■ 데스크로부터
안녕하세요 오토클럽 회원여러분. 김영수입니다.
오늘은 최원석 기자의 자동차 엔진과 관련된 이야기를
준비하였습니다./오토클럽 드림.
■ 음료수 스트로우와 DOHC엔진
안녕하세요. 최원석입니다. 오늘은 자동차의 핵심이라 할 수 있는
엔진에 대해 말씀드려보겠습니다.
매니아분들에겐 필요 없는 내용이 될지도 모르겠습니다. 기술적인
부분을 자세히 설명하기보다는 여러분이 자동차 카탈로그를 읽을
때 자주 등장하는 용어를 중심으로 설명해보죠. 음료수 스트로우와
DOHC 엔진이 어떤 관련이 있는지도 살펴보구요.
◆엔진 종류
먼저 휘발유엔진입입니다. 휘발유엔진은 안개처럼 흩뿌려진 연료와
공기를 한데 섞어 실린더 안으로 뿜어줍니다. 실린더 내에서
압축시킨 혼합기체를 점화플러그의 전기불꽃으로 폭발시킨 뒤 그
팽창력을 바퀴의 회전력으로 바꿔주는 것이지요. 폭발압력이 커서
같은 배기량일 경우 출력이 디젤엔진보다 높습니다. 가볍고 작고
조용한 엔진을 만들 수 있어 승용차에 많이 쓰입니다.
디젤엔진에 사용하는 경유는 불붙는 온도가 낮아서 공기를
압축하는 것만으로도 자연발화가 가능합니다. 휘발유엔진에 비해
폭발압력이 작아 출력은 낮지요. 연료소비가 적고 배기량이 큰
엔진에도 무리가 없어 중대형 상용차에 많이 쓰입니다. 최근에는
커먼레일 디젤이라는 고효율-환경친화형 엔진이 실용화되어 소형
승용차에까지 적용되는 추세입니다.
LPG엔진은 말 그대로 액화석유가스를 사용합니다. 연료공급장치를
제외하면 휘발유엔진과 구조는 비슷하구요. 출력은 휘발유엔진보다
30% 쯤 낮습니다.
스포츠카 엔진 제원에 많이 등장하는 터보는 터보차저(Turbo
Charger)가 딸려있는 엔진을 뜻합니다. 엔진 배기가스는 차 밖으로
나올 때에도 높은 온도와 압력을 지니고 있습니다. 이 배기가스를
이용해 별도의 터빈을 돌려 실린더로 들어가는 공기를 압축시키는
엔진이 터보입니다. 압축공기를 사용하면 더 많은 연료를 더 세게
폭발시킬 수 있어 출력이 크게 높아집니다. 복잡한 메커니즘이
사용되니까 가격도 비싸겠지요.
◆배열·기통수·형식
4기통 6기통이라는 것은 실린더 숫자를 말합니다. 2000cc 4기통
엔진이라면 500cc짜리 실린더 4개로 돼있다는 뜻입니다. 배기량이
늘어나면 실린더수도 늘어나고 더 힘있고 부드러운 엔진을 만들 수
있겠지만 가격이 올라가겠죠.
직렬4기통이니 V6니 수평대향이니 하는 건 뭘까요. 실린더의
배열모양을 나타내는 말입니다. 같은 각도로 나란히 놓여져 있으면
직렬, V자형으로 배열한 6기통 엔진이면 V6라고 하구요. 4기통의
경우 실린더가 2개씩 서로 180도 마주보고 있으면 수평대향(한자를
풀면 그대로죠?)이라고 하죠.
SOHC(Single OverHead Camshaft) DOHC라는 것은 각 실린더에
달린 밸브숫자가 한 세트(Single)나 두 세트(Double)냐를 뜻하는
용어입니다. 각각의 실린더에는 흡기밸브와 배기밸브, 이렇게
두개의 밸브가 한 세트를 이루고 있습니다. 여기에 한 벌 더 추가한
게 DOHC엔진입니다. 예전 대우 에스페로 트렁크 뒷면에 붙어있던
DOHC 16밸브라는 말은 뭘까요. 1개의 실린더에 흡기-배기 밸브가
각각 2개씩 있으니까 밸브 4개에 실린더 숫자(4기통이니 4개)를
곱하면 모두 16개의 밸브가 있는 것이죠.
쥬스 마실 때도 한 개의 스트로우 보다 2개의 스트로우로 마시면
쉽죠? DOHC엔진은 밸브가 많아 연료-공기가 흐를 때 저항이 작기
때문에 엔진을 더 빠르게 회전시킬 수 있습니다. 연료소비는 더
많지만 그 이상의 출력을 낼 수 있어서 고회전 영역으로 갈수록
효율이 높다고 할 수 있죠.
◆최대출력
보통 마력(馬力)이라고 표시됩니다. 엔진 힘을 나타내는 가장
일반적인 척도이지요. 카탈로그에 보면 HP또는 PS라고 표시돼
있습니다. HP는 Horse Power의 약자이구요. PS는 독일어로
마력이란 뜻의 Pferdestaerke(훼르데슈테르케라고 읽습니다)의
약자입니다. 생각보다 많은 카탈로그에서 PS가 사용되니
알아두셔도 좋을껍니다.
마력은 절대적인 엔진 힘(토크)과 빠르기(회전수)를 합쳐 놓은
개념입니다. 같은 마력이라고 해도 회전수 얼마에서 최고출력이
나오고 최고 토크는 얼마인지에 따라 엔진 성격은 얼마든지 다를 수
있습니다. 어떤 엔진은 고속에 강하다, 어떤 엔진은 중저속에
강하다는 말이 그래서 나오는 것이죠.
120PS/6000rpm 이라는 표시가 있다면 이 엔진은 분당 6000번이라는
고회전 영역까지 가야 120마력의 힘을 낸다는 뜻입니다. 일반적으로
수동5단에서 시속 100Km로 달려봐야 엔진회전수가 3000rpm 넘기
힘든데 말이죠.
마력수를 나타낼 때는 그로스(Gross)와 네트(Net) 개념이 있습니다.
냉각수 펌프나 발전기를 돌리는데 드는 힘을 계산하지 않고 엔진이
낼 수 있는 최대한의 힘을 표시하는 것을 그로스 마력이라 합니다.
네트 마력이라는 것은 주변기기를 돌리는데 드는 힘을 감안하여
엔진이 바퀴를 돌리는데 실질적으로 얼마나 힘을 낼 수 있느냐를
표시한 것입니다. 네트 마력은 그로스에 비해 10~15% 정도 작게
나옵니다. 카탈로그를 볼 때도 표시된 마력이 그로스인지 네트인지
확인해보는 것도 좋겠지요.
◆최대토크
대부분의 운전자들이 카탈로그를 볼 때 마력에만 관심을 갖고
토크에 신경 쓰지 않는 경우가 많습니다. 토크는 엔진의 크랭크축이
비틀어낼 수 있는 최대한의 힘이 얼마인가를 나타냅니다. 1Kg·m 의
토크라면 어느 정도의 힘을 말하는 것일까요. 고정된 회전축을
생각해보죠. 이 회전축에 직각으로 길이 1미터 짜리 렌치를
물립니다. 이 렌치를 축에 수평으로 놓고 렌치 끝에 1Kg짜리 추를
매답니다. 그러면 축이 돌아가겠지요? 그렇다면 이 회전축에는
1Kg·m의 토크가 걸려있는 겁니다.
자동차 카탈로그에는 토크가 통상 다음과 같은 식으로
나와있습니다. 20Kg·m/3500rpm. 이 뜻은 엔진이 분당 3500번
회전할 때 크랭크축에 20Kg·m의 힘이 걸린다는 뜻입니다.
저회전에서 최대토크가 나오면 초기 가속력이 우수할테고
고회전에서 최대토크가 나오면 최고속도에서 유리하겠지요. 토크는
자동차의 가속력·견인력·등판력 등을 좌우합니다. 타코미터(분당
엔진 회전수 게이지)를 보면서 엔진이 최대토크를 유지하도록
운전하면 추월이나 언덕길 주행 시 부드러운 운전이
가능하겠지요.
(*최원석 ws-choi@chosun.com *)
[인터넷 조선일보 읽기- http://www.chosun.com]
[차병학 기자의 창업 홈페이지 보기- http://start.emailclub.net]