카라이프 - 자동차상식

튜닝카, 제대로 타는 법 개성 표현과 사회적 책임의.. 2004-09-01
차를 원하는 대로 꾸미는 튜닝은 끝이 없다. 계속해서 새로운 튜닝 용품이 만들어지고, 취향이 바뀌거나 업그레이드를 하기 때문이다. 운전자의 성격과 요구에 따라 다르겠지만, 한번 튜닝에 빠지면 업그레이드와 중복투자는 피할 수 없는 일이 된다. 차가 바뀌어 가는 모습과 성능이 달라진 것을 경험하고 나면 더하다. 어느 단계에서 순환고리를 끊지 못하면 돈은 돈대로 낭비하고 스스로도 만족하지 못하는 상태에 이른다. 철저한 계획 세우고, 정보를 모은다 튜닝은 철저한 계획에 따라 진행해야 한다. 원하는 자동차의 모습을 정하고, 거기에 맞는 정보를 모으고, 메커니즘에 대한 지식을 늘이는 일이 반드시 필요하다. 그렇지 않으면 튜닝을 했을 때 효과를 느끼기 어렵고, 원리를 알지 못한다면 계획조차 세울 수 없다. 이 부품을 ‘달 것인가, 말 것인가’로 고민하지 말고 ‘목표에 맞는가’를 매번 물어야 한다. 서스펜션 튜닝을 예로 들어 보자. 온로드와 오프로드 어느 쪽이라도 스프링, 쇼크 업소버, 서스펜션 암과 부싱 등을 바꿔야 한다. 대체로 우레탄 부싱은 제작사가 달라도 효과가 비슷하다. 하지만 나머지는 엄청나게 다양한 선택을 할 수 있다. 특히 스프링과 쇼크 업소버는 제작사에 따라 특성이 다르고, 조합이 다르면 느낌과 성능 차이가 생긴다. 이 때문에 자신이 원하는 것을 정확하게 말할 수 없다면 이것저것 바꾸느라 낭비가 생긴다. 비싼 것이라고 다 좋은 것도 아니다. 값이 올라갈수록 고급제품인 것은 분명하지만 ‘세팅’에 따라 차의 특성이 전혀 달라지기 때문이다. 아무리 첨단기술이 쓰였다고 해도 목적에 맞지 않는 것은 낭비일 뿐이다. 같은 종류의 차를 타는 동호회에 가입해 정보를 얻는 것도 좋지만 나에게 꼭 맞다고 볼 수는 없다. 때문에 온라인에 올라온 글만으로 판단하지 말고, 모임에 나가 튜닝한 차를 잠깐이라도 타 보는 것이 좋다. 이렇게 해도 확신이 서지 않을 때는 중고제품을 싸게 사서 쓰는 것도 방법이다. 튜닝카는 관리에도 신경을 써야 한다. 튜닝을 통해 어느 한쪽이 강해지는 등 특성이 달라지면 다른 부분에서 문제가 생길 가능성이 커진다. 가장 간단한 예가 휠과 타이어 교체다. 무거운 휠과 타이어가 들어가면, 쇼크 업소버를 포함한 서스펜션계통, 드라이브 샤프트 등의 구동계통에 부담이 커진다. 때문에 자주 체크해야만 정상적인 성능을 유지할 수 있다. 출력을 높이기 위해 엔진에 손을 댔다면 고급 합성오일을 쓰고 교환주기를 약간 당기도록 한다. 부족한 부분을 보강한다고 해도 기본적인 섀시나 보디는 달라지지 않는다. 정비공장에서 차를 한 번이라도 분해했다면 볼트의 조임 토크가 달라져 잡소리가 날 수 있다. 군부대 정비고마다 씌어 있는 ‘닦고 조이고 기름치자’는 구호는 튜닝카를 타는 사람들이 새겨야 할 조언이다. 튜닝은 또한 자신의 개성을 나타내는 일이다. 자동차회사가 만들어 낸 똑같은 차를 나의 취향대로 꾸미면 전혀 다른 차로 변신한다. 개성 표현은 자유지만 남에게 피해를 줄 정도면 안된다. ‘지나치면 아니함만 못하다’는 격언을 마음에 새길 필요가 있다. 튜닝은 철저하게 개인의 취향에 맞추기 때문에 멋지고, 촌스러운 기준이 없다. 하지만 남에게 피해를 주는 것만은 안된다. 검정색으로 코팅한 테일램프나 파란색 방향지시등이 대표적이다. 멋을 위해 테일램프를 시커멓게 칠하면 뒤차 운전자가 깜짝 놀라는 경우가 생긴다. 특히 해를 등진 저녁 무렵에는 불빛이 안보여 추돌사고의 원인이 된다. 경찰에서 사고원인을 가릴 때나 보험사에서 보상처리를 할 때, 검정색 테일램프가 원인을 제공했다고 보는 경우가 늘고 있다. 차와 관련된 사회적 약속은 지킨다 자동차에 쓰이는 램프의 색은 정해져 있다. 앞차의 빨간색 등이 켜지면 멈추겠다는 신호이고, 노란색이 깜박이면 그쪽으로 방향을 바꾸겠다는 뜻이다. 이는 사회적 약속이다. 파란색을 깜박거리면 약속을 어긴 것이 된다. 실제로 파란색은 파장이 짧아 안개가 끼거나 밝은 낮에는 빛이 멀리 퍼지지 못한다. 멋을 내려고 안전을 희생시키는 어리석은 짓은 하지 말자. 또 한 가지 평소에 조심해야 할 사항이 운전이다. 튜닝카는 아무리 조심한다고 해도 사람들 눈에 자주 띈다. 운전을 험하게 하는 사람은 누구나 비난을 받지만 튜닝카의 경우 비난이 더 크다. 지나친 배기음이나 오디오에서 흘러나오는 쿵쾅거리는 소리는 눈살을 찌푸리게 만든다. 서스펜션 튜닝을 하면 당연히 코너링이나 차선 변경 때 안정적으로 움직인다. 그렇다고 방향지시등을 켜지 않아도 되는 것은 아니다. 도리어 빠르게 움직일수록 신호를 해주어야 내 의도가 다른 사람에게 잘 전달된다. 사고를 막기 위해서도 꼭 필요한 일이다. 혼자 운전할 때는 얌전하지만 여럿이 모였을 때 과격해지는 사람이 있다. 군중심리 때문에 ‘남들도 다 하는데…’라고 생각하며 평소와는 다른 행동을 하는 것이다. 동호회 행사 때는 더욱 심하다. 같은 차종이 여러 대 서 있으면 그것만으로도 신기한 일이고, 사람들은 멋진 튜닝카에 관심을 갖게 된다. 하지만 오디오를 크게 틀거나, 급출발하는 등 제멋대로 행동을 하면 호감은 혐오감으로 바뀐다. 특히 튜닝카가 함께 달리는 그룹 드라이빙 때 주의할 점이 많다. 주변의 교통흐름에 방해가 되기는 하지만 얼마만큼 융통성을 발휘하느냐에 따라 멋진 모습 혹은 손가락질 당하는 경우로 나뉜다. 헤드라이트를 켜는 것까지는 좋지만 지붕에 얹은 서치라이트를 비추거나, 대열을 따라가기 위해 교통신호를 무시하는 일, 다른 차가 끼어 들지 못하게 하는 행동은 잘못된 것이다. 생활무전기를 사용하고, 경험 많은 운영진이 앞과 뒤에 배치되어 회원들의 움직임을 조정하는 것이 가장 좋다. 자동차 동호회 회원들이 함께 달리는 것만으로도 시선을 받기 때문에 꼭 신경을 써야 한다. 현행 자동차관리법과 도로교통법에는 튜닝카나 동호회의 그룹 드라이빙에 불리한 규정이 많다. 특히 튜닝은 구조변경 승인을 받을 수 있는 몇 가지를 제외하고 불법처럼 되어 있다. 불합리한 법규에 대해 문제점을 제기하는 동시에 사회적으로 인정을 받으려면 튜닝과 튜닝카에 대한 좋은 인상을 심어 주는 일이 꼭 필요하다. 튜닝을 해야겠다고 마음 먹었다면 자신의 개성을 드러내는 것에 대한 책임도 따른다는 것을 분명히 알아야 한다.
볼트미터 달기 전기상태를 한눈에 파악한다 2004-09-01
휘발유 엔진은 물론이고 커먼레일 디젤 엔진도 전기장치가 말썽을 피우면 차가 움직이지 않는다. ECU를 통해 커먼레일 시스템을 조절하고, 전자식 인젝터가 연료를 뿜기 때문이다. 이는 배터리가 방전되거나 올터네이터가 고장나도 시동만 걸리면 차를 움직이는 데 문제가 없었던 구형 디젤 엔진과 다른 점이다. 차를 움직이는 데 중요한 일 하는 전기장치 일반적으로 전기장치의 관리는 배터리가 중심이다. 납이 산화되었다가 환원되는 과정이 반복되면서 전자를 저장하는 일반 배터리에는 ‘상태 표시창’이 있다. 초록색 혹은 파란색은 정상, 흰색은 충전 불량, 검정색은 교환시기를 나타낸다. 하지만 이것은 배터리 안에 들어 있는 6개의 셀 중에서 하나의 상태만을 보여줄 뿐이다. 배터리는 2.1V를 내는 셀 6개가 직렬로 연결되어 모두 12.6V가 나온다. 시동을 걸 때는 10.5V 이상이 필요하므로 6개 중 3개가 제기능을 못하면 차가 움직이지 못한다. 달리는 동안 충전이 안되는 경우도 있다. 올터네이터는 교류로 만들어진 전기를 직류로 바꾸어 차에 쓸 수 있도록 한다. 여기에는 16V 이상의 전기가 만들어지지 않도록 조절하는 레귤레이터가 달린다. 시동이 걸려 있는 동안에는 올터네이터에서 전기를 만들어 대부분의 전기장치를 움직인다. 정상적인 올터네이터는 13.7V 정도가 나와 헤드라이트, 에어컨 팬과 오디오, 파워 윈도 등을 작동시킨다. 전체적인 전압이 떨어지면 엔진 회전수가 약간 올라가 필요한 전기가 저절로 만들어진다. 많은 운전자가 시동이 걸리지 않거나 달리는 도중 시동이 꺼지는 낭패를 겪는 원인은 간단하다. 올터네이터에서 만들어내는 전기가 부족해 배터리 전기를 끌어다 써 버린 탓에 배터리 전력이 소진될 즈음에는 꼼짝할 수 없는 상태가 된다. 이때는 다시 시동을 걸 수도 없고, 배터리를 바꾸어도 얼마 못 가 또다시 차가 멈춰 버린다. 트러블의 전조가 없는 것은 아니다. 밤에 액셀 페달을 밟고 떼는 데에 따라 라이트가 밝아졌다가 어두워지면 올터네이터 불량을 의심해야 한다. 회전수가 올라가면 전기가 충분히 만들어져 헤드라이트가 밝아지고, 공회전 상태에서는 전기가 모자라 어두워지는 것이다. 실내 전등이 어둡거나 오디오의 라디오 채널 메모리가 자주 지워지는 것도 전기계통에 문제가 있다는 신호이다. 이런 상태가 되면 올터네이터와 배터리를 바꾸는 것 이외에 방법이 없다. 처음 한두 번 은 충전만으로 배터리가 원상태로 돌아가지만, 3번 이상 방전되면 수명이 거의 다된 것이다. 올터네이터는 저렴한 재생품을 달 수도 있다. 이 경우 언제 어떤 정비를 했는지 정비업체에서 영수증을 받아 두어야 똑같은 고장을 일으킬 경우 수리를 요구할 수 있다. 전기계통의 문제를 피할 수 있거나 미리 알아차릴 수 있는 방법이 있다. 멀티 테스터를 이용해 배터리의 전압을 수시로 체크하는 것이다. 시동이 꺼져 있을 때 12.3V 이상, 걸려 있을 때는 13.5V 이상이면 정상이다. 시동 초기에는 부족한 전기를 채우기 위해 14V 이상 올라가기도 하지만 공회전 상태에서 13.4∼13.7V를 유지해야 정상이다. 2∼3개월에 한 번씩 차를 정비를 할 때 체크하는 습관을 들이는 것이 최선이다. 또 다른 방법은 전압 상태를 보여주는 볼트 게이지를 다는 것이다. 엔진룸을 열지 않고 실내에서 전기상태를 확인할 수 있어 편리하다. 가장 간단한 방식이 시가잭에 꽂는 볼트미터를 다는 것. 시계, 바깥온도, 내부 온도, 전압을 한꺼번에 보여주는 제품이 3만 원대, 볼트만 확인할 수 있는 것이 1만 원대 중반에 팔린다. 하지만 이는 완벽하지 않은 방법이다. 대부분의 자동차는 시동키가 ‘on’ 위치에 있을 때만 시가잭에 전기가 통하기 때문이다. 항상 12V 전원 들어오는 선에 연결 전기장치를 쓰지 않은 상태에서 배터리의 전압과 차안에 흐르는 전기를 점검하는 것이 정확하다. 하지만 시가잭의 경우 시동이 걸려 있지 않아도 여러 전기장치에 전원이 공급된 상태이므로 낮게 나올 가능성이 있다. 정확한 수치를 확인을 위해서는 항상 전기가 통하는 선에 연결해야 한다. 시동키 박스의 안쪽 선이 가장 확실하고, 오디오 튜닝을 한 경우 배터리 (+)단자에서 뽑아 앰프로 연결되는 선에서 (+)전원을 확인하는 것이 좋다. 즉 시동이 걸렸을 때와 꺼졌을 때 모두 전기상태를 확인할 수 있어야 한다. 본격적인 볼트미터는 3만 원 정도 한다. 고급형은 전압이 9V 이하로 내려가면 ‘Low’, 16V를 넘으면 ‘High’로 표시된다. 볼트미터를 다는 작업은 간단하다. 시가잭에 꽂아 쓰는 경우 고정판의 양면 테이프를 떼어 붙이는 것으로 끝이다. 앞쪽 시야를 가리지 않으면서 눈에 잘 띄는 곳이면 어디든 괜찮다. 대시보드나 센터페시아를 분해해 배선을 안쪽으로 넣어 감추면 끝. 시가잭을 쓰기 불편하다면 배선을 연결하는 볼트미터를 달도록 한다. 이 경우 위치에 더욱 신경을 써야 한다. 볼트미터 뒤편으로 길이×너비×깊이가 4×2×2cm 정도 튀어나온 부분이 있기 때문에, 대시보드를 뜯어 안쪽까지 확인한 다음 어디에 달 것인지를 정한다. 차종에 따라 스티어링 휠 아래쪽 좌우, 대시보드의 쓰지 않는 스위치 부근, 기어 레버 근처에 여유공간이 있다. 위치가 정해지면 밑그림을 그리고, 불에 달군 커터나 드릴로 구멍을 뚫는다. 볼트미터의 앞쪽 커버가 더 넓어서 여유가 있다. 위치를 잡은 다음 뒤편에 잭을 꽂아 배선을 대시보드 안쪽으로 보낸다. 두 가닥의 배선 중 검정색은 (-) 혹은 차체 철판에 직접 연결하고, 흰색 또는 붉은색은 (+)선에 잇는다. 전기작업을 할 때는 배터리를 떼어 놓거나 최소한 시동키를 완전히 빼내 전원을 차단해야 한다. 이제 차에 오르고 내릴 때 볼트미터를 한 번씩 확인하면 된다. 시동이 꺼진 상태에서 전압이 11V 미만으로 표시되면 배터리 교환시기가 된 것이고, 달리는 도중에 전압이 올라가지 않으면 올터네이터가 말썽일 가능성이 크다. 특정 전기장치를 쓰는 동안 전압이 크게 떨어지면 어디서 합선되거나 전기가 새는 것이므로 정비업소를 찾는다. 릴레이나 스위치의 접점이 좋지 않아도 같은 문제가 생긴다. 차는 일상점검을 철저히 해야 전기문제로 골치를 썩지 않는다.
브레이크 튜닝(하) 완벽한 마무리는 제동력 배분으로 2004-07-26
지난 달에는 브레이크 튜닝 중에서 간단하게 할 수 있는 방법을 소개했다. 온로드와 오프로드 튜닝을 막론하고 타이어 지름이 늘어나거나 휠을 키워 바퀴의 무게가 바깥으로 몰리면 제동력이 떨어진다. 특히 무거운 SUV나 덩치 큰 앞바퀴굴림 미니밴은 튜닝했을 때 브레이크에 걸리는 부담이 크다. 로터, 캘리퍼 키우는 방법이 가장 확실해 브레이크는 유압의 힘으로 돌아가는 바퀴를 멈춘다. 브레이크 페달을 밟으면 피스톤이 마스터 실린더 안의 브레이크 오일을 밀고, 여기서 만들어진 유압이 캘리퍼로 전달되어 브레이크 로터나 디스크에 패드를 밀어붙여서 마찰을 일으킨다. 바퀴의 운동에너지는 패드와 로터의 마찰에 의해 열로 바뀌어 공기 중으로 빠져나가면서 속도가 줄어든다. ABS가 달려 있더라도 유압을 만드는 마스터 실린더나 진공 펌프, 직접 힘을 쓰는 캘리퍼, 로터와 패드 등이 그대로이면 결과적으로 제동력이 좋아지지 않는다. 머드 타이어를 끼웠을 때 ABS가 작동하지 않는 것도 같은 이유다. 브레이크 튜닝은 부품의 교환 같은 단순한 작업에서 시작한다. 패드를 고성능 제품으로 바꾸는 것이 제일 간단한 방법으로, 마찰계수(μ)가 높을수록 제동력이 좋아진다. 케블라, 카본 등 열에 강하고 마찰력이 높은 소재를 쓰면 내열성도 좋아져 여름철 자주 브레이크를 밟아도 마찰력이 저하되는 페이드(fade) 현상이 생기지 않는다. 가장 확실한 방법은 로터와 캘리퍼를 키우는 것이다. 캘리퍼 안에는 보통 로터를 미는 피스톤이 1개 들어 있다. 현대자동차 뉴 그랜저나 그랜저 XG의 투 피스톤 캘리퍼로 바꾸면 상당한 효과가 있다. 로터의 직경 늘이기는 휠 인치업을 한 차에 필수적이다. 로터가 커지면 돌아가는 바퀴의 바깥쪽에서 제동력이 생겨 차를 멈추는 능력이 좋아진다. 슬릿(선)을 넣거나 구멍을 낸 로터는 가볍고 고온의 가스와 열을 빠르게 발산시켜 제동력이 좋다. 브렘보, 알콘 등 수입 고성능 제품의 경우 로터와 캘리퍼 세트가 수백만 원을 호가하기도 한다. 진공 배력 펌프를 큰 것으로 바꾸어도 제동력이 좋아진다. 진공 탱크를 추가로 달아도 어느 정도 효과를 볼 수 있지만 근본적인 방법은 아니다. 진공 부스터라고 불리는 이 부품은 안쪽에 8인치와 9인치짜리 부스터가 두 개 들어간 탠덤 방식을 많이 쓴다. 바꿀 때는 대형차의 것을 주로 쓴다. 이때 브레이크 페달과의 링크 구성 및 마스터 실린더가 잘 연결될 수 있는지 반드시 확인해야 한다. 작업이 쉽지 않지만 제동력을 높이는 확실한 방법이다. 제동력을 보강하는 방법도 있다. 우선 브레이크 오일을 고성능 제품으로 바꾼다. 브레이크 오일은 끓는 온도가 높을수록 고성능이다. 순정 브레이크액은 끓는점이 200℃ 정도인 DOT-3를 쓴다. 이것을 265℃ 이상인 DOT-4나 300℃도 이상인 DOT-5로 바꾼다. 비등점이 높은 제품을 쓰면 오일이 끓어 기포가 생겨 브레이크 페달이 스펀지처럼 쑥 들어가는 베이퍼록(vapor lock) 현상을 막을 수 있다. 베이퍼록은 로터와 캘리퍼에서 생긴 열이 브레이크액으로 전달되어 생긴다. 고성능 브레이크액을 쓸 때는 주의가 필요하다. 성능이 좋을수록 수분에 약하기 때문에 비가 오거나 안개 낀 날 점검을 하거나 물이 들어가면 쉽게 성능이 나빠진다. 또 오래된 차에 고성능 브레이크액을 쓰면 브레이크 계통의 고무 부품이 쉽게 망가진다. 따라서 정비를 철저하게 하고 부품에 이상이 없는지 확인하는 것이 우선이다. 뒷바퀴 제동력이 커지면 안돼 브레이크 튜닝에서 자주 이야기되는 것이 스테인리스 스틸로 된 브레이크 호스다. 마스터 실린더에서 나온 브레이크액은 높은 압력을 유지하기 위해 금속 파이프를 통해 네 바퀴로 보내진다. 하지만 위아래 혹은 좌우로 움직이는 바퀴에 단단한 금속을 쓸 수 없으므로, 맨 끝에 고무로 된 튜브를 끼운다. 급제동 때 고압의 오일이 고무 튜브에 도달하면 아주 약간이지만 튜브가 늘어나면서 제동력이 약해진다. 이를 막으려면 스테인리스 제품을 쓰면 된다. 스테인리스는 열 전도성이 높아 베이퍼록을 방지하는 효과도 있다. 브레이크액이나 호스를 바꾸더라도 제동력 자체는 커지지 않는다. 고온에서 제동력을 유지하거나 반응성이 떨어지는 것을 막을 뿐이다. 다시 말해 만약의 사태에서 약간 도움이 되는 정도다. 브레이크 튜닝에는 부작용이 따르기도 한다. 가장 문제되는 것은 제동력 배분이다. 앞뒤 패드를 모두 교환했을 때는 덜하지만, 앞쪽 로터와 캘리퍼를 키웠을 때가 문제다. 차는 앞바퀴의 제동력이 가장 크다. 브레이크를 밟았을 때 차체가 앞으로 쏠리므로 앞바퀴에 무게가 실리고, 그에 따라 접지력이 높아져 더 큰 제동력을 발휘할 수 있기 때문이다. 앞쪽만 강화하면 앞바퀴의 제동력이 지나치게 커져 바퀴가 훨씬 빨리 잠긴다. ABS는 순정 캘리퍼의 제동력에 맞춰져 있어 작동이 늦어지거나 잠그고 푸는 과정이 원활하지 못한 경우가 생긴다. 때문에 앞쪽의 로터와 캘리퍼를 키웠다면 뒤쪽 패드는 고성능 제품으로 바꾸어 앞뒤 균형을 맞춘다. 이때 뒤쪽 제동력이 지나치게 강해서는 안된다. 제동력에 조금만 변화가 생겨도 바퀴가 잠기기 쉽다. 앞바퀴가 잠겼을 때 차는 달려가던 방향으로 그대로 밀린다. 때문에 숙련된 운전자라면 위험을 피할 수 있는 여지가 있다. 하지만 뒤쪽이 잠기면 꽁무니가 어느 방향으로 돌아갈지 알 수 없어 통제가 불가능해진다. 좌우 제동력 배분도 중요하다. 일반적인 달리기에서는 문제가 되지 않지만, 고속주행 때 상당히 불안해진다. 정비불량으로 캘리퍼에 달린 휠 실린더의 상태가 나쁠 때 주로 발생한다. 드물지만 브레이크 오일이 산화되거나 불순물이 섞여 마스터 실린더의 프로포지셔닝 밸브가 제대로 작동하지 못하는 경우도 있다. 간단한 청소나 부품 교환으로 증상을 잡을 수 있다. 브레이크 튜닝의 마지막 작업은 프로포지셔닝 밸브 가공이다. 네 바퀴의 캘리퍼와 로터를 바꿔 제동력을 키우고, DOT4 고성능 브레이크 오일과 스테인리스제 라인으로 바꾼다. 이렇게 해서 키운 제동력은 정확하게 네 바퀴로 나뉘어야 효과를 볼 수 있다. 차에 꼭 맞는 제동력 배분을 위해서는 마스터 실린더를 분해하고, 프로포지셔닝 밸브의 크기와 위치를 조금씩 바꾸어 보면서 앞뒤 제동력이 어떻게 나누어지는지 확인해야 한다. 이는 경주차 튜닝에 널리 쓰이는 방법이다.
보조 시가잭 달기 순정품 이용해 편의성 높이기(하) 2004-07-26
자동차의 편의성을 높이는 방법 중 하나가 전기장치를 활용하는 것이다. 10년 전만 해도 모터를 이용해 유리를 올리고 내리는 파워 윈도와 파워 스티어링이 고급장비에 속했지만 지금은 오토매틱 기어가 기본장비로 받아들여지는 추세다. 헤드라이트 전구와 오디오, 다양한 조명, 열선시트 등 전기를 이용하는 장비도 늘어나고 있다. 커버 달린 보조 시가잭 달면 편리해 요즘 차들은 시가라이터를 갖춘 소켓과 함께 별도의 12V 소켓이 달린다. 최근에 나온 뉴 테라칸은 운전석 주변에 두 개, 센터콘솔 뒤쪽에 하나, 트렁크에 하나 등 4개가 달려 있다. 앞좌석에서는 핸즈프리와 공기청정기를, 뒷좌석에서는 TV를, 트렁크에서는 자동차용 냉장고를 꽂을 수 있어 편하다. 애프터마켓에도 12V 전기를 이용한 용품이 차고 넘친다. GPS를 비롯해 핸드폰 핸즈프리, TV, 온도계 등은 모두 시가잭에 꽂아 쓰도록 되어 있다. 하나밖에 없는 시가잭에 여러 용품을 번갈아 쓰거나 멀티소켓을 단다. 멀티소켓을 쓰는 것이 가장 쉬운 방법이지만 전기배선이 얽혀 실내가 지저분해 보인다. 특히 멀티소켓의 경우 위치를 잘못 잡으면 잭을 꽂거나 빼기가 불편하고, 무릎이 닿기도 한다. 가장 확실한 방법은 순정 시가 소켓을 하나 더 다는 것이다. 시가 소켓은 부품과 분리되는 것과 고정판이 달린 것으로 나뉜다. 인터넷 자동차용품 쇼핑몰에서는 4천 원 정도에 살 수 있다. 고정판과 커버가 달린 소켓은 배선 없이 단자만 있고, 부품만 있는 경우에는 배선과 미등선에 연결하는 조명이 달려 있다. 전자는 (+)와 (-) 두 개의 선을 직접 연결해야 하지만 안쪽의 고정핀이 들어갈 위치를 사각형으로 뚫으면 간단하게 작업할 수 있다. 후자는 미등 (+)까지 3개의 선을 이어야 하고 둥근 시가 소켓을 고정하기가 쉽지 않다. 커버가 있는 제품이 더 깔끔하다. 전기와 관련된 DIY를 할 때 주의할 사항이 몇 가지 있다. 우선 키를 완전히 빼고 미등이 켜져 있지 않은지 확인한다. 철로 된 부품에는 항상 (-)전기가 흐르기 때문에 작업 중에 합선될 가능성이 높다. 퓨즈가 끊어지는 정도면 괜찮지만 ECU나 오디오가 망가질 수도 있으므로 아예 키를 뽑아서 대시보드 위에 올려 놓고 작업을 한다. 배터리 (-)단자를 푸는 것이 제일 확실하지만 오디오 교체, (-)접지튜닝 등 큰 DIY가 아니면 키만 빼도 된다. 또 하나는 전선을 연결할 때의 처리다. 검정색 비닐 절연테이프나 수축 튜브를 반드시 쓴다. 차에는 항상 진동이 발생하고, 다른 작업 때 배선이 당겨지는 경우가 생기므로 선 끝을 1cm 이상 길게 자르고 단단히 꼰다. 구리선이 밖으로 튀어나오거나 남겨지지 않도록 한다. 전선과 단자를 이을 때는 납땜을 해야 확실하다. 구리선끼리 이었을 때는 선이 닿는 부위가 넓어 전기가 잘 통하지만 철로 된 단자는 그렇지 않다. 선을 이은 후 단자 주변도 절연테이프를 감아 준다. 배선의 움직임으로 인한 접촉불량을 방지하기 위해서다. 보조 시가잭 작업은 기본도구만 있으면 된다. 배선을 끊을 때 쓰는 니퍼는 피복만 살짝 잡아 당겨야 하므로 힘 조절이 필요하고, 여러 번 작업하면 손가락에 쥐가 날 정도로 힘이 든다. DIY 작업을 생각한다면 반자동 와이어 스트리퍼가 있으면 좋다. 인터넷 쇼핑몰이나 부품상에서 살 수 있는 것은 시가잭뿐이므로, 여분의 배선이 있어야 한다. 시가잭을 달 위치에 따라 배선 길이가 달라지므로, 색깔별로 나누어진 5m 길이의 선을 미리 사 두면 편하다. 작업은 실내에서 먼저 시작한다. 시가잭 단자에 배선을 연결하고 납땜해 튼튼하게 고정시킨다. 시가잭 안쪽을 보면 가운데와 입구 주변이 나뉘어 있다. 극성이 서로 다른 전기가 통하는 곳이다. 전기용품 중에서는 전기 극성이 맞아야 작동하는 것이 있다. 빛을 내는 제품은 상관없지만 모터가 달린 제품이나 GPS는 반드시 극성이 맞아야 한다. 때문에 자주 쓰는 용품을 확인해 시가잭 배선을 연결할 때 어느 선을 (+)에 연결해야 하는지 체크한다. 대체로 가운데가 (+), 바깥쪽 넓은 면이 (-)인 경우가 많다. 선은 나중에 잘라내면 되므로 넉넉한 길이로 연결한다. 배선 연결이 끝나면 시가잭을 차에 가져가 위치를 잡는다. 잭에 커버가 있는 경우 열리는 방향이 중요하다. 센터페시아 아래쪽 조수석에 달 때 덮개 방향이 운전석 쪽이면 잭을 꽂기 불편하다. 시가잭은 길이가 4cm 정도 되므로 내장재 안쪽에 공간이 충분해야 한다. 손가락이나 드라이버를 넣어 여유가 있는지 확인한다. 대체로 기어 레버 앞쪽, 센터페시아 아랫부분이 비어 있지만 차종에 따라 다르므로 반드시 체크한다. 합선되지 않도록 꼼꼼히 작업한다 위치가 정해지면 센터페시아를 분리한다. 대체로 재떨이를 빼면 안쪽에 고정볼트가 있고, 대시보드 아래쪽에 1∼2개가 달린다. 밖으로 보이는 볼트가 전혀 없으면 대시보드와 센터페시아 커버 사이로 (-)드라이버를 밀어 넣고, 바깥쪽으로 밀 듯이 들어 올리면 커버가 떨어진다. 이때 한 번에 힘을 주어 빼는 것이 요령이다. 비상등과 안개등, 에어컨 등 스위치에 연결된 잭을 풀면 커버가 완전히 떨어진다. 다음으로는 시가잭에 연결된 배선을 찾는다. 검정색 선은 (-), 색이 들어간 두 개의 선 중 하나는 전구로 이어지는 미등선이고 시가잭에 달린 나머지 하나가 (+)선이다. 간단하게 작업하려면 두 개의 선에 보조 시가잭의 선을 연결하면 된다. 이때 퓨즈박스를 열어 15∼20A 규격의 시가잭 퓨즈를 빼고 용량이 큰 25∼30A 퓨즈로 바꿔야 한다. 평소보다 전기 사용이 늘어나기 때문에 부하가 걸렸을 때 퓨즈가 끊어지는 것을 막기 위해서다. 제대로 연결하려면 퓨즈박스에서 따로 선을 따야 한다. 요즘은 퓨즈에 전선이 이어진 부품을 4천 원대에 살 수 있다. 20A 퓨즈와 배선 중간에 10A 용량의 원통형 퓨즈가 더해진 것으로, 보조 시가잭은 물론이고 전기선을 연결할 때도 편하다. 여기에서 (+)선을 뽑고 시가잭 주변에서 (-)선을 연결하면 된다. 보조 시가잭은 플라스틱 내장재를 잘라내고 끼운다. 커버가 있는 잭은 3×4cm 크기의 네모난 구멍을 내 고정핀 한쪽을 넣은 후 반대편을 딸깍 소리가 날 때까지 밀어 넣는다. 구멍을 뚫을 때 드릴을 이용하면 편하지만 대형 커터를 라이터로 달구어 플라스틱을 녹이면서 자르면 쉽다. 분리한 센터페시아를 끼우기 전에 시가잭에 전기용품을 꽂아 제대로 작동하는지 확인한다. 배선은 케이블타이를 이용해 대시보드 아래쪽 고정된 부품에 묶는다.
터보 튜닝[SP 엔진 출력을 높이는 기본 시스템 2004-06-25
튜닝이란 엔진의 효율성을 좋게 만드는 과정이다. 많은 튜너가 엔진의 힘, 곧 출력을 높이기 위해 이런저런 튜닝을 한다. 출력을 높이는 가장 손쉬운 방법은 엔진을 튜닝하는 것인데, 그중 터보 튜닝이 인기다. 엔진의 힘은 공기와 연료의 혼합기를 압축, 폭발시켜서 얻는다. 따라서 공기와 연료가 많이 들어갈수록 힘이 좋아진다. 튜닝을 하면 더 많은 공기와 연료를 뿜을 수 있고 이 때문에 속도에 대한 갈증을 느끼는 사람은 튜닝에 관심을 갖게 된다. 배기가스 압력으로 공기 흡입 폭발력의 변수가 되는 것은 공기와 연료의 양이다. 연료의 양은 연료 분사기로 조절할 수 있지만 공기의 양은 대체로 일정하다. 혼합기의 폭발력으로 피스톤은 내려간다. 올라오면서 배기가스를 밀어내고 다시 내려간다. 이때 진공 상태가 된 실린더 안에 마치 주사기로 물을 빨아들이듯 공기가 채워진다. 하지만 실린더 크기 이상은 들어가지 않는다. 당연히 공기를 더 많이 넣는 방법들이 오래 전부터 연구되어 수퍼차저와 터보차저가 등장했다. 엔진의 힘으로 터빈을 돌리는 것이 수퍼차저, 배기가스의 힘을 빌리는 방식이 터보차저다. 폭발 직후 실린더 온도는 3천300℃를 넘고 압력은 41.40바(bar, 1바는 수심 100m 압력) 정도. 그래서 배기가스가 나오는 위치에 터보를 달아 배기가스 에너지로 터빈을 돌린다. 터빈은 분당 10만 회 이상 돌면서 터빈 휠과 연결된 컴프레서 휠을 돌린다. 컴프레서 휠은 말 그대로 공기를 압축시키는 역할을 맡는다. 자연흡기는 실린더에 들어간 대기압 상태의 공기가 피스톤이 올라가면서 압축되지만, 터보 엔진의 경우는 대기압 이상의 공기가 이미 실린더 안에 들어가 있다. 이 상태에서 피스톤이 올라가면 공기가 더욱 압축된다. 14.7:1의 공연비를 기준으로 연료량을 조절하면 실린더 안에 압축되는 공기와 연료는 자연흡기 엔진보다 훨씬 많아진다. 터보 엔진은 자연흡기식보다 10∼20%(디젤), 50∼100%(가솔린) 출력이 올라간다. 엄밀히 말해 터보는 출력이 아니라 토크를 높인다. 토크는 크랭크축을 돌리는 엔진의 힘, 곧 폭발력을 말하며 출력은 토크와 엔진의 회전수(rpm)를 곱한 것이다. 엔진이 회전하면서 폭발이 일어나기 때문이다. 따라서 rpm이 너무 낮으면 토크가 좋아도 높은 출력을 얻을 수 없다. 일반적으로는 토크가 좋으면 출력이 좋다고 봐도 된다. 터보 튜닝은 터빈을 다는 것으로 끝나지 않는다. 엄청나게 뜨거운 배기가스를 식혀야 하고, 지나치게 많은 공기가 들어오지 않도록 과급압도 조절해야 한다. 혼합기의 양이 자연흡기 엔진보다 훨씬 많아 압축비도 낮추어야 한다. 이뿐만이 아니다. 가장 중요한 것은 고온, 고압의 혼합기가 점화되기 전에 불이 붙어 버리는 노킹 현상을 막는 것이다. 터보 튜닝은 부품의 문제가 아니라 시스템의 문제다. 터보는 배기가스의 힘을 이용해 공기를 압축한다. 압축된 공기는 온도가 올라가고, 고온고압의 공기는 분자운동이 활발하여 밀도가 낮다. 연소에 필요한 산소가 부족하다는 뜻이다. 그래서 터보 튜닝에는 인터쿨러가 필수적이다. 인터쿨러는 바깥공기를 끌어들여 공기를 식히는 일을 한다. 찬 공기가 들어가야 엔진의 토크도 높일 뿐만 아니라 노킹도 막을 수 있다. 더욱 많은 공기를 받아들이기 위해 터보 튜닝을 하지만, 공기가 너무 많을 경우 과급압이 비정상적으로 높아진다. 이를 막기 위해 웨이스트게이트를 설치한다. 배기가스가 나가는 문이다. 웨이스트게이트는 미리 정해진 최대값보다 가스가 많으면 나머지 가스는 머플러로 보내 배출한다. 그리하여 터빈과 컴프레서 휠의 속도가 바뀌고 흡기의 양도 조절된다. 터보 튜닝은 공기의 양을 늘리기 위한 것이지만 지나치게 많이 들어간 혼합기는 노킹 현상을 일으키기 때문에 압축비를 낮춘다. 그럴려면 혼합기가 압축되는 공간을 넓혀야 한다. 이를 위해 피스톤의 윗부분을 깎거나, 피스톤을 밀어 올리는 커넥팅 로드를 줄이기도 하고 실린더와 실린더 헤드 사이에 터보용 헤드 개스킷을 넣기도 한다. 웨이스트게이트로 공기의 양을 줄이고 터보 개스킷으로 압축비는 조절할 수 있다. 하지만 폭발력은 점화 순간에 발생하므로 점화시기를 맞추는 것이 중요하다. 혼합기를 압축하는 피스톤 운동과 점화시기가 정확하게 맞지 않으면 노킹이 일어난다. 노킹은 점화 플러그의 불꽃이 연소실 끝까지 퍼지기 전에 혼합기에서 자연발화가 일어나는 현상이다. 두 화염이 서로 부딪히면 압력은 순간적으로 아주 높아진다. 노킹은 피스톤이나 베어링 등 엔진의 부품을 망가뜨리는 원인이 된다. 이와 같은 엇박자를 막기 위해 엔진에는 노크 센서가 달려 있다. 노크 센서는 새로운 상황에 적응하기 위해 엔진의 뇌라 할 수 있는 전자제어장치(ECU)에 정보를 보낸다. ECU는 센서에서 보낸 정보를 바탕으로 점화시기를 조정한다. 전반적인 시스템 조율 뒤따라야 터보 엔진은 신경 써야 할 부분도 있다. 터보 터빈은 분당 회전수가 10만 회를 넘는 만큼 엔진오일 관리가 매우 중요하다. 터보차저가 손상되는 주원인은 대부분 윤활이 잘 되지 않아서다. 터보 엔진에는 고급 윤활유를 써야 하며 수시로 점검해야 한다. 터보 엔진은 보통 주행거리 5천km마다 엔진오일을 교환하도록 되어 있다. 또한 터보 엔진은 배기가스를 이용하기 때문에 배기가스가 충분해야 터보가 과급압을 만든다. 시동 초기 배기가스의 양이 적어 터빈 휠과 컴프레서 휠을 돌리는 힘이 약하면 터보 엔진의 반응이 지체된다. 이를 터보래그라 한다. 요즘엔 터빈 휠이 적은 배기가스에도 쉽게 반응하도록 부품들이 가벼워졌고, 휠을 돌리는 가스의 효율을 높이기 위해 작은 터보차저 2개를 설치하기도 한다. 큰 터보는 작은 회전에 제대로 작동하지 않는 반면, 작은 터보는 높은 rpm, 즉 배기가스가 충분한 상황에서 오히려 저항이 커져 충분한 힘을 내지 못한다. 이러한 현상을 없애기 위해 보조날개를 달아 저회전과 고회전에 모두 반응하게 하는 가변터보(VGT)도 나왔고, 사이즈가 다른 2개의 터보차저를 얹기도 한다. 터보차는 운전할 때도 몇 가지 주의할 것이 있다. 시동을 걸고 바로 출발하지 말고 약간의 공회전이 필요하다. 터보 엔진은 고온이기 때문에 점도가 높은 엔진오일을 사용한다. 끈적한 엔진오일이 엔진에 충분히 들어가게 하기 위해서는 1∼2분 정도의 공회전이 필요하다. 시동을 끌 때도 마찬가지. 시동을 바로 끄면 오일이 돌지 않고, 엔진보다 훨씬 뜨거운 터빈 안에 있던 오일이 끓는다. 터빈이 망가지는 주원인이다. 상대적으로 덜 뜨거운 엔진의 오일을 계속 순환시키면서 터빈을 어느 정도 식힌 후에 시동을 끈다. 이 때문에 오일 쿨러나 유온(오일 온도) 게이지 혹은 터보 타이머를 달기도 한다. 또한 터보 엔진은 일반 엔진보다 브레이크 제동성이 떨어지는 점도 유의해야 한다. 터보차저는 공기를 많이 끌어들이는 장치이지만, 브레이크는 진공의 힘을 이용하기 때문이다. 이밖에도 겨울철에는 터보의 커다란 토크로 인해 타이어가 헛돌지 않도록 액셀레이터를 천천히 밟아야 한다. 터보차저는 시스템이다. 더 많은 흡기와 더 큰 토크는 그에 따른 시스템 조정을 필요로 한다. 대용량 오일펌프와 정밀한 온도센서, 노크센서와 베어링, 피스톤, 흡배기 밸브, 흡기 매니폴드, 커진 라디에이터 등 엔진 자체의 시스템을 맞추어야 한다. 뿐만 아니라 높아진 출력에 맞게 서스펜션과 브레이크 등 전반적으로 조정을 해야 한다. 또한 터보를 달면 기름이 더 든다. 하지만 엔진 힘과 빠른 가속력을 원하는 사람에게는 터보 엔진이 매우 매력적인 애마 조련법이다.
브레이크 튜닝(상) 고출력 엔진에 꼭 필요한 2004-06-21
튜닝은 차의 어느 한 부분만을 강화하는 것이 아니다. ‘조율하다’라는 뜻 그대로 전체적으로 조화를 이루어야 제대로 된 튜닝이라고 할 수 있다. 그런데도 온로드 튜닝을 하는 사람은 출력 향상에, 오프로드 튜닝은 차체를 높이거나 큰 타이어를 끼우는 데만 관심을 갖는 경향이 있다. 빨리 달리고 험로 주파력을 높이는 1차적인 목적은 달성할 수 있을지 몰라도 차의 균형이 깨지는 부작용이 생긴다. 가장 문제가 되는 것은 브레이크다. 타이어 키우면 제동력 떨어져 빠른 속도를 제어할 브레이크가 없다면 절벽을 향해 달리는 ‘치킨 레이스’(Chicken Race)와 다를 것이 없다. 또한 오프로드용 머드 타이어를 끼워도 제동능력이 크게 줄어든다. 어느 쪽이라도 브레이크 튜닝은 반드시 병행해야 한다. 움직이는 물체는 항상 움직이려고 하므로 이를 세우기 위해서는 상당한 에너지가 필요하다. 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더를 통해 각 바퀴에 달린 캘리퍼로 유압이 전달되고, 브레이크 로터나 디스크에 패드를 밀어붙여 바퀴를 세운다. 이때 사람이 밟는 힘만으로는 충분한 유압을 만들 수 없어 흡기 매니폴드에서 생기는 진공(디젤차는 진공펌프)을 이용한다. 브레이크 페달에 직접 부스터를 달고 진공의 힘을 더해 마스터 실린더 안의 피스톤을 강하게 밀어붙인다. SUV와 미니밴은 대부분 두 개의 부스터가 들어간 탠덤 부스터 방식을 쓴다. ABS가 달린 차는 마스터 실린더에서 만들어진 유압을 ABS 컨트롤 유닛으로 보낸다. 바퀴에 달린 센서로부터 받은 신호를 ECU가 계산해 느린 쪽에 제동을 걸거나(ABS) 너무 빠른 바퀴에 제동력을 보내(TCS) 차를 제어하게 된다. 대개 중형급 이상이면 ABS가 달려 있지만 확실하지 않을 때는 엔진룸을 열어 마스터 실린더에서 나온 브레이크 라인을 따라가 ABS 유닛이 있는지를 확인해 본다. 차체가 커지고 편의장비가 늘면서 무게도 늘어나 차를 멈추기가 더욱 힘들어졌다. 바퀴가 무거워지는 경우도 있다. 인치업을 하거나 머드 타이어를 끼웠을 때, 바퀴당 5∼10kg 무거워진다. 스프링 아래쪽(휠, 타이어, 브레이크 부품, 서스펜션 링크 등)에서 1kg이 늘어나는 것은 10∼12kg의 짐을 싣는 것과 비슷한 작용을 한다. 때문에 네 바퀴를 합쳐 40kg이 늘어났다면 40kg짜리 쌀 포대 10개를 싣고 다니는 것과 같다. 온로드 튜닝을 하면서 경량 휠을 쓰더라도 이 문제는 크게 개선되지 않는다. 가벼운 휠을 써서 인치업을 하더라도 타이어의 편평비가 낮아지면서 사이드월이 줄고, 이를 보강하느라 무게가 늘어난다. 이때 바퀴는 바깥쪽으로 무게가 몰린다. 회전하는 바퀴에서 무게중심이 멀어지면 회전 관성이 늘어나고 제동력이 떨어질 수밖에 없다. 오프로드 튜닝을 해서 직경이 큰 머드 타이어를 끼워도 마찬가지다. 무게와 회전 관성이 같이 늘어나므로 힘껏 밟아도 잘 멈추지 않는다. 이런 상황이 되면 ABS도 잘 작동하지 않는다. 브레이크 로터와 패드를 그대로 두면 ABS 유닛이 아무리 유압을 보내도 절대적인 제동력이 부족하기 때문이다. 브레이크 튜닝은 제동력 향상과 함께, 패드와 로터가 마찰하면서 생기는 열을 얼마나 빨리 발산시키느냐가 중요하다. 부품에 따라 네 가지로 나누어 볼 수 있다. 가장 쉽고 저렴한 방법은 부스트(진공) 압력을 키우는 것이다. 요즘 ‘브레이크 부스터’라는 이름으로 인터넷 자동차용품 쇼핑몰에서 3만 원 안팎에 팔리고 있다. 처음 시작은 기아자동차 카니발에 달린 순정용품을 활용하면서였다. 엔진에서 만들어진 진공이 브레이크 부스터에 들어가기 전에 보조탱크를 달아 진공 압력을 더욱 키우는 원리다. 탠덤 부스터와 비슷한 원리로, 값에 비해 효과가 크고 탱크를 엔진룸에 고정하고 진공 호스를 연결하는 간단한 작업이다. 두 번째는 브레이크 패드를 고성능 제품으로 바꾸는 것이다. 패드 혹은 브레이크 라이닝은 바퀴와 함께 회전하는 디스크 로터 또는 드럼과 마찰을 일으키는 부품이다. 금속 복합물이 포함된 패드는 마찰 계수인 뮤(μ)가 높지만 주철로 된 로터에 닿으면 고열이 발생하고 조금씩 닳는다. 알루미늄 휠에 끼는 시커먼 먼지는 패드 분진이다. 마찰계수가 크고 내열성이 높을수록 제동력은 올라가게 된다. 순정 브레이크 패드는 마찰 계수 0.2μ 정도, 내열 온도는 250℃ 정도다. 튜닝용으로 나온 패드는 카본이나 방탄조끼의 재질인 케블라 섬유가 포함되어 마찰계수가 0.3∼0.5μ이고, 내열 온도는 300∼600℃에 달한다. 대체로 고성능 제품일수록 값이 비싼 것은 물론이고 수명이 길지 않다. 값은 SUV와 미니밴용 순정 패드가 1∼2만 원인것에 반해 튜닝용은 10∼20만 원대로 10배 이상 비싸다. 하지만 특별한 개조가 필요 없고 확실하게 성능이 올라간다. 절대적인 제동력이 커지는 것은 물론이고 온도가 높아져 패드 표면의 재질이 딱딱하게 뭉치는 현상이 없어 여름철 내리막 주행이나 고속에서 자주 브레이크를 밟더라도 제동력이 떨어지지 않는다. 디스크 로터를 바꾸는 방법도 있다. 순정 로터를 키우고 슬릿(선)이 있거나 홀(구멍)을 낸 제품을 쓴다. 제동력이 많이 걸리는 앞바퀴에 주로 쓰는데, SUV를 기준으로 부품값만 13만∼30만 원이다. 카본 스틸 등 열에 강한 소재를 쓸 경우 고성능 캘리퍼를 포함해 200∼400만 원으로 뛴다. 효과 확실한 로터와 캘리퍼 개조 슬릿과 홀 가공을 하는 이유는 여러 가지다. 우선 브레이크 로터의 무게를 줄일 수 있다. 브레이크 패드와 로터가 마찰할 경우 패드가 타면서 고온의 가스가 나오고, 로터가 빨갛게 달아오를 정도로 고열이 발생한다. 이를 줄이기 위해 순정 상태에서도 V디스크(ventilated)라는, 두 개의 판을 붙이고 그 사이로 공기가 지나면서 로터를 식히는 방식을 쓴다. 패드 접촉면이 평평한 일반 로터는 뜨거운 가스가 층을 이루어 표면에 머물면서 로터가 식는 것을 방해한다. 로터에 슬릿을 내면 가스가 쉽게 빠져 온도도 빨리 내려간다. 따라서 고온에서 생기는 페이드(fade) 현상을 막고, 브레이크 오일이 끓어 생긴 기포로 브레이크가 스펀지처럼 물렁해지는 베이퍼 록(vapor lock)도 막을 수 있다. 마지막으로 캘리퍼의 교환이다. 캘리퍼에는 유압을 받아서 패드를 로터로 미는 피스톤이 달려 있다. 순정차는 보통 피스톤이 하나지만 현대 뉴 그랜저 V6와 그랜저 XG는 투 피스톤 캘리퍼를 쓴다. 16만 원 정도 하는 이 캘리퍼를 달면 패드를 미는 힘이 커져 제동력을 키울 수 있다. 현대나 기아 계열의 SUV와 미니밴은 차종에 따라 휠의 허브 부분을 개조해 달 수도 있고, 개조가 불가능한 경우도 있다. 쌍용 계열은 로터를 함께 바꾸어야 한다. 디스크 로터를 떼어 내려면 허브 베어링을 비롯한 부품을 모두 바꾸어야 하지만 일반 카센터에서도 어렵지 않게 작업할 수 있다. 로터와 캘리퍼, 패드를 합쳐 부품값은 45∼47만 원, 공임을 포함하면 55∼60만 원이 든다. 가격 대비 성능, 정비성을 생각하면 가장 합리적인 선택이다.
순정품을 이용한 DIY(상) 방음패드·선글라스 케이.. 2004-06-21
자동차가 개성을 나타내는 수단으로 자리를 잡으면서, 손재주가 있는 오너들이 자신의 장기를 발휘한 다양한 DIY 작품을 선보이고 있다. 천을 자르고 붙이는 것부터 보통사람은 힘들게 여기는 전기작업까지, 자동차 동호회나 인터넷 자동차용품 전문 쇼핑몰을 들여다보면 고수의 반열에 오른 DIY맨들을 쉽게 찾아볼 수 있다. 하지만 이들이 소개하는 DIY는 수준이 너무 높아서 따라서 해보겠다는 생각을 하기 힘들다. DIY를 시작하는 단계라면 쉬운 작업을 찾는 것이 현명하다. DIY(Do It Yourself)의 종류는 무궁무진하다. 남의 도움 없이 자기 손으로 작업하는 것 은 모두 DIY에 속하기 때문이다. 외국의 경우 전문업소에 자동차 정비를 맡길 경우 비싸고 시간도 많이 걸려 직접 손보는 사람이 많다. 우리나라는 차를 고치는 비용이 싸지만 자잘한 용품이나 편의성을 살리기 위한 개조는 잘 해주지 않는다. 따라서 운전자가 스스로 하는 수밖에 없다. 가짓수 많고 간단히 할 수 있는 순정품 DIY 가장 손쉽게 할 수 있는 것이 순정부품을 이용한 작업이다. 인터넷이나 가까운 부품상에서 재료를 쉽게 구할 수 있고, 접착제와 드라이버, 두툼한 커터 등 몇 가지 공구만 준비하면 된다. 고급형에 달리는 장비를 추가하거나 다른 차종에도 응용이 가능하다. 요즘 나오는 차는 선글라스 케이스를 기본으로 카드 홀더나 다양한 수납공간 등 편의장비가 많다. 이런 장비는 대개 두세 개의 볼트를 이용해 차에 부착한다. 따라서 공간만 있다면 어느 차에나 달 수 있다. 이 달에는 현대자동차의 그랜저 XG와 테라칸, 클릭 부품을 이용한 DIY를 소개한다. 먼저 그랜저 XG에 쓰인 앞 펜더 인슐레이션 패드를 이용해 방음작업을 해보자. 앞 타이어와 엔진음은 대시보드 안쪽을 통해 들어오지만 앞 펜더를 타고 도어 안쪽으로 들어오는 소리도 상당하다. 이 때문에 고급차는 물론이고 요즘 나오는 디젤 SUV는 차체와 앞 펜더 사이 공간에 인슐레이션 패드를 넣는다. 방음패드는 현대 그랜저 XG와 기아 옵티마의 것을 가장 많이 쓴다. 좌우 한 조의 값은 8천∼1만 원. 옵티마 것은 약간 두툼한 대신 길이가 짧으므로 SUV나 미니밴에는 그랜저 XG의 것을 쓰도록 한다. 스펀지처럼 푹신해서 좁은 공간에 잘 들어가고 쉽게 떨어지거나 흔들리지 않는다. 운전석과 조수석 문을 열고, 앞 펜더 사이의 공간으로 밀어 넣는 방법이 편하다. 아래쪽의 긴 부분을 먼저 넣고, 위쪽의 두툼한 부분을 나중에 다져 넣은 다음 긴 드라이버를 이용해 고루 쑤셔 준다. 패드를 넣은 후 펜더 안쪽에 언더 코팅제나 발포 우레탄 스프레이를 뿌리면 빈 공간이 완벽하게 메워진다. 가장 확실한 방법은 바퀴를 떼어 휠하우스 안쪽 커버를 벗겨서 패드를 끼우는 것이다. 차를 리프트에 올려야 하므로 부품을 사두었다가 단골 카센터에서 수리를 할 때 부탁하면 편리하다. 두 번째 작업은 선글라스 케이스 달기. 여름에는 강한 햇볕 때문에 선글라스를 많이 쓰지만 보관할 곳이 마땅치 않다. 현대 테라칸을 제외하고는 선글라스 케이스가 운전자용 하나밖에 없어 옆자리에 탄 사람은 불편을 겪어야 한다. 선글라스 케이스 DIY는 두 가지로 나눌 수 있다. 앞좌석 위쪽 가운데 맵 등과 함께 달리는 경우가 가장 많다. DIY를 할 때는 맵 등을 떼고 전기배선을 연결하는 등 작업이 복잡해진다. 또 실내 천장과 철판 사이에 여유가 없으면 달 수 없다. 무조건 부품을 사지 말고 맵 등을 뜯어 안쪽의 공간을 살펴 어떤 차의 것이 맞는지 확인한다. 또 선글라스 모양도 살펴야 한다. 눈 주변을 완전히 감싸는 고글형 선글라스는 케이스에 들어가지 않기 때문이다. 선글라스 케이스만 구할 수도 있다. 현대 테라칸과 클릭, GM대우의 라세티는 선글라스 케이스와 고정방법이 비슷하다. 테라칸용 케이스는 케이스가 완전히 감춰지는 방식. 깊이 4cm 정도, 너비는 15cm 정도다. 클릭이나 라세티는 고정부위만 안으로 들어가는 외장형이다. 클릭용은 좌우 고정볼트가 하나의 판에 달려 있고 2cm 정도 튀어나와 있다. 실내에 DIY를 할 때는 색도 신경 써야 한다. 항상 눈이 가기 때문에 주변의 내장재와 비슷한 톤을 골라야 한다. 국산차는 베이지 혹은 회색이 많다. 선글라스 케이스 작업은 위치를 정확히 잡는 데서 시작된다. 대체로 선바이저 뒤쪽 불룩 튀어나온 부분의 안쪽 여유공간에 넣으면 된다. 테라칸 선글라스 케이스는 운전석(왼쪽)과 조수석(오른쪽)용이 나온다. 열리는 각도가 조금 다르고, 부품 뒷면에 L 또는 R이라고 씌어 있어 구별하기 쉽다. ‘open’이라고 쓰인 부분이 운전자 쪽으로 가야 선글라스를 꺼내기 쉽다. 먼저 자리를 잡는다. 선글라스 케이스는 안쪽에서 바깥쪽으로 두꺼워지므로 케이스 안쪽을 기준으로 볼펜을 이용해 내장재에 표시를 한다. 선 안쪽으로 칼날을 넣어 조금 작은 듯싶게 자르고, 부품이 잘 들어가지 않으면 조금 더 잘라 구멍을 넓힌다. 처음부터 구멍을 크게 하면 헐렁해져서 고정이 어렵다. 빡빡하게 들어갈 정도가 되면 내장재와 선글라스 케이스가 닿는 부분을 확인하고, 플라스틱과 천을 붙일 때 쓰는 접착제를 바른다. 30초 정도 기다려 표면이 조금 굳어서 색이 바뀐 후에 단단하게 밀어 넣는다. 접착제는 얇고 넓게 바르고 처음 1∼2분은 손으로 누르고 있어야 단단하게 붙는다. 천장은 햇볕으로 열을 받기 때문에 꼼꼼하게 작업하지 않으면 부품이 떨어질 염려가 있다. 클릭의 선글라스 케이스는 작업방법이 다르다. 내장재 안으로 들어가는 부위는 가로 세로가 2×1.5cm 정도. 좌우 볼트의 간격에 맞춰 네모난 구멍을 두 개 뚫으면 된다. 테라칸용 케이스는 전체를 고정하면 안쪽 부품만 움직이지만, 클릭용은 두 군데의 고정부위에서 선글라스 케이스가 열리고 닫히는 힘을 받는다. 때문에 안쪽으로 깊숙이 집어넣고 볼트가 달린 고정판 전체에 접착제를 발라서 흔들리거나 떨어지지 않게 한다.
흡배기 튜닝 저항 줄이고, 연소효율 높이는 2004-05-28
이번 호에는 엔진 출력을 높이기 위한 튜닝 가운데 흡배기 부문을 살펴보겠다. 엔진을 튜닝할 때는 먼저 목적을 분명히 하는 것이 중요하다. 또한 튜닝을 하면 얻는 것뿐만 아니라 잃는 부분도 있다는 점을 알아둬야 한다. 엔진 파워를 키우는 방법으로 비교적 쉽게 할 수 있는 튜닝은 흡기 계통이다. 양산차는 일반도로를 달리는 것을 전제로 해 전체 회전영역에서 균일한 흡기 효율을 내도록 설계된다. 회전영역에 따라 엔진 특성이 변하는 것을 줄이기 위해서다. 따라서 흡기 계통의 튜닝, 특히 에어클리너 교환은 순정품의 특성을 잘 살핀 다음 성능에 맞는 제품을 골라야 한다. 전체 시스템의 조화 중요해 최근 들어 많이 쓰이는 가변흡기 시스템은 흡기 매니폴드의 길이를 조정해 전체 rpm 영역에서 고른 출력을 내도록 만든 것이다. 저회전 영역에서는 공기를 더 많이 빨아들이기 위해 흡기 매니폴드가 길어지고, 고회전 영역에서는 흡기 저항을 줄이기 위해 짧아진다. 흡기 밸브가 계속 여닫히면 주기적으로 흡기관의 압력이 증가했다가 줄어드는 현상이 생긴다. 즉 압력이 높아지면 흡기량이 늘고 압력이 내려가면 줄어들어 흡입 공기가 큰 맥동류를 만든다. 맥동류가 생기면 공기가 불규칙하게 공급되어 고른 출력을 낼 수 없게 된다. 맥동현상에 의해 흡입공기가 희박해지는 것을 막기 위해 달리는 장치가 ‘레조네이터’. 양산차에는 보통 에어클리너 박스 앞에 달려 있다. 서지탱크가 에어클리너와 드로틀밸브 뒤에서 생기는 맥동류를 처리하고, 레조네이터는 흡기 계통의 시작점에서 맥동류를 없애는 역할을 한다. 튜닝용으로 쓰는 에어필터는 보통 두 가지로 나뉜다. 하나는 필터의 흡기 저항을 줄이는 순정 대체형 필터이고, 다른 하나는 에어클리너 박스를 없애고 흡기관에 직접 연결하는 오픈형이다. 순정 형태의 에어필터는 필터의 흡입 저항을 줄인다. 달기 쉽고 값도 싼 편이며 흡기 시스템을 손대지 않아 엔진 특성이 크게 바뀌지 않는다. 그러나 시스템 전체의 저항을 줄이지 못하기 때문에 큰 효과를 기대하기는 어렵다. 반면 오픈형을 쓰면 흡기 시스템 전체의 저항이 줄어든다. 즉 공기의 흡입경로가 단축되고 흡입 면적이 넓어져 연소효율이 높아지는 것이다. 고회전 영역에서만 성능을 발휘하는 것이 한계다. 저회전에서 힘을 못 쓰는 이유는 두 가지다. 첫째는 흡입경로를 단축하는 것은 고회전 영역의 흡기 효율을 높이기 위한 방법이다. 둘째는 오픈형 필터를 달 때 보통 에어덕트에 함께 달린 레조네이터를 떼어내므로 저회전 영역에서 맥동류를 잡지 못해 큰 힘을 발휘할 수가 없다. 즉 저회전에서는 맥동류가 커지는 공진 현상이 나타나 토크가 약해진 것을 몸으로 느낄 수 있을 정도다. 반면 고회전으로 올라갈수록 토크는 가파르게 커진다. 이 때 운전자는 실제보다 출력이 더 많이 늘어난 듯한 느낌을 받게 된다. 이런 감각을 즐기기 위해 오픈형 필터로 바꾸는 사람이 많지만 이것이 때때로 스트레스가 될 수 있다. 제대로 출력을 맛보려면 항상 높은 rpm을 유지해야 하기 때문이다. 오픈형 에어필터를 달 때는 외부 공기를 빨아들일 수 있는 흡기관을 필터 부근에 따로 만들어 주는 것이 좋다. 필터를 통해 엔진룸의 뜨거운 공기가 흡입되면 출력이 크게 떨어지고 엔진 부담도 커지기 때문이다. 필터는 배기량, 터보 유무에 따라 크기를 결정한다. 큰 에어필터는 흡기 면적을 늘려 주지만 차에 맞지 않는 용량은 역효과를 낳는다. 흡입공기의 속도가 떨어져 기능을 제대로 발휘되지 못한다. 순정형 에어클리너는 잃는 것이 거의 없는 대신 얻는 것도 크지 않다. 실제 출력의 상승보다 엔진의 반응성이 커지는 정도가 이득이다. 반면 오픈형 에어클리너를 쓰면 고회전 영역의 출력이 뚜렷이 좋아지지만 저회전에서는 토크를 잃게 된다. 두 가지 중 선택은 오너의 몫이다. 튜닝은 결국 오너의 취향에 맞게 차를 가꾸어 가는 과정이기 때문이다. 흡기 파이프와 에어필터 튜닝은 흡기 계통의 가장 기초적인 튜닝으로 크게 어려운 작업이 아니다. 실린더 헤드와 흡배기 밸브, 캠축, 흡배기 매니폴드 튜닝은 흡기 계통 튜닝의 완성이라 할 만큼 난이도가 높다. 어느 것 하나만을 튜닝해서는 큰 효과를 볼 수 없기 때문에 전체 시스템의 조화를 생각해 튜닝하는 것이 중요하다. 흡기 튜닝의 목표는 공기를 저항 없이 매끈하게 연소실로 보내는 것이다. 실린더 헤드나 매니폴드 튜닝도 흡기 저항을 줄이는 것이 목표다. 차이점이 있다면 헤드 튜닝은 흡기 파이프 튜닝에 비해 출력을 높일 수 있는 여지가 많고 기술과 비용이 더 들어간다는 정도다. 메이커는 양산차를 내놓을 때 부드러운 엔진 특성과 풍부한 중저속 토크에 초점을 맞춰 흡배기 계통을 설계한다. 또 최근 크게 부각되는 환경이나 에너지 문제도 고려해 출력이 조금 줄더라도 배출가스가 적게 나오고 연비가 높은 차를 만든다. 반면 튜닝카는 배출가스가 늘고 연비가 떨어지는 부작용을 감안하고라도 출력 및 동력성능을 최대한 끌어올리는 데 초점을 맞춘다. 튜닝이라는 말 그대로, 엔진의 전체적인 효율을 높여 환경과 연비의 부작용 없이 출력을 높일 수 있는 방법도 있다. ‘압축비’를 높이는 것으로, 엔진효율이 높아져 연비가 좋아지는 것이 특징이다. 압축비를 높이는 튜닝에는 실린더 헤드의 연소실 표면을 연마해 압력을 높이거나 순정형보다 얇은 개스킷을 쓰는 방법이 있다. 요즘 승용차는 메탈 개스킷이 주로 쓰이므로 이를 얇은 것으로 바꾸면 연소실 면적이 줄어 압축비가 올라간다. 다만 압축비를 지나치게 높이면 노킹이 생길 수 있다. 노킹은 엔진의 성능과 연비를 크게 떨어뜨린다. 더욱이 높은 rpm 영역에서 노킹이 계속되면 엔진블록이 깨질 우려도 있으므로 압축비를 높일 때는 상한선을 염두에 두어야 한다. 실린더 헤드를 튜닝하는 또 다른 방법은 흡배기 매니폴드와 결합하는 접합부를 포팅과 폴리싱 처리하는 것이다. 포팅은 실린더 헤드와 흡배기 매니폴드를 결합하는 접합부의 면적을 키우는 작업이고 폴리싱은 거친 주물제 헤드와 흡기 매니폴드의 내부를 매끈하게 다듬는 일이다. 에어필터를 통해 들어간 공기는 드로틀보디와 서지탱크를 거쳐 흡기 다기관에서 인젝터가 분사한 연료와 혼합되어 연소실로 보내진다. 혼합기가 연소실로 들어가는 통로인 흡기 매니폴드와 실리더 헤드의 안쪽을 깎아서 공기의 저항을 줄이고 흡입공기의 양을 늘리는 작업이 포팅이다. 흡기 계통에서 공기가 가장 많이 몰리는 곳이 흡기 매니폴드이므로 포팅 작업을 통해 내부를 조금만 넓혀도 높은 rpm 영역에서 눈에 띄게 출력이 늘어난다. 폴리싱은 공기가 소용돌이치지 않고 매끈하게 들어갈 수 있도록 표면을 다듬는 작업으로, 보통 포팅기를 이용해 1차로 연마한 다음 사포로 마무리한다. 하이캠 쓰려면 여러 부위 손봐야 실린더 헤드의 흡입 경로를 다듬은 다음에는 밸브 기구를 손본다. 밸브 튜닝은 헤드포팅보다 훨씬 더 복잡하고 정교한 기술이 필요하다. 밸브와 캠샤프트 뿐만 아니라 밸브 스프링, 캠의 구동방식 등과 밀접하게 연관되어 있으므로 어느 것 하나만 튜닝한다고 성능이 크게 개선되지 않는다. 자칫 잘못하면 엔진의 조화가 흐트러질 수 있으므로 밸브 튜닝은 신중하게 도전해야 한다. 이론적으로는 흡기 밸브가 열리는 거리, 즉 리프트 양이 커지면 더 많은 혼합기가 연소실 안으로 들어가 성능이 개선된다. 밸브가 열리는 거리는 캠샤프트의 모양이 결정하고, 볼록하게 튀어나온 부분의 각도가 클수록 리프트 양이 늘어난다. 그러므로 캠샤프트 튜닝이 선결과제다. 보통 승용차의 캠샤프트(캠) 각도는 260° 미만이다. 캠의 각도를 키운 하이 캠을 쓰면 리프트의 양을 늘릴 수 있지만 캠만 바꾸면 다른 부품과의 조화가 무너져 출력을 끌어올리는 데 한계가 있다. 심한 경우에는 밸브와 피스톤이 부딪치고, 밸브 스프링이 밸브를 충분히 누르지 못해 서징 현상(밸브가 관성에 의해 캠으로부터 순간적으로 떨어졌다가 충격을 받으면서 다시 붙는 현상)이 생기는 등의 부조화 현상이 일어난다. 이런 현상은 엔진에 손상을 입히므로 하이 캠을 쓰기 위해서는 밸브 계통을 포함해 여러 부위를 함께 튜닝해야 원하는 출력을 얻을 수 있다. 전체 부품을 튜닝하더라도 하이캠을 쓰면 높은 rpm에서 출력이 늘어나는 대신 낮은 rpm에서 토크가 떨어지는 단점이 있다. 아이들링 때의 부조화 현상이 심해지기도 한다. 일부 튜너들은 높은 rpm에서의 성능을 높이는 데 치중하기도 한다. 그러나 드래그 경주차가 아니라면 평균 rpm에 맞추어 성능을 높이는 튜닝이 알맞다. 일반도로에서는 순간순간의 토크가 큰 차가 운전하기 편하기 때문이다. 중저속 rpm에서 출력을 높이려면 하이 캠 튜닝과는 반대로 작은 각도의 캠을 쓰고 흡기 매니폴드의 경로를 길게 만들면 된다. 배기 튜닝 역시 공기의 저항을 줄이는 작업이 중요하다. 양산차는 연비를 개선하고, 소음을 낮추기 위해 배기 매니폴드를 가늘게 만든다. 튜닝용은 4기통의 경우 스테인리스 재질로 4개의 파이프를 같은 길이로 제작하고, 각각의 파이프가 크게 꺾이지 않도록 조정한다.
서스펜션 세팅 이상적인 타협점을 찾는 작업 2004-05-27
앞 서스펜션 설계와 관련된 요소를 살펴보면 서스펜션을 이루는 부품과 배치 방법의 중요성을 알 수 있다. 서로 연관된 이 요소들은 각각 최적의 상태를 유지하면서도 시스템과 조화를 이루어야 한다. 앞 서스펜션의 배치 방법을 결정한 뒤에는 서스펜션이 움직일 때 각각의 부품이 어떻게 작동할지를 컴퓨터로 분석한다. 분석을 통해 얻은 데이터를 이해하지 않고서는 서스펜션이 제대로 작동하는지 알 수가 없다. 서스펜션 지오메트리 (Suspension Geometry) 앞뒤 독립식 서스펜션의 지오메트리(기하학적 배열)와 관련된 요소는 굉장히 복잡하다. 각각의 요소를 설명하고 그것이 전체 시스템과 어떻게 조화를 이루는지 알아보기 위해 설계 과정을 살펴보자. 서스펜션 설계를 시작하기 전에 알아두어야 할 것은 ‘정답’이 없다는 것이다. 따라서 모든 설계요소는 전체 시스템에서의 역할만 검토, 평가되어야 한다. 즉 설계는 다양한 요소를 고려해 타협점을 찾는 일이다. 독립식 서스펜션 설계요소는 십 수년 동안 시험을 통해 개발되었다. 공학과 과학 개념에서 접근했으며, 다행히 결과가 좋았다. 결과를 무시한 급진적 설계는 조종성의 불량을 가져왔다. 차를 직접 만들어 보고 싶다면 차의 조종성에 미치는 영향을 생각해야 한다. 여기에 나오는 숫자는 비교적 양호한 차를 만들 수 있는 값들이다. 서스펜션 설계는 타이어와 휠에서 시작해 점차 안쪽으로 들어간다. 맨 나중에 설계하는 항목은 프레임이다. 휠, 타이어, 오프셋 (Wheel, Tires, Offset) 설계 배치도를 그릴 때는 맨 먼저 지면과 닿는 휠, 타이어의 정면 세팅 값을 넣어야 한다. 즉 휠, 타이어의 단면과 휠 트랙의 크기를 측정해 배치도를 그린다. 휠 오프셋(휠 림에서 고정 플랜지 중심까지의 거리)의 값은 매우 중요하므로 그림에 표현하도록 한다. 더 큰 휠이나 타이어를 쓰려면 이런 내용도 배치도에 표시한다. 휠 오프셋의 양을 선택할 수 있다면 너클이 안으로 들어가는 휠을 사용하는 것이 유리하다. 휠 오프셋이 바깥쪽에 있으면 멋있게 보이지만 서스펜션에 문제가 많다. 이제 설계를 시작해 보자. 150cm 휠 트랙, 3.8cm 부(-)의 오프셋을 가진 10×15인치 휠을 이용한다. 휠 고정면과 차의 중심선의 거리는 71.2cm다. 마찬가지로 3.8cm 정(+)의 오프셋을 가졌다면 중심선과 휠 고정면 사이의 거리가 78.8cm이다. 이 가운데 어떤 값이 더 나은지 알아보자. 먼저 타이어는 동하중 반경(rolling radius)이 31.25cm이고 너비는 32.5cm이다. 앞 트랙(Front Track) 앞 트랙은 차폭에 의해 결정되므로 먼저 배치도에 앞 트랙을 표시한다. 차의 중심선은 두 타이어 중심선의 가운데 놓이는데, 그 치수도 배치도에 표시한다. 경주용 자동차를 만들 경우 트랙의 치수가 규정집에 정해져 있지 않으면 다양한 상황을 고려해 타협점을 찾아낼 수 있다. 트랙을 크게 하면 선회력이 좋아진다. 이는 코너에서 하중이동이 작기 때문이다. 하중이동이 작다는 것은 타이어에 작용하는 하중이 비슷하여 선회력이 커진다는 뜻이다. 그러나 트랙이 커지면 차폭도 커지고 앞쪽이 넓어진다. 너비가 크면 복잡한 길에서 운전하기 어렵고, 앞이 넓을 경우 공기저항이 커진다. 낮은 속도로 달리고 운전에 여유가 있다면 큰 트랙은 장점이 된다. 앞에서 언급한 것처럼 설계 샘플은 트랙 150cm, 타이어의 중심선과 차의 중심선의 거리는 75cm다. 너클 설계(Knuckle Design) 너클의 배치는 전체 서스펜션 설계에 큰 영향을 미친다. 너클은 휠 타이어와 연관된 위아래 볼 조인트와 조향 볼 조인트의 위치를 결정한다. 볼 조인트의 높이: 휠/타이어로부터의 하중은 위, 아래 볼 조인트를 통해 섀시와 컨트롤 암으로 전달되어야 하므로 가능하면 멀리 떨어뜨려 놓는다. 거리가 멀수록 섀시에 전해지는 휠/타이어로부터의 하중이 작다. 볼 조인트와 휠/타이어 사이의 간격을 늘이는 데는 한계가 있다. 너클은 15인치 휠에 볼 조인트가 들어가도록 설계되어 있어 휠 오프셋을 적절히 활용하면 스크럽 반경(scrub radius)을 감소시킬 수 있다. 은 볼 조인트의 피봇점을 나타낸다. 는 너클과 볼 조인트를 추가한 배치도이고, 볼 조인트 좌표를 보여주는 것이 다. 볼 조인트 피봇 위치(cm)   엑슬 중심으로부터 높이 휠표면으로부터 오프셋 아래 볼 조인트 14.375 아래 9.375 안쪽 위 볼 조인트 14.375 위 13.75 안쪽 조향 볼 조인트 13.125 아래 8.75 안쪽 볼 조인트 위치   X(cm) Y(cm) Z(cm) 아래 볼 조인트 -0.25 16.875 61.875 위 볼 조인트 +0.25 45.625 57.5 조향 볼 조인트 -10.0 18.125 62.5 킹핀 경사와 스크럽 반경 (King pin inclination & Scrub radius) 위, 아래 볼 조인트를 직선으로 이어 지면까지 연장하면 킹핀 경사는 이 직선과 지면에 수직한 직선이 이루는 각도가 된다. 보통 5~10°다. 스크럽 반경은 볼 조인트 연장선과 수직선이 지면에서 이루는 간격이다. 스크럽 반경을 최소화시키면 조종성과 제어능력이 크게 좋아진다. 타이어 충격과 선회력은 조향에 비틀림 힘을 작용시키는데, 이 힘은 스크럽 반경의 크기에 비례한다. 만약 스크럽 반경이 ‘0’이면 비틀림 힘 또한 ‘0’이 된다. 스크럽 반경이 0인 차는 파워 스티어링이 아니어도 쉽게 조향할 수 있다. 비틀림 힘이 없어서 조향축을 중심으로 타이어가 쉽게 회전하기 때문이다. 스크럽 반경을 증가시키는 요인은 (-)휠 오프셋, 휠과 타이어의 너비, 브레이크 디스크 두께와 너클의 모양 등이다. 이 가운데 하나라도 스크럽 반경을 최소화할 수 있도록 만들면 조향성과 제어력이 개선된다. 배치도에서 볼 수 있듯이 킹핀 경사각이 크면 스크럽 반경이 줄어든다. 킹핀 경사각을 키우면 조향이 중앙을 향한다. 그렇다면 왜 킹핀 경사각을 아주 크게 하지 않을까? 다른 요소들과의 타협점을 찾기 위해서다. 킹핀 경사각이 너무 크면 조향을 할 때 타이어가 좌우로 크게 흔들리고, 타이어의 옆면이 지면과 접촉해 접지면이 작아진다. 가장 바람직한 킹핀 경사각은 7~9°로 알려져 있다. 컨트롤 암의 길이 배치도에 휠/타이어, 너클, 볼 조인트의 위치를 설정했다면 다음은 컨트롤 암의 길이를 결정할 단계다. 아래 컨트롤 암: 아래 컨트롤 암은 길게 하는 것이 좋다. 이렇게 하면 볼 조인트를 날카롭게 만들지 않아도 되고, 서스펜션 멤버가 움직일 때 각도 변화가 작다. 컨트롤 암이 길면 엔진, 배기관 등과 간격이 좁아져 또 다시 타협점을 찾아야 한다. 샘플 배치도에서는 아래 컨트롤 암이 32.5cm 정도다. 서스펜션의 상하운동이 각각 10cm인데, 이는 최소 길이다. 위 컨트롤 암: 위 컨트롤 암의 길이는 서스펜션에 극적인 효과를 가져온다. 상하운동과 롤링 때 롤 중심의 움직임을 조절할 수 있기 때문이다. 일반적으로 위 컨트롤 암의 길이는 아래 컨트롤 암의 50~80%다. 컴퓨터 분석을 통해 위 컨트롤 암의 적당한 길이를 찾아낼 수 있다. 이 값을 선택하면 상하운동, 롤링 때 롤 중심의 위치가 거의 변하지 않는다. 뒤에서 서스펜션 최적구조 설계를 위해 컴퓨터를 사용하는 방법을 소개할 것이다. 샘플 배치도에서 위 컨트롤 암을 17.5cm로 한다. 볼 조인트의 높이, 타이어의 직경, 아래 컨트롤 암 길이를 함께 고려하여 위 컨트롤 암의 길이를 정할 수 있다. 길이가 적당하면 롤 중심의 위치를 제어하면서 동시에 휠이 부드럽게 움직인다. 는 컨트롤 암을 추가한 샘플 배치도를 보여준다. 스윙 암의 길이와 캠버 게인 스윙 암 길이는 볼 조인트를 연결하는 직선과 위, 아래 컨트롤 암의 연장선상의 교차점 사이의 거리이다. 스윙 암이 길면 휠이 부드럽게 움직이나 캠버 게인이 작아진다. 반대로 스윙 암이 짧을 경우 캠버 게인은 커지지만 휠의 움직임이 일정하지 않을 수도 있다. 일부 전문가는 스윙 암이 짧을수록 좋다고 한다. 하지만 서스펜션의 운동 궤적을 따라가 보면 이런 믿음에 오류가 있음을 알게 된다. 서스펜션이 최대로 상하운동을 하는 상태에서는 스윙 암이 매우 짧다. 왜냐하면 위 컨트롤 암이 아래 컨트롤 암보다 짧고 서스펜션이 자운스(jounce)하면 컨트롤 암의 교차점이 차의 중심부로 더 가까워지기 때문이다. 많은 실험을 통해 적절한 스윙 암의 길이는 250~375cm인 것을 알아냈다. 샘플 배치도에서는 정상승차 높이에서의 스윙 암이 310cm이다. 최대 자운스(10cm) 때의 스윙 암은 75cm에 불과하다. 즉 최대 자운스 때는 앞쪽 컨트롤 암이 스윙축 서스펜션처럼 된다. 만약 최초 스윙 암 길이가 150cm였다면 어떤 일이 발생했을까? 최대 자운스 때 유효한 스윙 암은 75cm 이하다. 최대 캠버 게인은 스윙축 형식의 서스펜션과 같을 것이므로 어떤 설계자도 앞 서스펜션을 이처럼 배치하지는 않을 것이다. 앞에서 설명한 것처럼 서스펜션 설계는 모든 요인을 평가한 후 타협점을 찾아내는 작업이다. 어느 정도의 캠버 게인은 바람직하다. 스윙 암의 길이가 310cm인 샘플 배치도에서의 캠버 게인은 서스펜션이 2.5cm 이동할 때마다 0.6~1.6° 정도이다. 최대 자운스 위치에서는 4°를 넘기도 한다. 는 스윙 암의 길이와 캠버 게인을 결정하는 방법을 나타낸 것이다. 롤 중심의 이동 롤 중심의 위치는 위 컨트롤 암의 길이가 적절하지 않을 경우 수평, 수직 방향으로 동시에 움직인다. 롤 중심의 높이는 차체의 롤링에 영향을 주고, 앞 서스펜션에 의해 차체의 롤링이 억제되는 정도에 영향을 끼치므로 롤 중심의 높이가 바뀌면 운전자는 차의 조종성이 달라진 것을 느낀다. 서스펜션이 움직여도 롤 중심의 높이가 변하지 않으면 조종성도 안정된다. 수평 방향의 롤 중심 위치도 같은 영향을 미친다. 위 컨트롤 암의 길이가 최적화되지 않으면 차에 롤각이 발생할 경우 롤 중심이 횡방향으로 이동하고, 운전자는 조종성의 변화를 느낀다. 예측 불가능한 변화를 제거하면 운전자는 조종성에 확신을 갖고 더 빠르게 달릴 수 있다. 앞 서스펜션 피봇점(Pivot Points) 바람직한 캠버 게인과 롤 중심의 높이를 정했으므로 컨트롤 암의 정확한 좌표를 결정할 수 있다. 이 좌표가 있어야 컴퓨터 프로그램을 이용해 서스펜션의 상하운동 특성을 비교, 분석할 수 있다. 샘플 배치도에 사용되는 좌표 값을 나타낸 것이 이다. 볼 조인트 위치<표3>   X(cm) Y(cm) Z(cm) 아래 컨트롤 암       앞 피봇 -3.75 14.75 29.375 뒤 피봇 25.0 14.75 29.375 볼 조인트 -0.25 16.875 61.875 위 컨트롤       앞 피봇 0.25 42.8 40.375 뒤 피봇 15.25 42.3 40.375 볼 조인트 0.25 45.625 57.5 타이로드 내측 피봇 10.0 16.0 30.375 타이로드 외측 피봇 -10.0 18.125 62.5 휠 중심 0 31.25 75 서스펜션 지오메트리 컴퓨터 분석 샘플 배치도에 결정된 서스펜션의 피봇점의 좌표를 입력해 컴퓨터 프로그램을 돌리면 서스펜션의 각 부분이 상하운동 때 어떻게 상호작용을 하는지 분석할 수 있다. 전체 서스펜션과 조향 시스템에 겨우 9개의 피봇점이 들어간 것이 흥미롭다. 9개의 점으로부터 많은 데이터를 얻어낼 수 있다. 그 중 일부분이 에 나타나 있다. 컴퓨터 프로그램을 실행시키면 차의 롤각, 양쪽 바퀴의 캠버각, 수직 수평 방향의 롤 중심의 위치 등을 알 수 있다. 서스펜션의 이동거리에 따른 값과 롤각의 변화에 따른 값도 알 수 있다. 즉 대부분의 상황에서 서스펜션의 지오메트리가 어떻게 변하는지 알게 된다. 컴퓨터 분석에 사용되는 프로그램은 우석대학교 자동차공학과 차량동역학 실험실에서 구할 수 있다.(☎063-290-1474, e-메일: rolee@woosuk.ac.kr) 자료분석 의 결과를 분석해 보자. 첫 번째 줄은 샘플 배치도에서 선택한 9개의 좌표를 이용해 계산한 치수다. 즉 컨트롤 암의 실제 길이, 스크럽 반경, 킹핀 경사각과 길이, 타이로드의 길이, 트랙의 길이 등이 나타난다. 샘플 배치도에서도 이 값을 찾을 수 있지만 컴퓨터 분석을 하면 훨씬 빠르고 확실하다. 분석 결과에는 서스펜션의 상하운동에 따라 휠의 위치와 각종 기하학적 요소가 어떻게 변하는지 나타나 있다. 그림에는 휠이 10cm 상승하거나 하강할 때의 각종 값이 나타나 있고 양(+)의 숫자는 휠이 상승하는 것을 의미한다. 캐스터 각: 승차 높이에서 캐스터 각은 1°도 안 된다. 하지만 점차 증가해 완전히 압축되었을 때(휠 이동거리가 10cm)는 1.5°가 넘는다. 반대 경우는 0.7° 정도 작아져서 0.312°가 된다. 캐스터의 변화가 작은 것은 위 컨트롤 암의 피봇점의 앞쪽 각이 위를 향하기 때문이다. 이렇게 하는 이유는 제동 때 차가 앞으로 기우는 현상을 방지(anti-dive)하기 위해서다. 캐스터 변화는 이에 따른 부산물이다. 캐스터에 약간의 변화가 생기지만 전체 크기는 매우 작아 고성능 차에서는 이를 무시하기도 한다. 그러나 스피드웨이(코너가 4개 이하, 한 방향으로만 고속주행한다)에서 달리는 드라이버들은 조종성의 변화를 느낄 수 있으므로 안티 다이브보다 캐스터 각을 먼저 고려해야 한다. 캠버 각: 서스펜션이 최대 10cm 상승했을 때 캠버 게인은 -4°다. 캠버 게인은 서스펜션의 이동거리가 늘어날수록 급격히 커져 7.5cm에서 10cm 사이의 증가량이 0~2.5cm의 증가량보다 크다. 많은 사람이 캠버 게인이 클수록 좋다고 생각하지만 그림에서 보듯이 스프링이 압축되면 캠버 게인은 계속 증가한다. 그리하여 어느 지점에 이르면 타이어의 안쪽이 노면에 닿는다. 설계 관점에서 보면 평평한 트랙에서 달리는 차는 캠버 게인이 크면 좋지만 경사각이 있는 트랙에서는 작은 쪽이 유리하다. 캠버 게인의 크기는 롤 중심의 높이에 비례하고, 더 중요한 것은 차의 정면에서 바라본 스윙 암의 길이에 비례한다. 롤 중심이 높으면 캠버 게인이 작아진다. 그러므로 위 컨트롤 암의 피봇 중심의 위치만 바꾸면 더 빠르게 선회할 것이라고 생각해서는 안 된다. 위아래 컨트롤 암의 길이에서 캠버 게인의 변화를 알 수 있다. 위 컨트롤 암이 짧을수록 캠버 게인은 급격히 변해 롤링이 생기고, 둔덕을 넘어갈 때 롤 중심의 위치가 빠르게 변한다. 타이어 스크럽: 서스펜션이 상하운동을 하면 타이어의 접지면이 얼마나 옆으로 이동하는지를 알 수 있다. 당연히 타이어 스크럽은 작을수록 좋다. 토 변화: 프로그램에서는 토인의 크기를 각도로 나타냈다. 샘플 설계에서는 10cm 상승시킬 경우 토아웃으로 0.154°가 되었다. 서스펜션의 전체 이동거리를 고려할 때 0.1cm가 된다. 토의 변화는 범프 조향이라고 하는데, 서스펜션이 움직이는 동안의 토의 변화량과 방향을 가리킨다. 만약 바깥쪽 앞 타이어가 범프 때 토아웃이 생기면 차에는 범프-언더스티어가 생긴다. 일반적으로 운전자는 범프-언더스티어가 낫다고 여긴다. 원하는 만큼 차가 선회하기 때문이다. 토인이든 토아웃이든 토의 변화량은 너클 쪽의 타이로드 피봇점과 안쪽의 타이로드 피봇점의 위치에 따라 결정된다. 프로그램을 사용하면 서스펜션의 각 부품을 제작하지 않고도 토 변화를 얼마나 정확히 계산해 낼 수 있는지에 관심을 가져야 할 것이다. 정면에서 본 스윙 암: 위아래 컨트롤 암을 연장시켜 만든 교차점에서 너클까지의 거리를 말한다. 이 길이는 서스펜션에 발생할 수 있는 캠버 게인의 크기를 결정하는데 짧으면 캠버 게인이 커진다. 캠버 게인을 최대로 하려면 더블 A암 서스펜션을 스윙축 서스펜션으로 교체한다. 그림처럼 승차 높이에서 길이는 310cm이다. 최대 범프 때는 80cm로 줄어든다. 이는 스윙축의 길이와 비슷하다. 즉 승차 높이에서 짧은 스윙암을 선택하면 스윙축 서스펜션에서 생기는 갖가지 문제가 발생한다. 측면에서 본 스윙 암: 위아래 컨트롤 암을 연장시킨 교차점과 너클 거리를 옆에서 본 것이다. 샘플 서스펜션 설계에서는 안티 다이브가 거의 고려되지 않아 매우 길다. 안티 다이브를 고려할수록 측면 스윙 암의 길이가 줄고 캐스터도 많이 변한다. 롤 중심의 높이: 샘플 설계에서는 롤 중심의 높이가 지면 바로 아래에 있다. 서스펜션이 압축되면 롤 중심 높이는 비슷하게 낮아진다. 즉 롤 중심의 높이는 나머지 섀시와 비교할 때 크게 달라지지 않는다는 뜻이다. 차의 롤각은 롤 중심과 무게 중심의 거리에 비례한다. 서스펜션이 압축되어도 이런 관계식이 유지된다면 운전자는 평지를 고속으로 달리다 경사각이 있는 코너를 선회해도 조종성에 큰 변화를 느끼지 않는다. 롤 중심의 높이와 무게 중심의 높이의 거리를 줄이면 롤 각이 주는 탓에 많은 운전자들이 롤 중심을 올리고자 한다. 그러나 롤 중심이 높아지면 재킹(jacking) 효과가 나타나고, 서스펜션의 움직임이 불안정해진다. 때때로 캠버 게인이 감소하기도 한다. 성적이 좋은 경주차는 롤 중심의 높이가 지표면 아래 약 2.5cm~지상 7.5cm 사이므로, 이 범위에서 설계하도록 권장한다. % 안티 다이브: 샘플 서스펜션의 안티 다이브 값은 5~7% 사이다. 매우 작은 값으로, 더 키우면 캐스터에 변화가 생긴다. 일부 양산차는 30%를 주기도 하는데 이는 급정차 때 부드러운 스프링이 달린 차의 수평을 유지하기 위해서다. 대부분의 경주차는 매우 가볍고 낮아서 안티 다이브 특성이 없어도 된다. 에 안티 다이브 지오메트리를 나타내었다. % 언더스티어: 서스펜션과 조향 지오메트리가 선회 때 얼마나 언더스티어 특성을 보이는지를 나타낸다. 샘플 서스펜션 설계에서 프로그램을 실행하면 2%의 작은 언더스티어 특성을 보인다. 하지만 고성능 주행에 초점을 맞추어 세팅할 때는 이 값을 고려하지 않아도 된다. 범프 조향(Bump Steer) 범프 조향이란 서스펜션이 이동하는 동안 토가 어느 방향으로 크게 바뀌는지를 보여준다. 섀시 설계와 셋업이 제대로 이뤄지면 범프 조향은 거의 발생되지 않는다. 조향 부품의 위치를 약간만 바꾸어도 범프 조향은 매우 크게 변한다. 컴퓨터 분석을 통해 조향 지오메트리와 관련된 데이터를 얻을 수 있다. 즉 서스펜션이 10cm 범프 이동을 하면 총 토아웃는 겨우 0.1cm 바뀐다. 반대 방향으로 10cm를 다시 이동하면 토아웃은 0.075cm 이하다. 이는 배치가 뛰어난 설계다. 모든 부품의 치수가 정확하면 범프 조향을 점검할 수 있고, 컴퓨터로 분석한 토 변화값과 일치한다. 차가 제대로 셋업되었는지 확인하려면 범프 조향을 측정한다. 는 배치도에서 범프 조향을 결정하는 법을 보여준다. 범프 조향 특성 서스펜션이 이동하는 사이 여러 위치에서 토의 변화량을 측정하는 방법이 필요하다. 특수공구를 이용하면 되고, 덜 정확하지만 더 간단한 방법도 있다. 먼저 두 휠을 일직선으로 세워 놓고 조향 기어는 중앙에 놓는다. 이유는 조향 피봇점이 조금만 바뀌어도 범프 조향에 엄청난 영향을 미치기 때문이다. 합판을 앞 타이어에 기대에 세워 놓는다. 운전자가 승차하면 합판은 앞뒤 타이어의 옆면에 모두 닿는다. 서스펜션의 스프링을 제거하고 잭을 이용해 서스펜션이 범프 상태를 유지되도록 한다. 합판의 아랫부분을 지면에 고정하면 범프 조향에 의해 토변화가 생겨 합판의 위가 앞뒤 타이어의 옆면과 접하면서 비틀어진다. 타이어의 뒤쪽에 0.075cm 정도의 공간이 생겼다면 이것이 곧 범프 조향의 크기이고, 언더스티어 특성을 가진다. 범프 조향의 크기와 방향 이상적인 범프 조향에 대해서는 정답이 없으나 범프 때 앞바퀴가 토아웃되도록 하는 것이 일반적이다. 이렇게 하면 운전자가 원하는 만큼 차의 방향이 바뀌어 안정감을 갖는다. 이런 상황을 이해하기 위해 범프 때 타이어가 토인된다고 가정해 보자. 운전자가 선회할 때 일정한 조향각을 떠올리며 스티어링 휠을 돌리기 시작한다. 차는 횡가속도가 커지기 시작하고, 롤링 때문에 바깥쪽 서스펜션이 압축되어 범프 현상이 나타난다. 범프 때 토인 현상이 발생하면 앞바퀴는 운전자가 의도한 것보다 더 많이 돌아 회전 반경이 작아진다. 운전자는 차를 원상태로 돌리고자 반대로 조향을 하게 되므로 부드럽게 선회할 수가 없다. 이런 현상을 분석하고 이해하려면 선회 때 하중이 제일 많이 걸리는 바깥쪽 타이어를 고려해야 한다. 범프 때 토아웃이 발생하도록 차를 세팅한다면 토아웃의 크기를 정하는 것이 다음 순서다. 토아웃이 너무 크면 조향이 부정확해진다. 운전자가 의도하는 조향각을 서스펜션이 무시하기 때문이다. 또 범프 조향이 너무 크면 직선으로 달릴 때도 차가 좌우로 흔들린다. 적정한 수준은 서스펜션 이동거리 2.5cm당 0.01~0.02°이다. 범프 조향의 조정 전형적인 더블 A암 서스펜션에서 너클은 컨트롤 암의 길이를 반지름으로 삼아 움직인다. 일반적으로 위 컨트롤 암이 아래쪽보다 짧아 너클 위쪽이 작은 반경으로 원호를 그린다. 조향의 안쪽 피봇점이 정확한 위치에 놓이면 휠의 상하운동 때 조향각이 전혀 바뀌지 않는다. 즉 범프 조향은 ‘0’이 되고, 토 변화도 없다. 조향 피봇점을 옮겨서 범프 조향의 크기 및 방향을 바꿀 수 있다. 변화율: 범프 조향의 변화율도 조정할 수 있다. 조향의 안쪽 피봇점이 안쪽에 치우쳐 있으면(타이로드가 너무 길면) 토아웃 변화율은 감소한다. 서스펜션 배치도에는 토 변화율을 적절하게 만드는 이상적인 타이로드의 길이가 있다. 하지만 이것은 섀시 설계자가 결정하므로 제작 당사자나 소유차의 범프 조향이 잘 안 되는 경우가 아니면 우려하지 않아도 된다. 타이로드 길이가 이상적이고, 조향 기어가 앞 서스펜션 전면에 있으며 안쪽의 조향 피봇점이 높거나 바깥쪽 조향 피봇점이 낮을 경우 범프 때 토아웃이 커진다. 일반적으로 이를 위해 범프의 조향에 변화를 준다. 섀시에 따른 고유의 조정 특성도 기본 개념은 같다. 범프 조향은 운전자의 조종능력을 크게 좌우하기 때문에 자동차 설계나 서스펜션 세팅에서 매우 중요한 부분이다.
전기장치의 튜닝 차의 핏줄을 튼튼하게 만든다 2004-05-21
튜닝을 할 때는 자동차의 혈관 구실을 하는 전기계통을 꼭 챙겨야 한다. 오디오 튜닝을 했거나 전동윈치, 서치라이트 등 용량이 큰 전기제품을 쓸 경우에는 더욱 신경을 써야 한다. 자동차 정비지침서는 크게 셋으로 나뉜다. 차의 뼈대가 되는 섀시와 엔진, 전기계통이 그것이다. 요즘 자동차는 편의장비와 자동화된 부품이 많아 배터리 용량은 물론이고 전기를 만드는 올터네이터, 배선 등이 예전에 비해 크게 강화되었다. 특히 전기배선은 두께와 안에 들어가는 구리선의 개수가 점점 늘어나는 추세다. 고성능 배터리와 올터네이터로 교체 자동차의 발전기는 크게 제너레이터와 올터네이터가 있다. 제너레이터는 직류 발전기, 올터네이터는 교류 발전기를 뜻한다. 요즘 차에는 교류 전압을 직류로 바꾸는 레귤레이터가 붙은 올터네이터가 들어간다. 엔진이 회전할 때 크랭크축에 맞물려 벨트가 돌아가고, 여기에 올터네이터가 물려 전기를 만든다. 올터네이터에는 영구자석이 들어 있고, 코일 묶음이 회전하면서 유도기전력을 얻어 전기가 생긴다. 올터네이터에서 만들어진 전기가 배터리에 저장되는데 기본적으로 시동(start), 조명(lighting), 점화(ignition)에 쓰여 SLI 배터리라고 부른다. 휘발유와 LPG 엔진은 엔진제어장치(ECU)를 비롯한 모든 센서가 전기로 움직인다. 스파크 플러그에서 불꽃을 만들 때도 전기를 필요로 한다. 별도의 불꽃이 필요 없는 압축착화기관인 디젤 엔진은 둘로 나뉜다. 기계식 인젝션 펌프가 달린 디젤차는 올터네이터와 배터리가 완전히 방전되어도 달리는 동안 시동이 꺼지지 않는다. 반면 커먼레일 엔진은 휘발유차와 마찬가지로 전기 없이는 시동이 불가능하고, 달리는 도중이라도 시동이 꺼진다. 전기장치를 보강하는 가장 간단한 방법이 배터리다. 배터리는 암페어(AH)로 용량을 구별하고, (+)와 ( - )단자의 위치가 다르다. 경차는 35AH, 소형 승용차는 45∼60AH다. LPG 미니밴은 60AH, 디젤 미니밴과 SUV는 90AH의 대용량 배터리가 주로 들어간다. 순정품 배터리는 차에 딱 맞거나 약간 여유가 있는 정도여서 10∼20% 용량이 큰 제품으로 바꾸면 안심할 수 있다. 전극 모양이 다른 고성능 배터리도 많다. 묽은 황산으로 전자를 전달하는 일반 배터리와 달리 고성능 배터리는 전극이 붙다시피 해 내부 저항이 거의 없다. 때문에 전체적인 용량이 같아도 순간적으로 많은 전기가 필요할 때 제역할을 한다. 값은 용량에 따라 28만∼44만 원. 오디오를 튜닝했거나 전동식 윈치가 달린 차에 쓰면 좋다. 차를 자주 세워 놓으면 방전될 위험이 있지만 고성능 배터리는 추운 겨울에도 시동성이 좋고 방전 염려가 없다. 본격적인 보강은 올터네이터를 대용량으로 바꾸는 것이다. 오디오를 튜닝했다고 해도 400W급 4채널 앰프 하나 혹은 200W급 4채널 앰프와 100W급 우퍼용 2채널 앰프 하나가 들어갔다면 올터네이터 교환까지는 생각하지 않아도 된다. 하지만 멀티채널 앰프(채널당 앰프 하나) 시스템이나 앰프 용량이 높을 때는 고려할 필요가 있다. 올터네이터의 용량이 작은 중소형 LPG 미니밴에는 더더욱 필요하다. 디젤 SUV의 경우 시동을 걸기 위해 대용량 배터리가 들어가지만 올터네이터 용량이 작은 경우가 종종 있다. 오디오를 꾸미거나 50W급 안개등을 여러 개 달았다면 충전부족 현상이 생기고 올터네이터에 무리가 갈 수 있다. 특히 공회전에서는 발전량이 많지 않아 배터리의 전기를 끌어 쓰기 때문에 다음날 아침 시동이 걸리지 않을 수도 있다. 평소에 전기 사용량이 많다면 올터네이터 용량을 키우도록 한다. 간단한 방법은 같은 차종의 대용량 올터네이터를 찾아서 교체하는 것이다. 요즘 차는 전기계통이 통일되어 대체품을 찾기가 어렵다. 할 수 있는 방법은 두 가지다. 첫째는 차에 달린 것과 비슷한 대용량 제품을 찾아 엔진에 달린 브래킷 부분을 가공해 얹는다. 이때 벨트가 걸리는 풀리의 직경에 신경을 써야 한다. 회전수가 높아지면 발전량이 많아져 적정 회전수에 맞춰 풀리를 조절해야 한다. 두 번째는 올터네이터 내부를 개조하는 것이다. 자동차 정비단지에 가면 올터네이터 전문점을 쉽게 찾을 수 있다. 차에 맞는 올터네이터 케이스를 쓰고 내부 코일과 레귤레이터 등을 바꾼다. 용량을 키워 간단하게 차에 달 수 있는 대신 고장나면 다시 만들어야 하는 단점이 있다. 올터네이터는 차종에 따라 신제품은 12∼18만 원, 중고 재생품은 5∼8만 원 수준이다. 올터네이터의 용량을 키울 때, 가장 신경 써야 할 부분이 전압 레귤레이터다. 발전 용량이 크기 때문에 레귤레이터가 망가지면 배터리는 물론이고 모든 전기부품에 무리가 생긴다. 정확하게 용량을 체크하고 배터리 메인 배선과 올터네이터 배선을 두툼한 것으로 교환하면 안심할 수 있다. 접지튜닝 하고, 배선연결 신경 써야 전기계통 보강의 또 다른 방법은 차체 여러 곳에 ( - )접지 포인트를 만드는 것이다. 철로 된 차체는 전기가 통하기 때문에 전자의 흐름이 시작되는 ( - )전극을 차체에 잇는다. 배선이 줄어드는 것은 물론이고 어디서나 간단하게 전원을 끌어 쓸 수 있다. 철로 된 차체라고 해도 저항이 전혀 없는 것은 아니다. 철손(鐵損)이라고 부르는 저항(차체강파 저항)이 생긴다. 접지 포인트에 녹이 슬거나 유격이 생길 때 발생하는 접촉저항까지 더해지면 전기저항의 양이 상당히 커진다. 이때는 전기배선을 모두 교체하거나 ( - )접지 포인트를 찾아 깨끗하게 닦아 다시 조여 준다. 8게이지 이상의 오디오용 전원선을 이용해 차체, 특히 엔진 주변에 접지를 해주면 된다. 올터네이터, 드로틀 보디, 엔진룸 격벽, 엔진 블록 등 4∼5곳에 한다. 접지튜닝을 하면 휘발유와 LPG, 커먼레일 디젤 엔진은 공회전이 안정되고 전기장치의 성능이 좋아진다. 일반 인젝션 펌프를 쓰는 디젤차는 충전효율이 개선되고, 헤드라이트가 조금 밝아지는 정도다. 차가 오래될수록 접지튜닝 효과는 커진다. 전기계통 DIY를 하거나 장치를 더할 때, 가장 먼저 해야 할 작업이 전원 차단이다. 아무리 사소한 장치라도 배선을 연결할 때는 키를 빼고 배터리 ( - )단자를 분리한다. 올터네이터에 달린 레귤레이터는 배터리에서 합선이 생길 경우 맨 먼저 전기충격을 받아 망가지기 쉽다. 접지튜닝이나 올터네이터를 바꿀 때는 반드시 배터리 단자를 뗀다. 그리고 전선을 잇고 끊을 때는 번거롭더라도 하나씩 작업한다. 여러 개의 선을 한꺼번에 작업하면 끊은 부분이 맞닿아 합선이 일어나기 쉽고, 만약 헷갈린다면 전기장치의 고장으로 이어진다. 선끼리 이을 때는 가능하면 피스 커넥터나 U형 단자, 스카치록 등을 이용해 확실하게 연결한다. 꼭 전선을 커넥터 안에 넣고 플라이어를 이용해 단단하게 조인다. 검은색 절연 테이프로 마감할 경우 뜨거운 열을 받아 테이프가 풀리거나 단단하게 감아지지 않았을 때는 물이 들어간다. 불꽃을 대면 오그라드는 수축튜브를 쓰거나 전선을 이은 면이 불규칙할 때는 납땜을 하고 글루건이나 공업용 본드 등을 씌워 절연한다. 전기장치 작업은 연결을 했다고 끝이 아니다. 차에는 끊임없이 진동이 발생하기 때문에, 늘어진 전선이 흔들려 피복이 벗겨질 수 있고, 이는 합선의 원인이 된다. 자동차 화재는 대부분 이것이 원인이다. 케이블 타이를 이용해 고정된 부품에 단단히 묶는다. 배선이 얽히기 쉬운 운전석 대시보드 아래쪽은 발에 걸려 사고가 날 염려가 있으므로 내장재 안으로 집어넣어 깔끔하게 마무리한다.
브레이크 캘리퍼 색칠하기 달릴 때 멋진 차가 진짜다 2004-05-21
자동차는 멈춰 있을 때보다 달릴 때 더 멋있어 보이는 경우가 많다. 따라서 차를 설계할 때도 정지해 있을 때와 움직일 때의 모습을 함께 고려한다. 예를 들어 옆에서 보았을 때, 창문 아래쪽이 뒤로 갈수록 높아지면 전진감이 느껴진다. 휠 디자인도 역동성을 살리는 데 큰 영향을 미친다. 차가 달릴 때 타이어와 함께 회전하는 휠은 모양과 재질에 따라 다양한 모습을 보여준다. 착시현상 때문에 멈춰 있는 듯 보이기도 하고, 빛을 받아 반짝거리면서 액센트가 되기도 한다. 브레이크 캘리퍼는 휠 안쪽에 달려 평소에는 잘 보이지 않지만 달리면 반짝이는 브레이크 디스크와 함께 선명하게 눈에 들어온다. 고성능 스포츠카와 세단에는 이태리제 브렘보(Brembo), 영국의 알콘(Alcon) 등 브레이크 전문회사의 캘리퍼와 로터가 들어간다. 회사의 로고나 이름을 새기고, 캘리퍼 전체를 붉은색이나 노란색, 황금색으로 칠해 고성능 이미지를 강조한다. 돌아가는 바퀴 사이로 언뜻 보이는 빨간색 캘리퍼는 고성능의 상징으로 손색이 없다. 브레이크 분진 없애고 얇게 여러 번 칠해야 캘리퍼는 디스크 브레이크의 핵심부품이다. 바퀴와 함께 회전하는 로터에 브레이크 패드를 밀어붙여 차가 멈추게 한다. 디스크와 패드의 마찰저항으로 1톤 혹은 2톤이 넘는 자동차를 세우므로, 로터와 패드에서는 고열이 발생한다. 때문에 제동 때 무게가 쏠리는 앞바퀴에는 디스크 로터로 두 개의 철판을 맞대고 구멍을 숭숭 뚫은 V디스크(ventilated disk)가 주로 쓰인다. 고성능 스포츠카에는 세라믹이나 카본 파이버로 만든 디스크가 쓰이기도 한다. 브레이크 패드와 캘리퍼에도 상당한 열이 발생한다. 디스크는 바퀴와 함께 회전하므로 달리는 동안 공기에 의해 식지만 캘리퍼는 그렇지 못하다. 일반적으로 주철로 만들지만 고성능차에는 열 발산능력이 뛰어난 알루미늄이 쓰인다. 캘리퍼에서 열 발산이 잘 안 되어 그 열이 브레이크 오일에 전달될 경우 기포가 생겨 압력이 전달되지 않는 베이퍼록(Vapor Lock) 현상이 생긴다. 더운 여름 짐을 많이 싣고 긴 언덕을 내려갈 때 브레이크 페달을 자주 밟으면 베이퍼록이 생기기 쉽다. 따라서 풋 브레이크를 자제하고 엔진 브레이크를 주로 쓰도록 한다. 캘리퍼 도색은 휠 스포크의 디자인에 따라 효과가 없는 경우도 있다. 겉에서 캘리퍼가 전혀 보이지 않는 스틸 휠이나 휠 커버를 씌웠을 경우에는 칠해도 소용이 없다. 또 스포크가 두툼해 조금밖에 안 보이거나 림 혹은 스포크에 색이 들어갔을 때도 효과가 떨어진다. 스포크의 수가 적고 가늘수록 캘리퍼 도색 효과가 뛰어나다. 대체로 SUV용 순정 휠은 스포크가 넓고 개수가 적다. 반면 미니밴은 촘촘한 경우가 많다. 캘리퍼 도색을 고려한다면 달릴 때 어느 정도 보이는지 똑같은 모델이 달리는 모습을 관찰한다. 캘리퍼 도색에는 휠 타이어를 바꿀 수 있는 기본도구만 있으면 된다. 차에 딸려 있는 잭은 쓰기가 번거롭고, 유압식은 고장나면 차가 주저앉기 때문에 DIY를 자주 하는 사람이라면 잭 스탠드를 이용하는 편이 낫다. 페인트가 묻지 않도록 캘리퍼 이외의 부분을 감싸는 넓은 테이프도 마련한다. 부엌에서 많이 쓰는 알루미늄 호일도 괜찮다. 캘리퍼에 붙은 찌든 때를 없애기 위한 다목적 세정제와 솔도 반드시 있어야 한다. 강알카리성 제품은 휠이나 캘리퍼 표면을 상하게 하므로 잘 골라야 한다. 브레이크 전문 세정제를 쓰면 이런 문제를 걱정할 필요가 없고, 훨씬 깨끗하게 닦인다. 솔은 금속 브러시가 좋다. 제일 중요한 것이 휠 도색용 페인트다. 캘리퍼에는 브레이크에서 발생한 열이 직접 전달되기 때문에 내열 페인트를 써야 한다. 캘리퍼는 순간적으로 500℃ 이상의 열이 나므로 반드시 캘리퍼 도색용 페인트를 사용한다(일반 페인트는 200~300℃). 인터넷 자동차용품 쇼핑몰에서 한 통에 1만3천∼2만 원 정도에 살 수 있다. 캘리퍼 크기에 따라 다르지만 앞뒤 모두 디스크 브레이크를 단 승용차를 기준으로 한 통이면 된다. SUV나 미니밴, 뒤쪽 드럼 브레이크까지 모두 칠할 경우 두 통 정도 필요하다. 작업은 간단하다. 우선 잭으로 차를 들어 바퀴를 떼어낸다. 잭을 하체의 잭 포인트에 걸고 바퀴가 뜨기 직전까지 올린다. 커버를 벗기고 휠 렌치를 끼워 두세 바퀴 돌려 너트를 살짝 푼다. 이후에 바퀴를 공중으로 올리고 너트를 완전히 푼 다음 바퀴를 떼어내고, 안전을 위해 차체 아래에 넣는다. 다음으로 세정제를 이용해 캘리퍼를 닦는다. 캘리퍼에 세정제를 뿌리고 솔로 문질러 찌든 때를 벗긴다. 충분히 물을 뿌려 세정제가 남지 않도록 헹구고, 완전히 마를 때까지 기다린다. 바퀴를 떼는 방법 외에 셀프 세차장을 이용할 수도 있다. 휠 클리너나 브레이크 세정제를 캘리퍼에 듬뿍 뿌려 2∼3분 지난 후에 고압의 물을 뿌리면 깨끗해진다. 세차장에서 집에 오는 동안에 물기가 마르므로 작업하는 데 문제가 없다. 완전히 마르면 마스킹 테이프로 로터와 서스펜션 암 등을 덮는다. 특히 허브가 달린 가운데는 테이프가 잘 들어가지 않기 때문에 안쪽으로 꼼꼼하게 밀어 넣는다. 스프레이 페인트를 이용해 도색을 해본 경험이 없다면 가능한 한 넓게 덮는다. 사실 캘리퍼 도색은 로터에서 완전히 떼어서 하는 것이 가장 좋다. 하지만 몇몇 차종은 캘리퍼를 분해하려면 특수공구가 있어야 하므로 쉽지 않다. 페인트는 뚜껑의 컬러가 실제로 뿌렸을 때 그대로 나온다. 뚜껑을 벗기고 노즐 안쪽에 있는 붉은색 노즐 보호용 링을 떼어낸다. 캔에서 딸랑거리는 구슬 소리가 맑게 들리도록 2분 정도 흔든다. 오른손으로 캔을 잡고, 검지로 노즐 위를 누르면서 방향을 맞춘다. 20∼30cm 떨어진 곳에서 좌우로 움직이면서 뿌린다. 페인트는 한 번에 두껍게 칠하면 흘러내리거나 뭉칠 염려가 있다. 처음에는 전체적으로 붉은색이 돌 정도로만 뿌리고, 두 번째는 조금 두껍게, 세 번째는 부족한 부분을 집중적으로 칠한다. 양쪽 바퀴를 같이 작업하면서 번갈아 뿌리면 시간을 절약할 수 있다. 중간에 말리고 다시 칠하는 과정을 충실하게 했을 경우 마지막 칠을 한 후 10분 정도 지나면 마른다. 마스킹 테이프를 조심스럽게 떼고 바퀴를 조립하면 작업이 끝난다. 마지막으로 주변 사람에게 운전을 부탁해 달리는 모습을 감상한다.
게시물 검색