 일상적인 때는 물론 겨울 눈길에서 발생하는 각종 오염물 제거에도 꼭 필요한 안전사양이다.

[오토헤럴드=김아롱 칼럼니스트] 자동차 와이퍼 시스템은 비나 눈이 내리는 악천후 때 빗물이나 눈을 제거해 줍니다. 뿐만 아니라 평상시에도 각종 벌레나, 먼지, 서리, 주변 차량에서 튄 물기 등 다양한 이물질을 제거해 운전자 시야를 확보해 주는 중요한 안전사양 중 하나입니다.  

우리 눈에 보이는 와이퍼 시스템은 자동차 앞유리(윈드실드)에 묻은 이물질을 제거해 주는 와이퍼 블레이드와 블레이드가 부착되는 와이퍼 암 그리고 워셔액을 뿜어주는 워셔액 분사노즐이 전부입니다. 그러나 윈드실드 아래쪽에는 와이퍼 암을 움직여 주는 링키지와 링키지를 구동시키는 와이퍼 모터 등 10여개 이상의 부품이 함께 작동합니다. 

흔히 와이퍼라고 부르는 와이퍼 블레이드는 시스템에서 가장 눈에 띄는 부분으로 고무나 실리콘 재질로 만들어지며 와이퍼 암에 부착되어 이리저리 움직이며 앞 유리에 묻은 각종 이물질을 제거해 주는 역할을 합니다. 

와이퍼 암은 와이퍼 블레이드를 연결해 블레이드가 앞 유리를 쓸어내는 동작을 담당하며, 다른 한쪽은 와이퍼 모터에 연결되어 있습니다. 와이퍼 모터는 와이퍼 암과 블레이드를 구동하는 전기모터로 와이퍼 블레이드를 앞뒤로 움직이는 데 필요한 동력을 제공합니다.

이러한 와이퍼 모터는 와이퍼 스위치로부터 신호를 받아 와이퍼 이동 속도와 타이밍을 결정합니다. 그리고 링키지라고 불리는 연결막대는 와이퍼 암과 모터를 연결해 주는 기구학적 시스템으로 모터의 회전운동을 와이퍼 블레이드가 좌우로 움직이는 선형운동으로 변환시켜 주는 역할을 하지요.

스티어링 컬럼에 장착되어 있는 와이퍼 스위치는 와이퍼 시스템을 켜고 끄고, 속도를 조정하고, 워셔액 분사 등과 같은 기능을 활성화해 와이퍼 시스템을 제어합니다. 워셔액을 보관하는 저장탱크 내부에는 워셔액에 압력을 가해 이를 호스를 통해 후드나 와이퍼 암에 있는 워셔 노즐로 보내주는 워셔액 펌프가 내장되어 있습니다. 

워셔 노즐은 후드나 와이퍼 암에 위치한 작은 분무기로 워셔액을 미세한 안개형태로 분무해 와이퍼 블레이드가 앞 유리에 묻은 이물질을 쉽게 제거할 수 있도록 해 줍니다.

또한 와이퍼 시스템은 작동방식에 따라 여러가지 형태로 구분되는데 일반적으로 두 개의 와이퍼 블레이드가 같은 방향으로 움직이는 탠덤방식이 가장 많이 사용되고 있습니다. 일부 차종의 경우 하나의 와이퍼 블레이드로 전체 앞 유리를 닦는 싱글 암 와이퍼 시스템이나 와이퍼 블레이드가 반대방향, 즉 와이퍼가 앞 유리창(윈드쉴드) 바깥쪽으로 좌우로 펼쳐지는 버터플라이 방식(오버랩 타입이라고도 합니다)을 적용하고 있기도 합니다.

이밖에 버스에서 주로 사용되는 팬더식은 윈드실드 중앙에서 바깥쪽으로 작동되는 방식이며, 대형 트럭의 경우 3개의 와이퍼 블레이드를 적용하는 경우도 있습니다.

가장 많이 사용되고 있는 탠덤방식의 경우 와이퍼 암의 회전축(피벗)의 간격을 좁을수록 고속에서 닦임성능이 좋아지는 특성이 있는데 예전에는 좌우(운전석과 조수석) 블레이드의 길이가 같았지만 최근에는 좌측(운전석) 블레이드가 길고 우측(조수석) 길이가 짧은 것이 특징입니다.

또한 고속주행시 공기저항을 줄이고 외관디자인을 고급스럽게 하기위해 와이퍼 블레이드와 워셔액 분출구를 엔진룸 후드 아래쪽에 설치한 히든 타입 워셔 및 와이퍼를 적용하고 있는 추세입니다.

이러한 와이퍼시스템은 앞 유리창의 곡률이나 각도, 형상 등에 따라 자동차를 설계할 때부터 와이퍼 시스템의 작동방식과 구조는 물론 와이퍼 암과 블레이드의 구조까지 최적으로 설계되고 있습니다. 

한편 와이퍼 시스템은 이미 1900년대 초에 발명되어 1916년 포드의 모델 T 이후 모든 자동차에 기본 장착되고 있을만큼 생각보다 긴 역사를 가지고 있지만, 의외로 운전자들이 관리를 소홀히 하는 부품 중 하나입니다.

악천후 주행 때 안전한 시야확보를 위해서는 와이퍼 블레이드의 마모상태나, 워셔액의 용량상태, 워셔노즐의 막힘 등을 수시로 점검해야 합니다. 특히 와이퍼의 교환주기는 물 끌림 현상이나 채터링 현상이 발생하면 가급적 빨리 교환해 주는 것이 좋으며 적어도 6개월에 한 번은 교환하는 것이 바람직하다는 것이 전문가들의 설명입니다. 

자동차 정비사들 또한 일반적으로 일년에 한번 내지 두 번정도 교환해 주는 것이 바람직하며, 일부 주행거리가 긴 운전자의 경우 서너번씩 교환하는 경우도 많다고 귀띔합니다. 또한 서리가 자주끼는 겨울철에 와이퍼를 교환할 경우 와이퍼의 내구성이 떨어지므로 가급적 봄이나 여름철에 교환하는 것이 좋다고 말합니다.   

참고로 와이퍼 블레이드는 프레임의 형상이나 블레이드의 재질 및 경도, 형상, 압력분포 등에 따라 성능과 내구성 등이 차이를 보이고 있습니다. 

와이퍼 블레이드가 와이퍼 암과 연결되는 클립부분의 형상과 와이퍼의 몸체가 되는 프레임의 모양에 따라서도 여러가지로 구분되는데요, 우선 클립부문은 U자(또는 C자) 모양의 U-클립이 가장 많이 사용되고 있습니다.

일부 국산차나 수입차, 수출형 차의 경우 다양한 형태의 멀티클립(M형, T형 등)이 적용되고 있습니다. 따라서 와이퍼를 선택할 경우에는 자신의 차에 적용된 클립 형상을 정확히 알고 있어야 합니다.

와이퍼 블레이드를 고정해 주는 프레임은 크게 세 가지로 일반형(프레임방식 또는 힌지타입)이 가장 많이 사용되고 있지만 최근에는 프레임이 없는 플랫 타입(프레임리스) 와이퍼 블레이드나 하이브리드 타입(관절형) 와이퍼 블레이드가 적용되고 있는 추세입니다.

플랫타입 와이퍼블레이드는 작동소음이 크고 힌지(지지점) 부분의 블레이드 마모가 빨라 와이퍼 작동 시 채터링(떨림) 현상이 발생하는 일반형 프레임 블레이드의 단점을 보완한 것으로 프레임이 없기 때문에 높이가 낮아 시계확보가 뛰어납니다.

또 구조물간 이음부분이 없어 마찰과 소음이 적고 윈드실드의 곡면에 관계없이 압력분포가 고르기 때문에 고속주행 시 성능이 뛰어난 것이 특징입니다. 또한 와이퍼 블레이드만 손쉽게 교환할 수 있는 리필용 블레이드 사용이 가능해 반영구적으로 사용할 수 있습니다. 그러나 플랫와이퍼는 오래 사용할 경우 와이퍼 끝단부분에서 물 끌림 현상이 발생하는 것이 단점으로 꼽힙니다.

요즘 많이 사용하는 하이브리드 타입 와이퍼 블레이드는 프레임 타입과 플랫 타입 와이퍼 블레이드의 장점을 결합한 것이 특징입니다. 외관이 고급스러울 뿐 아니라 밀착력이 우수해 고속주행 시 뛰어난 장점이 있지요.

또 최근에는 고속에서 와이퍼가 들뜨지 않고 최적의 밀착력을 유지하기 위해 하이브리드 와이퍼에 윙을 설치한 제품들도 출시되고 있습니다. 이외에도 블레이드의 재질도 천연고무나 클로로플랜 합성고무는 발포고무, 실리카 고무 등 다양한 재질이 사용되고 있으며, 탄소성분인 그라파이트나 나노코팅 등을 통해 유리와의 마찰력을 줄이고 닦임성능 개선 및 내구성을 향상시킨 제품들도 있습니다.

김아롱 칼럼니스트/[email protected]