아우디 A6 3.0 TFSI 차량입니다. 고속주행 중 브레이크를 밟으면 규칙적인 진동이 발생하여 점검결과 디스크로터의 열변형에 의한 것으로 진단되었으며, 디스크로터 또한 한계치를 상회하는 수준의 마모도를 보여 신품으로 교체하는 케이스 입니다. 또한 날씨가 춥거나 습할 때 브레이크 패드에서 끽끽거리는 소리가 발생하여 패드 역시 신품으로 교체합니다.
두번째로, 회전시 발생하는 드드득 거리는 콰트로 채터링 노이즈가 최근 평소보다 심하게 올라오기 시작하여, 토센방식의 트랜스퍼케이스 오일을 교체하기로 합니다. 그 동안 다른 구동계 오일은 교체이력이 있으나, 트랜스퍼케이스 오일만 교체한 적이 없다고 하십니다.
브레이크패드(하겐 세라믹), 디스크로터(브램보) 교환
준비한 신품 부품들입니다. 디스크로터의 경우 브램보사에서 제작하는 제품으로, 아우디 등 여러 신차 생산라인에 부품을 공급하는 업체이기도 합니다. 믿을만한 제조사, 그리고 열변형에 강하고 띄어난 제동성능으로 인기가 높은 제품입니다.
유럽태생의 차량은 메탈릭 계열의 패드를 순정패드로 사용하고 있습니다. 환경오염 발생을 최소화 하고, 초기 물림에 대한 응답성은 소폭 뛰어날 수 있어도 로터 공격성도 높고 내열성 면에서도 대체적으로 분리합니다. 그리고 결정적으로 발생되는 분진이 메탈재질이기 때문에 극성을 띄면서 휠에 부착이 잘 되어, 바퀴의 오염 진행이 매우 빠릅니다. 간헐적으로 발생하는 냉간 시 쇠긁히는 소음과 빠른 마모는 덤입니다.
그래서 세라믹 제질의 패드, 하겐을 준비했습니다. 상신브레이크의 수입차 전용 브랜드입니다. 상신브레이크는 국내 제작사 출고시 장착되는 패드를 납품하는 업체 중 하나이며, 대한민국 브레이크 패드 시장점유율 1위인 만큼 품질은 확실합니다.
하지만 단점으로는 초고속 주행시, 또는 과격한 주행이 반복될 때 초기에 물리는 (meeting point) 감각이 살짝 부드러울 수 있습니다만, 90% 이상의 운전자들은 느끼기 힘든 차이입니다.
아우디 차량들은 유독 디스크로터 고착이 심합니다. 단번에 쉽게 빠지는 차량을 본적이 없는 것 같습니다. 그래도 약간의 요령과 노하우로 비교적 빠르고 안전하게 탈거하고 있습니다.
탈거된 부품들 입니다. 후륜의 경우 디스크 상태나 마모도가 양호하여, 소음이 발생되는 브레이크 패드만 교체 됩니다.
전면디스크 로터는 마모도 상당하지만 손으로 만져보아도 울퉁불퉁 할 정도로 상태가 좋지 못 합니다. 패드는 잠깐의 시운전 동안인데도 챙피할 정도로 끽끽거리는 소음이 심해 잔여량은 괜찮은 편이지만 과감하게 교체합니다. 또한 기존에 이상마모된 디스크로터에 맞춰 마모된 패드를 신품 디스크로터에 재사용시 신품 로터에 이상 마모를 다시 초래할 수 도 있거든요. 그래서 보통 디스크로터 교체가 필요한 경우 패드 교환주기에 맞춰 함께 교환하는 경우가 대부분이긴 합니다만, 해당 차량처럼 패드가 소음을 발생시키거나 문제가 있는경우, 과감하게 버리고 새로 장착하기도 합니다.
디스크로터 장착 후 캘리퍼 고정 볼트를 토크렌치를 사용하여 토크체결합니다.
필요한 곳에 내열 구리스를 바른 신품 브레이크패드를 장착합니다, 가이드 볼트에는 나사풀림방지제를 도포 후 토크체결합니다.
마지막으로 휠을 체결합니다. 휠 볼트 역시 귀찮아도 꼭 토크체결하고요.
완성되었습니다. 사실 외관적으로는 바뀌는 부분은 없습니다만, 시운전을 통해 소음이 깨끗히 사라지고 고속제동 떨림도 없는 것을 확인합니다.
트랜스퍼케이스 오일 교환
다음은 트랜스퍼케이스 오일 및 전륜 디퍼런셜 오일 교체입니다. 여지껏 타 업체에서 미션오일과 리어 디퍼런셜만 계속 교환해 오셨다고 하셔서 트랜스퍼케이스와 프론트디퍼런셜 오일을 출고 후 처음 교체하는 사례입니다.
구동계 오일의 종류
트랜스퍼케이스에서는 각륜으로 최적의 출력을 배분하여 보내는 역할을 하게되고요. 트랜스퍼케이스에서 각 륜으로 배분된 출력은 각륜의 디퍼런셜로 전달이 됩니다. 각 디퍼런셜은 해당륜에 좌우로 파워를 배분하며 회전 및 요철등에 의한 좌우 륜의 회전차를 보상하는 기능도 합니다.
참고로 해당차량의 경우 실제 전륜 디퍼런셜의 하우징과 트랜스퍼케이스에서 전륜으로 동력을 전달하는 샤프트 하우징은 변속기 하우징과 한몸이기 때문에 얼핏보면 전륜 디퍼런셜이 변속기에 내장되어 변속기 오일을 공유하고 있는 것으로 보일 수 있으나 하우징만 공유할 뿐 실재 내부는 위 실차 사진에서 보는 것과 같이 각각 분리된 별도의 독립적 유닛들입니다.
이렇게 동력이 전달되고 이어지는 모든 파츠에는 각각 목적이나 환경에 맞은 오일이 충진되어 있으며 이 또한 일정 기간 이 후에는 교체가 필요한 소모품입니다.
트랜스퍼케이스(토센방식)
트랜스퍼 케이스는 변속기를 통해 출력되는 동력을 가장 먼저 받아 전/후로 힘을 배분해주는 장치입니다. 평소(디폴트 세팅) 주행 환경에서는 후륜에 60% 전륜에 40%를 배분합니다. 해당식은 기계식인 반면, 요즘 대부분의 차량에는 전자식이 사용되는데요, 전자식의 경우 슬립이 발생하면 각륜의 휠센서들이 바퀴 회전수의 변화를 통해 이를 감지하고 ECU에서 파워배분을 계산한 후 적절한 동력을 각 륜으로 보내기 위해 전자로 제어되는 유체식 클러치를 사용하여 출력을 배분합니다. 전자 제어 방식의 경우 인위적으로 한쪽 동력을 완전히 끊어 연비주행을 유도할 수도 있고 무게도 가볍습니다. 하지만 원리부터가 이미 슬립이 발생한 이 후 이를 감지하여 조치를 취하는 방식이기 때문에 불과 수백분의 1초라도 순간적인 랙이 발생될 수 밖에 없으며 매우 짧은 순간 동안 만이라도 접지를 잃은 차량은 원상복구가 어렵거나 회복하는 동안 거동이 불안정해지는 단점이 있습니다.
반면 기계식 콰트로는 애초에 슬립을 허용하지 않는 방식으로, 기본 원리는 일반적인 디퍼렌셜을 세로로 배치했다고 생각하면 이해가 빠르실 겁니다. 유압식 처럼 이미 미끄럼이 발생한 이 후, 연산을 통해 해당 바퀴로 출력을 주거나 빼는게 아니라, 디펄렌셜과 같이 해당 륜에 걸리는 부하에 따라 나머지 륜에 분배되는 파워가 연속적으로 즉시 변화하기 대문에 애당초 물리적 혹은 타이어의 한계를 벗어나지만 않는 다면 슬립을 절 때 허용할 수 없는 구조 입니다. 또한 전륜 또는 후륜 한쪽만 과도하게 회전하게 되어 내부 프릭션플레이트와 웜기어 간 자체 마찰이 설계된 범위 이상 발생하게 되면, LSD(Limit Slip differential)가 구연되어, 한쪽 륜이 완전히 접지를 잃어도 험로 탈출이 가능합니다. 다만 시스템이 크고 무게가 무겁고(그래도 다행이 차량의 최하단 중심에 무게를 가중) 연비주행에 유리하도록 한쪽륜에 동력을 완전히 차단하여 2륜 구동과 같이 주행할 수 있는 환경을 만들 수 없으며 특정 상황(우천, 주행모드별)에 따라 인위적으로 반응하도록 전자제어 프로그램과 연동하여 별도의 프로그래밍이 불가능 합니다. 그래서 가장 심플하면서도 완벽한 형태의 상시사륜 구동시스템 중 하나임에도 불구하고 효율성과 연비가 우선이 되고 각종 전자제어 프로그램과의 연동성 때문에 해당 시스템은 점차 전자 시스템으로 대체되고 있습니다.
트랜스퍼케이스 오일 교체를 위해서는 변속기 마운트를 탈거해야 합니다. 탈거 전 변속기 마운트를 대신하여 전용 지지대를 정확하게 받쳐 줍니다. 물론 후륜으로 동력을 전달하는 샤프트가 있기 때문에, 잭으로 받치지 않는다 해도 변속기가 아래로 뚝 떨어지는 일은 없겠지만, 동력 샤프트의 변형이나 파손을 야기할 수 있으며, 엔진이 뒤로 누우면서 엔진마운트도 파손될 수 있습니다.
변속기마운트 탈거 후 트랜스퍼케이스의 드레인볼트를 개방합니다. 나오는 색 부터가 범상치 않은데요, 소량만으로도 엄청난 악취를 발생시킵니다.
아우디의 토센 트랜스퍼케이스의 경우 일반적인 전자식 트랜스퍼케이스 처럼 자동변속기 기반의 오일을 사용하지 않습니다. 클러치 커플링 방식이 아니라 기계식 기어 방식이기 때문에 유압제어가 없어, 유압유의 역할이 요구되지 않고 마찰감소나 냉각 같은 기본적인 윤활 성능만 요구하기 때문입니다. 이런 기계식 고하중 기어 기반의 장치에 자동변속기 오일이나 규격에 어긋나는 제품을 주입한다면, 정상적인 윤활이나 내마모 성능을 기대하기 어려울 뿐 더러 고장을 유발할 수 도 있으며, 달라지는 마찰계수에 의해 전륜 및 후륜의 속도차가 발생하는 유턴과 같이 회전을 하는 상황에서 드드득 거리는 채터링 소음이 크게 발생하게 됩니다.
그런데, 디퍼런셜과 비슷한 구조와 원리에도 불구하고 토센 트랜스퍼케이스에 일반적인 GL-5급의 디퍼렌셜 오일은 사용하지 않습니다. 그 이유는 바로 토센 트랜스퍼케이스에는 일반 적인 디퍼런셜에는 없는 프릭션플래이트라는 장치가 추가되기 때문입니다.
디퍼렌셜의 경우 한쪽 바퀴가 접지력을 완전하게 상실하는 경우 나머지 한쪽으로 거의 모든 출력이 쏠리고 계속 헛도는 반면, 토센 디퍼렌셜은 전륜과 후륜에 약 1:3 비율을 초과하는 속도차가 발생하게되면, 저항이 낮아 빠르게 헛돌며 회전하는 바퀴 쪽의 출력이 만드는 회전차이가 프릭션플레이트와 마찰하며 최대 허용 회전차를 초과하는 만큼의 회전력을 부하가 걸리는 축으로 몽땅 보내버립니다. 일종의 LSD(Limited Slip Differencial), 즉, 스포츠 카의 후륜 디퍼렌셜에 많이 사용되는 차동제한장치(差動制限裝置)를 좌우 바퀴가 아닌, 앞 뒤 륜으로 세로 배치한 것과 같은 이치입니다.
만약 이런 장치가 없었더라면, 전륜이나 후륜 중 한 곳만 마찰력이 전혀 없는 빙판 같은 곳에 올려져 있을 때, 부하가 걸리지 않는 해당 바퀴만 계속 헛 돌면서 차량이 전혀 움직이지 않을 것 입니다. 하지만 프릭션 플레이트 덕문에 전륜과 후륜 중 한 곳만 마찰이 없는 진흙이나 빙판에 놓이게 되어어도, 전 후 회전차가 일정부분을 초과하는 순간, 접지력이 있는 곳에 바로 동력이 전달되어 험로 탈출이 가능합니다.
그런데 이런 플레이트판에는 일정적인 마찰력이 필요합니다. 비단 미끄럽기만 하면 안된다는 말입니다. 그래서 GL-5급의 오일이 아닌, 미세한 마찰은 허용하는 GL-4급의 수동미션 오일이 사용됩니다. 수동미션의 경우 부드러운 변속을 위해 싱크로나이져라는 기어와 출력축의 회전수를 맞춰주는 기능을 하는 장치가 있는데, 이 역시 프릭션플레이트와 같이 마찰력의 원리를 사용하기 때문입니다. 그리고 GL-5의 극압내마모제로 사용되는 첨가제 성분이 수동 기어에 쓰이는 황동 성분의 부싱을 부식시킬 수 있습니다.
아우디의 토센의 경우 황동 성분의 부싱이나 파츠가 포함되는지는 확인이 어려우나, 아마 GL-4가 요구되는 이유는 황동재질 사용으로 인한 부식의 우려 보다도 프릭션플레이트에 요구되는 마찰력 때문일 가능성이 더 클 것 같습니다.
애석하게도 이게 끝이 아닙니다. 실제 아우디 토센디퍼렌셜의 초도 주입유의 정확한 규격은 G055145A2 로, GL4급 수동기어 오일(ZF사의 SAF-AG4)에 "STURACO FM 1992"라는 매우 구체적인 스팩의 마찰조정제가 4% 첨가된 제품입니다. 마찰조정제의 경우 마찰의 감소도 증대도 아닌, 초기 마찰력이 생기기 시작하는 순간 슬립없이 바로 마찰로 이어지게 하기 위함입니다. 예를들어 엄지와 검지 손라락을 가볍게 비벼보면, 슥슥 하고 저항 없이 잘 비벼집니다. 하지만 슥슥 비비면서 점차 힘을 세게 가하여 두손 사락을 붙이면, 점차 두 손가락을 비빌수 없게 붙어 버리는데요, 이게 바로 특정 압력 이상이 되면 GL-4가 허용하게 되는 마찰력이 되겠고요, 손가락이 세게 붙어 비벼지지 않게 되기 직전에, 부드득 부드득 하면서 소리가 나면서 마찰이 되었다 미끌렸다를 빠르게 반복하는 구간이 생기는데, 이게 바로 콰트로 'Chattering' 현상으로 콰트로를 타시는 분들은 유턴시 부하를 주거나 하면 자주 들을 수 있는 소리입니다.
GL-4 수동 미션오일에 4%가 첨가되는 이 마찰저감제가, 애매한 구간에서 빠르게 마찰이 생겼다 없어졌다를 반복하며 불쾌하게 미끄러지는 현상을 없애주는 기능을 하는데요, 마찰력 증대나 감소가 아닌, 붙을랑 말랑 하는 애매한 구간을 줄여주어 프릭션플레이트가 붙었다 땠다 하는 현상을 자연스럽게 만들어 주는 특정 구간과 부하에서만 기능을 하도록 매우 섬세하게 설계된 전용 첨가제 입니다.
그런데 ZF측에서 배포한 자료를 보면 해당 첨가제는 오일의 점성이나 성상에 영향을 미치지는 않고, 생상라인에서 막 제조된 신품 프릭션플레이트에 해당 오일주입과 함께 열과 압력으로 인해 영구적으로 부착되어 역할을 하는 일종의 반영구적인 코팅제 라고 합니다. 즉, 단순 오일교체 시에는 불필요한 첨가제로, 실제 플릭션플레이트 교체나 세척이 동반되는 오버홀 같은 작업이 되는 경우에만 사용하라고 되어 있습니다.
단, 기존에 GL4 기어오일을 사용하시는 분들은 매 2회나 3회차 교체시에는 G055145A2 스팩의 오일을 한번 사용해주거나, 백색 파우더 형식으로 판매하는 "STURACO FM 1992"를 구해서 총량의 약 4% 정도 넣어주는 것을 추천드립니다. 오일이던, 코팅재던 첨가재던, 아무래도 반영구적인 것은 없을 테니까요.
그래서 예전에는 권장하는 바와 같이 첫교환인 경우 그냥 GL4의 75w-90스팩의 합성기어오일을 주로 사용해 왔습니다. 순정 G055145A2는 구하기도 어렵고 센터에서는 말도 안되는 가격을 청구하거든요. 하지만 최근 라베놀사에서 아우디 폭스바겐 토센 전용 규격인 G055145A2 스팩의 트랜스퍼케이스 오일을 출시하여 해당 제품으로 시공하고 있습니다.
다음은 초도 주입유 VW055145A2와 비교한 제조사 선언 수치입니다. 역시 해당 규격을 대체하는 제품인 만큼 기본적인 동점도 특성이 매우 비슷합니다. 단 라베놀 제품의 경우 열안정성을 대변하는 지표로 볼 수 있는 인화점이 230도로 보다 우수하며, 전단안전성 부문 테스트 역시 보다 안정적인 성능을 발휘합니다.
또한 동판부식도 ASTM D130 측정법 기준(섭씨 100도에서 3시간 동안 동판을 부식시키는 정도를 색으로 판단하는 측정 법) 1a 등급으로 ASTM D130 척도에서 12단계 중 최상급 이네요. 부식을 거의 유발하지 않는 다고 볼 수 있습니다. 순정유의 경우 2c로 동일한 측정법 12단계 중 5단계 정도 이거든요.
다소 아쉬운점은 독일 본사 홈페이지에 보면 오탈자도 많고 제품도 잘 못 표기해 놓은 부분이 눈에 보입니다. 본사직원들이 독일사람들이라서 영어가 모국어가 아니라서 그럴까요? 심지어 Ravenol-Tor 제품란에 엄연하게 다른 제품인 Ravenol AWD-H에 대한 성상표를 올려놓기도 했군요. 그러고 보니 해당 제품이 막 출시되었을 때, ATF기반오일에 마찰조정제 4% 라는 내용으로 홍보되는 것을 보고 고개를 갸웃했던 기억도 납니다. GL4의 수동기어 오일이 아니라 AFT라뇨. 물론 지금은 모두 SAF-AG4 베이스에 마찰조정제 4%라는 내용으로 정정되었지만요. 사소한 부분이지만 신뢰를 떨어뜨릴 수 있는 부분이 될 것 같습니다.
어찌되었던, 제조사 선언에 따르면 초도주입유와 동일한 스팩에 향상된 내마모성, 내열성, 전단안전성 그리고 긴 수명을 제공하게 되니 굳이 순정유를 구할 수 있다 한들 라베놀 제품을 마다 할 이유는 없어 보입니다.
충분한 시간을 들여 악취가 가득한 사용유를 배출하였으면, 주입구를 규정토크로 잘 체결해 줍니다.
준비한 규격에 맞는 정량의 신유를 천천히 주입합니다. 주입 중 거품이 생기면 일시적으로 부피가 늘어 과소주입되게 되거든요.
주입구를 통해 신유가 살짝 흘러넘칠 때 주입을 멈추고 토크렌치로 주입구를 잘 체결해 줍니다.
작업흔적을 깨끗히 세척 후 탈거하였던 변속기 마운트를 원위치 합니다. 모든 볼트 및 너트는 토크렌치를 사용하여 규정토크로 체결합니다.
작업이 모두 끝났습니다. 정확하고 꼼꼼한 시공 그리고 검증된 최상급 부품들과 함께 언제나 안전하고 즐거운 드라이빙을 즐기시기 바랍니다!
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