비가 추적추적 내리는 날 고속도로를 달리다 보면 묘한 장면과 마주친다. 앞서가는 차가 세단이면 뒷유리는 빗방울만 송골송골 맺힌 채 비교적 깨끗하다.

반면 SUV나 해치백, 왜건이 앞서가면 출발한 지 10분도 안 돼 뒷유리 전체가 시커먼 흙탕물로 뒤덮인다. 같은 빗길, 같은 도로를 달리는데도 차종에 따라 뒷유리의 운명이 이렇게 갈리는 이유는 무엇일까. 

답은 차체 뒷부분에서 벌어지는 눈에 보이지 않는 공기 흐름의 차이에 있다.

음압과 와류의 정체

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자동차가 달릴 때 루프를 타고 흐르던 공기는 차체 끝단에서 떨어져 나가며 소용돌이, 이른바 와류를 만든다.

세단은 지붕에서 뒷유리, 트렁크 리드로 이어지는 선이 완만하게 기울어져 있어 공기가 이 경사면을 따라 비교적 매끄럽게 후방으로 흘러나간다.

공기가 차체 표면을 떠나는 지점이 트렁크 끝의 낮은 위치에서 형성되기 때문에, 떠난 공기가 다시 뒷유리 쪽으로 말려 들어갈 여지가 작다.

반면 SUV나 해치백은 뒷면이 거의 수직에 가깝게 뚝 떨어지는 박스 형태다. 이 경우 공기가 지붕 끝에서 급격히 떨어져 나가면서 차량 후면에 순간적으로 압력이 낮아지는 구역, 이른바 음압 구역이 생긴다.

주변보다 압력이 낮은 이 공간을 메우기 위해 공기가 다시 안쪽으로 빨려 들어오면서 커다란 소용돌이가 형성되고, 이 소용돌이가 노면의 물기와 흙, 타이어가 튕겨낸 미세한 분진까지 통째로 끌어올려 뒷유리에 흩뿌린다.

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세단 뒤를 따라가면 상대적으로 깨끗하고, SUV 뒤를 따라가면 금세 시야가 지저분해지는 이유가 여기에 있다. 실제로 고속도로 휴게소에서 비 온 뒤 세워진 차들을 비교해보면 세단과 SUV의 뒷유리 상태가 확연히 다른 것을 눈으로 확인할 수 있다.

차체 형상이 가르는 운명

자동차공학에서는 이런 차체 뒷면 형상의 차이를 노치백과 해치백·패스트백 구조의 차이로 설명한다.

세단처럼 트렁크가 몸체에서 분리돼 돌출된 형태를 노치백이라 부르는데, 이 구조는 공기 저항 측면에서도 유리하고 와류가 뒷유리에 직접 닿을 가능성도 낮다.

반대로 SUV나 왜건, 해치백은 적재 공간을 극대화하기 위해 뒷면을 수직에 가깝게 설계하는데, 이 설계가 공기역학적으로는 불리하게 작용한다.

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1930년대 독일의 공기역학자 부니발트 캄이 연구한 이른바 '캄 테일' 개념도 이와 관련이 있다.

차체 뒷부분을 완전히 뾰족하게 만들지 않고 일정 지점에서 수직으로 절단해도 공기 저항 증가폭이 크지 않다는 이론인데, 오늘날 해치백과 SUV 상당수가 이 구조를 채택하고 있다.

다만 이 구조는 저항 감소에는 효과적이지만 뒷유리 주변의 와류 자체를 없애지는 못한다. 결국 제조사들은 와류로 인한 시야 오염을 근본적으로 막기보다, 별도의 후방 와이퍼와 워셔 노즐을 달아 사후적으로 대응하는 방식을 택해왔다.

세단에는 애초에 이런 오염이 심하지 않으니 후방 와이퍼가 선택 사항에도 오르지 않는 경우가 대부분이다. 일부 해치백 모델이 트렁크 쪽에 작은 스포일러를 달아 와류 발생 지점을 뒤로 밀어내는 설계를 적용하는 것도 같은 맥락이다.

업계의 대응과 최근 흐름

국내외 완성차 업계는 이런 유체역학적 특성을 반영해 SUV와 해치백, 왜건 라인업에는 후방 와이퍼를 사실상 표준 사양으로 넣고 있다.

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최근 몇 년 새 국내 신차 시장에서 SUV 판매 비중이 승용 전체의 절반을 훌쩍 넘어서면서, 후방 와이퍼는 더 이상 생소한 부품이 아니라 운전자 대부분이 당연하게 여기는 장치로 자리 잡았다.

전기차 SUV가 늘어나는 최근 흐름도 이 공기역학 문제를 다시 주목받게 하고 있다. 전기차는 주행거리 확보를 위해 공기 저항 계수를 낮추는 것이 중요한 과제인 만큼, 제조사들은 루프 라인 끝에 작은 스포일러나 디퓨저 형태의 부가물을 달아 와류 발생 지점을 차체에서 더 멀리 떨어뜨리는 설계를 적용하고 있다.

이런 공력 설계는 저항 감소와 함께 뒷유리 오염을 어느 정도 줄이는 부수 효과도 낸다. 동시에 후방 와이퍼와 워셔 노즐은 후방 카메라, 주차 보조 센서 등 첨단 운전자 보조 장치와 함께 작동하도록 설계가 고도화되는 추세다.

뒷유리가 지저분해지면 후방 카메라 화질과 센서 인식률까지 떨어질 수 있는 만큼, 완성차 업체들은 워셔액 분사량과 와이퍼 작동 각도를 차체 형상별로 따로 설계해 적용하고 있다. 겨울철에는 워셔액이 얼어붙어 노즐이 막히는 경우가 잦아, 한랭지 사양 차량에는 열선이 내장된 후방 워셔 노즐을 적용하는 사례도 늘고 있다.

운전자가 알아둘 점

이런 구조적 차이를 알면 운전자 입장에서 실질적으로 챙길 수 있는 부분도 생긴다. SUV나 해치백 차주는 비 오는 날 주행 뒤 후방 워셔액 잔량을 미리 점검해두는 것이 좋다.

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와류가 끌어올리는 분진에는 타이어 마모 가루와 도로 위 기름기가 섞여 있어 일반 물로만 닦으면 유막이 남아 오히려 시야를 더 흐리게 만들 수 있다.

또 후방 와이퍼 날은 전면 와이퍼보다 작동 빈도가 낮아 교체 주기를 놓치기 쉬운데, 고무날이 굳으면 뒷유리에 줄무늬 자국을 남기므로 6개월에서 1년 주기로 상태를 확인하는 것이 권장된다.

세단 차주라 하더라도 겨울철 염화칼슘이 뿌려진 도로를 달린 뒤에는 뒷유리 하단부에 결정체가 남을 수 있어 세차 시 함께 점검하는 편이 안전하다. 차체 형상에 따른 이런 차이는 신차 구매 시 참고할 만한 실용 정보이기도 하다.