카라이프 - 자동차상식

운전 중 DMB 시청이 초래한 참사 2012-06-26
요즘 차에는 거의 대부분 내비게이션이 장착되어 있다. 내비게이션은 운전자에게 교통안내는 물론 위치 알림과 지역정보를 제공하는 등 많은 편리함을 가져다준다. 하지만 최근 운전 중 내비게이션으로 DMB를 시청하는 것이 사회적인 논란으로 번지고 있다.지난 5월 1일 경북 의성군의 한 국도에서 25톤 트럭이 훈련 중이던 경북 상주시청 여자 사이클 선수단을 덮친 사건이 벌어졌다. 3명이 사망하고 4명이 부상한 이 사고의 원인이 트럭운전자가 운전 중 DMB를 시청한 것으로 밝혀지면서 충격을 줬다. DMB 시청 같은 나쁜 운전습관은 나와 내 가족은 물론 타인의 생명을 빼앗아갈 수 있는 치명적인 교통사고를 초래할 수 있음을 다시 한번 보여주었다. 운전 중 DMB 시청은 만취상태에서 운전을 하는 것보다 훨씬 더 위험하다고 전문가들은 입을 모으고 있다. 지난해 손해보험협회의 조사 결과에 따르면, 전방주시 태만이 교통사고 사망원인의 54.4%나 차지한다고 하니 DMB 시청이 얼마나 큰 사고로 직결될 수 있는지 잘 알 수 있다. 비단 DMB 시청뿐 아니라 운전 중 내비게이션을 조작할 때에도 동일한 위험을 초래할 수 있다. 안전운전을 위해 사용되어야 하는 운전자의 눈이 전방이 아닌 화면을 응시하기 때문이다. 이런 상황에서 예측할 수 없는 돌발상황이 발생하면 대처능력이 현저하게 떨어지는 탓에 사고로 이어질 확률이 훨씬 높아진다.그런데도 DMB 시청에 관한 별다른 처벌규정이 없는 현실에서 예방차원의 조치가 필요하다는 의견이 커지고 있다. 2012년 4월 29일 도로교통법 개정안에 ‘운전 중 DMB 시청을 하지 말 것’이라는 조항이 생겼지만 마땅한 처벌조항이 없어 실효성이 떨어진다는 지적이다. 현재 상당수 선진국에서는 운전 중 DMB를 시청하면 교통법상 명령사항 위반으로 범칙금을 부과하고 있다. 하루 빨리 국내에도 벌칙조항을 신설하는 게 중요하며, 그것에 앞서 운전자들이 자발적으로 안전을 크게 위협하는 DMB 시청을 운전 중에는 삼가야 할 것이다.앞서 말한 불미스러운 사고의 트럭 운전자는 사고처리와 보상을 자신이 가입한 자동차보험으로 처리하려 하고 있다고 한다. 대인 담보의 경우 보상범위를 대부분 무한으로 가입하는 경우가 일반적이므로 사망보험금 지급에는 다행히 문제가 되지 않을 것으로 보인다. 다만 트럭 운전자는 운전자보험에 별도로 가입하지 않아 벌금이나 피해자와의 합의금, 변호사 비용 등은 본인이 직접 부담해야 되는 상황이다. 이번 사고는 운전 중 DMB 시청이 참사로 이어질 수 있으므로 절대 금해야 한다는 것과 자동차보험으로 보상이 되지 않는 부분에까지 보상해주는 운전자보험에 대한 관심이 필요하다는 것을 다시 한번 상기시켜준다.    
변속기에 관한 용어 기어비●무단변속기 2012-06-26
변속기 (TRANSMISSION)싱크로메시는 기어의 회전수를 조절해 무리 없는 변속을 가능하게 한다. 자동변속기의 토크 컨버터는 유체를 이용해 동력을 전달하는 장치다. CVT는 벨트나 체인, 롤러 등을 이용해 기어비를 자유롭게 조절하는 변속기의 일종.기어비•gear ratio기어(gear)는 우리말의 톱니바퀴에 해당하는 것으로, 바퀴 둘레에 일정한 크기와 간격의 톱니가 촘촘히 만들어져 있는 것을 말한다. 두 개의 기어가 서로 맞닿아 회전하면 각각의 축은 서로 반대방향으로 회전한다. 이때 축의 회전수, 즉 회전속도는 기어의 톱니 개수의 비율에 따라 달라진다. 두 기어의 톱니 수가 같으면 두 축은 같은 속도로 회전한다. 만약 한쪽 축 기어의 톱니 수가 다른 축 기어의 톱니 수보다 적으면 톱니 수가 적은 기어가 물려 있는 축은 많은 기어의 축보다 빠르게 회전한다. 톱니 수의 비율이 2: 1이라면 축의 회전속도는 1 : 2가 된다. 또한 기어의 톱니 수가 많으면 축의 회전속도는 느려지지만 반대로 토크는 높아진다. 이렇듯 회전속도의 차이를 만드는 기어 톱니 수의 비율을 기어비라고 한다. 자동차의 변속기에서 기어비는 엔진의 크랭크샤프트 회전수와 변속기 안에 있는 기어의 회전수 차이, 즉 감속비(減速比)를 뜻한다. 따라서 기어비가 1인 기어는 엔진의 크랭크샤프트와 회전속도 또는 회전수가 같다. 기어비가 1 이상이면 변속기를 거친 출력축은 크랭크샤프트보다 천천히 회전한다. 일반적인 승용차용 휘발유 엔진의 크랭크샤프트는 1분에 600rpm부터 6,000rpm 정도까지 회전하는데, 이 회전수 영역을 유지하면서 속도에 맞게 차의 바퀴를 굴릴 수 있는 충분한 토크를 낼 수 있도록 기어의 단을 몇 개로 할 것인지와 각 단별 기어비가 조절된다.각 단의 기어비 배치에 따라 차의 주행특성이 달라진다. 각 단의 기어비 간격이 좁은 것을 클로즈 레이쇼(close ratio), 간격이 넓은 것을 와이드 레이쇼(wide ratio)라고 한다. 클로즈 레이쇼 구성은 최대토크를 내는 회전수에 가까운 범위를 최대한 빠르고 효율적으로 쓸 수 있어 스포츠카처럼 빠른 가속성능을 필요로 하는 차에 주로 쓰인다. 반면 와이드 레이쇼 구성은 가속에는 불리한 대신 각 기어 단별로 속도영역이 넓다. 일반 승용차에는 엔진의 출력특성과 차의 성격에 따라 클로즈 레이쇼와 와이드 레이쇼 구성을 적절히 섞은 변속기를 쓴다. 종감속비•final reduction gear ratio변속기의 기어를 거친 변속기 출력축의 회전수는 엔진회전수와 비교하면 상당히 낮지만, 여전히 속도가 빠르기 때문에 출력축 맨 끝부분과 구동축을 연결하는 부분에 종감속(終減速) 기어를 단다. 이 종감속 기어와 출력축에 달린 기어의 기어비 차이를 종감속비(終減速比)라고 한다. 때때로 최종감속(最終減速) 기어 또는 최종감속비라고 불리기도 한다.앞 엔진 뒷바퀴굴림차는 양쪽 뒤 구동축으로 구동력을 나누는 디퍼렌셜이 종감속 기어의 역할을 한다. 이 디퍼렌셜 내부에서 회전방향을 직각으로 바꿔주는 베벨 기어(bevel gear)가 조합되어 종감속 기어로 쓰인다. 앞 엔진 앞바퀴굴림차는 출력축과 구동축 방향이 같기 때문에 회전방향이 출력축과 평행인 스퍼 기어(spur gear)가 종감속 기어로 쓰인다.종감속비는 엔진출력, 차의 무게, 가속성능, 등판능력 등 다양한 성능요소들을 종합적으로 검토해 결정된다. 종감속비가 크면 구동축의 토크가 높아져 가속성능과 등판능력은 좋아지지만 빠른 속도를 내기가 어렵다. 반대로 종감속비가 작으면 빠른 속도를 낼 수 있는 대신 가속성능과 등판능력은 떨어진다. 일반적으로 승용차의 종감속비는 3∼6, 버스나 트럭의 종감속비는 4∼8 정도다.현대 벨로스터의 수동 6단 변속기의 기어비를 기준으로 엔진회전수와 변속기 출력축의 회전수, 그리고 종감속 기어를 거친 구동축의 회전수를 비교하면 <표1>과 같다.   <표1> 3,000rpm 때의 출력축, 구동축 회전수기어  기어비 변속기를 거친 종감속 기어(종감속비 4.27 : 1)를단수 (: 1) 출력축 회전수(rpm) 거친 구동축 회전수(rpm)1단  3.62 829 1942단  1.96 1,531 3583단  1.37 2,190 5134단  1.04 2,885 6765단  0.79 3,797 8896단 0.69 4,348 1018후진 3.55 845 238 ※ 현대 벨로스터 수동 6단 변속기의 기어비와 엔진회전수 오버드라이브•overdrive <표1>을 살펴 보면 각 단별 기어비 중 5, 6단은 엔진의 크랭크샤프트 회전수보다 작은 것을 알 수 있다. 이렇게 엔진 크랭크샤프트 회전수보다 작은 기어비(1 이하)를 가진 기어를 오버드라이브 기어라고 하는데, 보통 오버드라이브라고 줄여 부른다. 엔진회전수보다 빨리 회전하는 기어를 두는 이유는 평탄한 길을 달릴 때 엔진회전을 낮추어 소음을 줄이는 동시에 연비를 높이기 위해서다. 엔진이 실제로 내는 출력과 차가 달리는 데 필요한 출력의 차이를 여유출력이라고 하는데, 오버드라이브는 이를 이용한 것이다. 설계와 소재 및 생산기술의 발달로 엔진출력에 여유가 생기고, 석유파동으로 차의 경제성이 중요하게 부각되면서 오버드라이버가 등장하게 되었다. 엔진출력의 여유가 크지 않았던 과거에는 변속기 최고 단수의 기어비가 엔진회전수를 넘지 않았으나 요즘 나오는 차의 변속기들은 최고단 또는 최고단 바로 아랫단의 기어가 오버드라이브인 것이 많다. 즉, 5단 변속기의 5단 또는 4단과 5단이나 6단 변속기의 6단 또는 5단과 6단이 오버드라이브 기어로 만들어지곤 한다.예전 자동변속기에 오버드라이브 또는 OD로 표시된 버튼이 있어 자동변속기에만 오버드라이브가 있는 것으로 아는 사람들이 있는데, 오버드라이브는 변속기의 종류에 상관없이 달 수 있다. 자동변속기의 오버드라이브 버튼은 추월가속에 유리한 회전수 또는 토크를 활용할 수 있도록 변속기의 오버드라이브를 쓰지 못하도록 제한하는 기능을 한다. 즉, 4단이 오버드라이브 기어인 변속기에서는 3단까지만 쓰도록 하는 것으로, 최고단수로 달릴 때 기어를 한 단 낮추는 기능과 비슷하다고 할 수 있다.오버드라이브가 엔진회전수보다 구동축 회전수를 빠르게 하는 기어라고는 하지만, 일반 승용차에서 바퀴가 엔진 크랭크샤프트보다 빨리 회전하는 일은 없다. 변속기와 구동축 사이의 종감속 기어가 다시 한번 회전수를 줄여주기 때문이다. 토크 컨버터•torque converter자동변속기의 핵심이라 할 수 있는 토크 컨버터(torque converter)는 유체를 이용해 동력을 전달하는 장치로, 일반 유체 클러치의 단점을 보완한 것이다.유체 클러치는 안쪽에 날개(격벽)를 단 도넛 모양의 케이스를 반으로 쪼개어, 한쪽은 입력축(크랭크샤프트), 다른 한쪽은 출력축(변속기 쪽)과 연결하고 안에 점성이 있는 유체(오일)를 넣는다. 입력축으로 회전력이 전달되면 케이스가 회전하면서 유체가 입력축에 연결된 케이스의 날개를 따라 회전하고, 이 회전력이 출력축에 연결된 케이스의 날개에 전달되어 출력축을 회전시킨다. 이 방식은 유체의 동력손실이 크기 때문에 요즘의 자동변속기에는 거의 쓰이지 않는다.토크 컨버터의 기본 구조는 유체 클러치와 비슷하지만, 유체의 동력손실을 줄이기 위해 날개가 달린 스테이터(stator)를 둔 것이 특징이다. 입력축에 연결된 케이스를 펌프 임펠러(pump impeller), 출력축에 연결된 케이스를 터빈 러너(turbine runner)라고 하는데, 스테이터는 펌프 임펠러와 터빈 러너 사이에 자리잡는다.엔진의 크랭크샤프트가 회전하면 펌프 임펠러도 함께 회전해, 오일이 펌프 임펠러 안쪽의 날개에 의해 밀려 회전하고, 이로 인해 발생된 원심력으로 오일 전체가 바깥쪽으로 밀리게 된다. 바깥쪽으로 밀려나는 오일은 터빈 러너 쪽으로 움직여 회전력을 전달한다. 터빈 러너를 회전시킨 오일은 다시 터빈 러너 안쪽 날개를 따라 스테이터를 향하고, 이때의 반발력이 터빈 러너의 날개를 더 강한 힘으로 밀게 된다.터빈 러너의 회전이 빨라지면 오일의 흐름이 스테이터 날개의 등 부분에 부딪쳐 스테이터를 터빈 러너와 같은 회전방향으로 민다. 이때 오일의 점성에 의해 터빈 러너에 비해 스테이터가 느리게 돌면 터빈 러너는 펌프 임펠러보다 상대적으로 높은 토크로 회전하게 된다. 스테이터는 오일이 움직이는 에너지를 흡수해 토크 컨버터 안에서 오일의 순환을 돕는다. 이 스테이터가 토크를 높이기 때문에 토크 컨버터가 유체 클러치보다 동력손실이 적다. 싱크로메시•synchromesh싱크로메시(synchromesh)는 흔히 싱크로라고도 불린다. 수동변속기에서 변속은 톱니수가 다른 기어를 서로 연결시키는 동작으로 맞물리는 기어를 바꿈으로써 출력축의 회전수를 조절하는 것이다. 그러나 회전속도가 서로 다른 기어를 맞물리게 하다 보면 톱니가 제대로 맞지 않아 튕겨져 나오거나 맞물리더라도 큰 소리가 나고, 기어가 손상을 입는 문제가 있다. 이 때문에 예전에는 깔끔한 변속을 돕는 더블 클러치(double clutch) 기술을 많이 쓰곤 했다. 더블 클러치는 기어를 아랫단으로 변속할 때 먼저 중립에 놓고 액셀러레이터를 밟아 회전수를 맞춘 다음 아랫단으로 연결시키는 것을 말한다. 그러나 싱크로메시가 개발되면서 이런 특별한 기술 없이도 무리 없는 변속이 가능하게 되었다.싱크로메시에서는 회전수를 맞추기 위해 회전축의 회전을 동기화하는 싱크로나이저(synchronizer)를 쓴다. 즉, 변속 기어 앞에 동력을 연결하거나 끊을 수 있는 클러치 기어를 두고, 이 클러치 기어 앞에 클러치 기어와 슬리브(sleeve) 사이를 오가는 싱크로나이저 링을 둔 뒤 슬리브를 움직임으로써 변속을 하게 된다. 즉, 변속을 위해 기어레버를 조작하면 슬리브가 움직이면서 슬리브의 톱니가 먼저 싱크로나이저 링의 톱니와 맞물린다. 조작이 계속되면 슬리브의 톱니가 싱크로나이저 링의 톱니와 맞물린 상태로 클러치 기어 쪽으로 움직인다. 클러치 기어와 싱크로나이저 링의 맞닿는 면은 매끈하기 때문에 싱크로나이저 링이 클러치 기어 쪽으로 가까이 갈수록 마찰이 커지면서 결국 두 기어의 회전수가 같아진다. 록업 클러치•lock-up clutch토크 컨버터가 유체 클러치보다 동력손실이 적기는 하지만 직접 연결되는 것이 아니기 때문에 어느 정도의 동력손실이 생긴다. 이것을 막아주는 장치가 록업 클러치(lock-up clutch)다.록업 클러치는 일정한 속도에 이르면 클러치가 입력과 출력 측을 기계적으로 연결해 동력을 전달하는 방식이다. 이렇게 되면 펌프 임펠러와 터빈 러너가 직접 연결되는 형태가 되어 동력손실이 줄어든다. 예전에는 회전수에 따라 오일 흐름이 자동적으로 바뀌어 클러치를 작동시켰지만 최근에는 컴퓨터를 이용해 록업 클러치를 작동시키는 자동변속기가 보편화되고 있다. 킥다운•kick-down자동변속기가 달린 차에서 추월 등을 위해 빠른 가속을 원할 때, 액셀러레이터를 끝까지 밟으면 자동으로 기어가 한 단 아래로 내려가는 것을 킥다운이라고 한다. 발로 차듯(kick) 강하게 페달을 밟아 기어를 한 단 내린다(down)는 뜻으로, 추월할 때 많이 쓴다고 해서 패싱 기어(passing gear)라고 표현하기도 한다. ‘퀵다운’으로 잘못 알고 있는 사람들이 많은데 킥다운이 정확한 표현이다. 크리프 현상•creep development자동변속기의 특성 중 하나로 크리핑(creeping)이라고도 한다. 크리프(creep)는 ‘기다, 포복하다’ 등의 뜻을 가진 영어 단어로, 기어를 D 또는 R 레인지에 두었을 때 액셀러레이터를 밟지 않아도 차가 천천히 움직이는 현상을 말한다. 자동변속기는 엔진이 공회전하고 있더라도 토크 컨버터가 작동하고 있기 때문에 약하게나마 변속기 액이 토크를 구동축에 전달하는데 이로 인해 크리프 현상이 일어난다. 차가 서행하거나 주차를 위해 차를 천천히 움직여야 할 때는 편리하지만, 정체로 차들이 밀집되어 있을 때 브레이크 페달을 제대로 밟지 않으면 추돌사고가 일어날 수 있으므로 주의해야 한다. 무단변속기•CVT흔히 무단변속기로 알려진 CVT는 ‘Continuously Variable Transmission’의 머릿글자를 가져온 것. 일반 변속기의 기어비에 해당하는 크랭크샤프트와 출력축의 회전비를 비교적 자유롭게 조절하는 변속기를 말한다. 가변직경 풀리(Variable Diameter Pulley, VDP) 방식과 롤러 방식의 CVT가 대표적이다. 이 중 VDP 방식이 널리 쓰이고 있으며, 롤러 방식 CVT는 엑스트로이드(Extroid) CVT라는 이름으로 닛산에서 일부 차종에 쓴 바 있다.VDP 방식 CVT는 금속벨트나 체인으로 두 개의 풀리(pulley, 도르래)를 연결한 것이다. 각각의 풀리는 원뿔을 마주 붙인 것과 비슷한 형태로, 안쪽의 지름이 작고 바깥쪽의 지름이 크다. 크랭크샤프트와 연결된 입력축 풀리에서는 풀리가 회전하는 원심력 또는 전자적으로 제어되는 서보 모터 등에 의해 체인 또는 벨트가 풀리의 안쪽과 바깥쪽을 움직인다. 체인의 길이가 일정하기 때문에 입력축 풀리 쪽의 지름이 커지면 출력축 풀리의 지름은 커지고, 입력축 풀리 쪽의 지름이 작아지면 출력축 풀리의 지름도 작아진다. 롤러 방식의 CVT는 입력축과 출력축에 풀리 대신 풀리를 반으로 잘라놓은 모양의 디스크를 달고, 두 디스크 사이의 구동력을 전달하는 매체로 벨트나 체인 대신 롤러를 이용한다. 롤러는 두 디스크 사이에 비스듬히 물려 있어 전자유압식으로 롤러의 각도를 바꿈에 따라 입력축에서 회전축으로 전달되는 회전수가 달라진다. 반자동 변속기•Semi Automatic Transmission전자제어 기술이 발달하면서 자동변속기의 조작편의성과 수동변속기의 손실 없는 동력전달이라는 장점을 고루 갖춘 변속기들도 속속 등장하고 있다. 대표적인 것으로 BMW의 SMG(Sequential M Gearbox)와 폭스바겐의 DSG(Direct Shift Gearbox)를 들 수 있다. 두 변속기 모두 수동변속기에 바탕을 두고 있지만 구현방법에 차이가 있다. 이들 변속기는 기어레버 또는 스티어링 휠의 변속 패들을 조작하면 전자제어되는 유압장치가 재빨리 클러치를 조작한다. 이 때문에 클러치 페달이 없어 운전자는 자동변속기처럼 차를 몰 수 있다.SMG는 일반적인 수동변속기와 마찬가지 구조로 클러치가 한 개다. 그러나 DSG는 빠른 변속을 위해 변속기의 회전축을 두 개로 나누고 각각의 회전축 끝에 클러치를 달았다. 즉 두 개의 변속기를 평행으로 물려놓은 것과 같은 구성이다. 한쪽 회전축은 후진을 포함한 홀수 단의 기어가, 다른 한쪽 회전축은 짝수 단의 기어가 물려 있다. 순차적인 변속에 있어서는 한쪽 기어가 물려 있는 상태에서 미리 준비하고 있던 다음 단의 기어가 재빨리 물리기 때문에 변속 속도가 일반 수동변속기보다 훨씬 빠르다. BMW는 SMG 대신 듀얼 클러치 방식의 M-DCT를 선보였으며 포르쉐 역시 PDK(Porsche Doppelkupplungsgetriebe)를 개발하는 등 듀얼 클러치 반자동 변속기의 보급이 늘어나고 있는 추세다. 
봄철 자동차 사고의 예방 2012-05-28
최근 고유가에도 불구하고 차량 통행이 급격하게 늘었다는 사실이 매스컴에 잇따라 보도되고 있다. 더구나 본격적인 행락철을 맞아 가족과 연인들의 나들이행렬로 통행량이 더욱 늘어남에 따라 사고 발생 역시 증가할 것으로 예견되므로 운전자들은 사고의 사전 예방을 위한 대비책들을 다시 한번 짚고 넘어가야 할 필요가 있다. 차량정비는 필수다. 겨울철 눈길 운전으로 자동차 곳곳에 묻어 있는 염화칼슘과 제대로 세차하지 못해 쌓인 먼지 및 때를 방치하면 부식의 위험이 있고 차량의 수명도 단축된다. 또한 겨울철에 사용했던 스노타이어는 일반 노면에서는 오히려 접지력이 떨어지며 소음을 일으킬 수 있기 때문에 반드시 일반 타이어로 교체하는 게 좋다. 빙판길 운전을 위해 타이어 공기압을 약하게 했던 차는 적정 공기압으로 조절하되, 타이어 홈 상태를 확인하여 이물질이 많이 끼었거나 심하게 닳았다면 교체하도록 한다. 이밖에도 브레이크 계통 점검은 물론 엔진오일, 냉각수, 배터리나 전기장치, 벨트류 등도 적기에 교환해야 돌발 사고를 미연에 방지할 수 있다. 졸음운전을 피해야 한다. 운전 중에 주체할 수 없이 쏟아지는 졸음은 가족들의 안전 및 다른 운전자의 안전과도 직결되는 만큼 각별한 주의가 요구된다. 차 안을 수시로 환기시키거나 휴게소에서 가벼운 스트레칭이나 휴식을 취하면 사고 예방에 도움이 된다.자동차보험 계약상태를 확인하자. 만일의 사고에 대비해 보험기간이 지났는지 혹은 자차, 자기신체사고/자동차상해 담보 및 긴급출동 특약의 누락 여부를 확인하는 것이 좋다. 또한 자신이 가입한 자동차보험사의 긴급연락 전화번호(예를 들어 The-K 손해보험은 1566-3000)를 미리 알아두어 위급한 상황이 발생했을 때 신속하게 대처할 수 있도록 하자. 한편 제아무리 안전운행을 하더라도 뜻하지 않게 사고가 발생하거나 가해자의 입장에 처할 수 있는 게 교통사고이므로 미리 운전자보험에 가입하는 것도 현명한 방법이다. 운전자보험은 교통사고처리특례법에 따른 형사상책임과 도로교통법에 따른 행정상책임을 보장범위에 포함시키고 있다. 아울러 가족한정특약에 가입한 남의 차를 대신 혹은 교대로 운전할 경우도 있는데, 미리 그 차의 자동차보험 운전자 범위를 변경하여 사고가 났을 경우 보상받지 못하는 사태가 발생되지 않도록 하는 것도 중요하다. 최근에는 남의 차를 운전하는 경우를 대비해 ‘소유자’ 중심에서 ‘운전자’ 중심으로 전환한 자동차보험도 나오고 있다. 빌린 차의 보험을 하루 단위로 자신이 직접 가입하여 타인에게 보험료 할증이나 보상처리 문제 등의 피해를 주지 않는 상품이 그것이다(The-K 손해보험의 ‘One-Day 자동차보험’ 등). 겨우내 외출을 자제하고 움츠렸던 운전자들에게 봄은 운전하고 싶은 충동을 불러일으키는 계절이다. 앞서 살펴본 내용들도 세심하게 신경 써야 하겠지만 무엇보다 중요한 것은 교통법규를 철저히 준수하는 안전운행을 통해 자신과 가족의 행복과 안전을 지키겠다는 운전자의 마음가짐일 것이다.     
구동계와 굴림방식에 관한 용어 - 드라이브트레인●트랜스.. 2012-05-28
구동계와 굴림방식구동계는 변속기와 차축, 디퍼렌셜 등으로 구성되어 있다. 자동차에 쓰이는 변속기는 조작방법과 구조에 따라 크게 수동(MT), 자동(AT), 무단변속기(CVT)가 있으며 엔진에서 나온 회전력을 어느 바퀴에 전달하느냐에 따라 여러 종류로 나뉜다.구동계•drive train엔진에서 발생된 힘이 크랭크샤프트에서 회전력으로 바뀐 것을 각각의 바퀴에 전달하는 기계적 구성요소를 통틀어 구동계(drive train)라고 한다. 구동계는 변속기와 차축(프로펠러샤프트 또는 드라이브샤프트), 디퍼렌셜(differential) 등으로 구성되어 있다. 변속기•transmission변속기(트랜스미션, transmission)는 구동계에서 가장 핵심을 이루는 요소 중 하나다. 기어와 축, 그리고 이들을 움직이는 관련 부품들이 모여 있는 것으로, 자동차에 쓰이는 변속기는 조작방법과 구조에 따라 크게 수동변속기(manual transmission)와 자동변속기(automatic transmission), 무단변속기(continuously variable transmission)로 구분된다. 흔히 세 장치의 영어 표기 앞글자를 따서 수동변속기는 MT, 자동변속기는 AT, 무단변속기는 CVT로 부른다.변속기가 필요한 이유는 크게 두 가지를 들 수 있다. 먼저 모든 엔진은 정상적으로 작동할 수 있는 최대 회전수가 있으므로 이 회전수를 넘지 않는 범위 내에서 엔진이 작동하면서 속도를 높이도록 바퀴 회전수를 바꿀 수 있는 장치가 필요하기 때문이다. 다음으로 엔진의 출력과 토크를 최대한 살릴 수 있는 회전수 범위가 정해져 있기 때문에 변속기가 이 회전수를 꾸준히 이용할 수 있도록 유지하는 역할을 한다.일반적으로 자동차 변속기의 기능은 크게 세 가지로 나뉜다. 첫째, 크랭크샤프트와 굴림바퀴 사이에 자리잡아 기어비를 변화시켜 다양한 주행상태에 맞게 바퀴를 굴리는 데 필요한 힘을 공급한다. 둘째, 차를 후진할 수 있도록 한다. 셋째, 시동을 걸 때 또는 공회전 때 중립으로 변속해 바퀴로의 동력전달을 끊고 차의 움직임을 막는다.자동차용 변속기는 일반적으로 2∼3개의 축에 기어를 몇 개씩 달고, 기어의 조합을 바꾸어 엔진의 크랭크샤프트에서 전달된 회전수를 조절해 바퀴로 전달한다. 예를 들어 크랭크샤프트에 연결된 기어의 톱니수가 출력 측 기어 톱니수의 2배가 되면 회전수는 1/2이 되지만 토크는 2배로 늘어난다. 변속기는 이런 역할을 하는 기어를 차의 주행특성에 맞춰 여러 개를 조합해 필요한 회전수와 토크를 얻는다.수동변속기는 이런 기어 조합의 조절이 운전자의 레버 조작에 따라 이루어지고, 자동변속기는 별도로 더해진 기계부품에 의해 자동으로 이루어진다. 무단변속기는 자동변속기의 일종으로, 크랭크샤프트 쪽에 연결된 축과 바퀴에 연결된 축에 각각 풀리(pulley)를 달고 두 풀리를 체인이나 벨트로 연결한 뒤 속도에 따라 풀리의 간격을 연속적으로 조절하는 장치이다. 트랜스미션과 트랜스액슬•transmission & transaxle변속기는 디퍼렌셜, 구동축과의 위치관계에 따라 트랜스미션(transmissi on)과 트랜스액슬(transaxle)로 나뉜다. 트랜스미션은 보통 뒷바퀴굴림 차에 쓰이는 것으로, 위에서 보았을 때 크랭크샤프트와 변속기를 거친 출력축이 일직선상에 놓이고 출력축의 최종감속 기어가 드라이브샤프트 뒤에 따로 분리되어 있다. 트랜스액슬은 보통 앞바퀴굴림 차에 쓰이는데, 위에서 보았을 때 크랭크샤프트와 변속기를 거친 출력축이 평행을 이루고 최종감속 기어가 변속기와 같은 케이스 안에 들어 있다. 뒷바퀴굴림이면서 뒤차축에 변속기를 결합한 리어휠 드라이브 트랜스액슬도 있다. 클러치•clutch클러치(clutch)는 회전력이 전달되는 두 축을 연결하거나 분리시켜 필요에 따라 힘의 전달을 조절하는 장치를 말한다. 자동차에서는 보통 엔진과 변속기 사이에 자리잡고 있는 것을 말하며, 자동변속기에서는 유체를 사용하는 토크 컨버터가 그 역할을 대신한다. 물체와 물체의 마찰을 통해 회전력을 직접 전달하는 마찰 클러치와 액체의 점도와 유동성을 이용해 회전력을 간접적으로 전달하는 유체 클러치가 있다. 일반적으로 수동변속기에는 마찰 클러치가, 자동변속기에는 유체 클러치의 원리를 응용한 토크 컨버터(torque converter)라는 장치를 쓴다. 굴림방식엔진에서 나온 회전력을 어느 바퀴에 전달하느냐에 따라 구동계, 즉 굴림방식은 앞바퀴굴림, 뒷바퀴굴림, 네바퀴굴림으로 나뉜다. 엔진의 위치와 굴림바퀴를 한데 묶어 표기한 영어를 줄여 부르기도 하는데 앞 엔진 앞바퀴굴림(front engine front drive) 방식을 FF, 앞 엔진 뒷바퀴굴림(front engine rear drive) 방식을 FR, 뒤 엔진 뒷바퀴굴림(rear engine rear drive) 방식을 RR이라고 한다. 그리고 엔진을 앞 뒤 차축 사이에 둔 것을 미드십(midship) 엔진 배치라고 부르고, 미드십 엔진 뒷바퀴굴림 방식을 줄여 MR이라고 한다. 네바퀴 모두에 동력이 전달되는 방식은 4WD(4-wheel drive) 또는 AWD(all-wheel drive)라고 한다. 4WD와 AWD의 차이점네바퀴굴림 방식은 4WD와 AWD가 있다. 4WD는 일반적으로 FR 방식 구동계의 트랜스미션 뒤에 트랜스퍼 케이스(transfer case)를 달아 앞차축과 뒤차축으로 구동력을 나누고, 저속에서 높은 토크를 전달하도록 만든 저속 기어가 함께 있는 방식을 말한다. 트랜스퍼 케이스 내부의 기어를 조절해 앞바퀴로 전달되는 구동력을 끊거나 이을 수 있는 방식의 4WD를 파트타임(part-time) 4WD, 항상 앞뒤 차축에 모두 구동력이 전달되는 방식의 4WD를 풀타임(full-time) 4WD라고 한다. AWD는 일반적으로 FF 방식 구동계의 차에서 저속 기어 없이 트랜스액슬에 달린 다판 클러치 등을 통해 앞뒤로 구동력을 나누는 방식을 말한다. 그러나 FR 방식 구동계를 바탕으로 한 풀타임 4WD 중에도 저속 기어가 없는 것들이 있고 구조와 방식이 복잡해지면서 최근에는 거의 혼용되고 있다.디퍼렌셜•differential디퍼렌셜(differential)은 디퍼렌셜 기어(differential gear)의 줄임말로, 하나의 축으로 전달된 회전력을 좌우 두 개의 축으로 나눠주는 역할과 함께 좌우 축에 걸리는 부하에 따라 회전수를 다르게 조절하는 역할을 한다. 한자로는 차동장치(差動裝置)라고 한다. FF 방식 구동계에는 트랜스액슬과 디퍼렌셜이 붙어 있고, FR방식 구동계에는 좌우 뒤차축 사이에 최종감속 기어와 일체형으로 자리한다. 네바퀴굴림방식 구동계에는 좌우 앞차축 사이에도 디퍼렌셜이 놓인다. 차동제한 디퍼렌셜•LSD, Limited Slip Differential차동제한 디퍼렌셜은 영어 표현인 ‘Limited Slip Differential’의 머릿글자를 따 흔히 LSD라고 한다. 디퍼렌셜은 하나의 입력축을 통해 전달된 구동력을 좌우 두 개의 출력축으로 나누어 전달하면서, 한쪽 바퀴에 부하가 걸려 회전이 느려지면 다른 쪽 바퀴의 회전을 빠르게 하는 장치다. 그런데 LSD는 이런 디퍼렌셜 기어의 좌우 출력축 회전속도에 차이가 어느 정도 이상 넘지 않도록 제한하는 역할을 한다.LSD는 한쪽 바퀴가 접지력을 잃었을 때 위력을 발휘한다. 일반 디퍼렌셜은 접지력을 잃은 바퀴가 헛돌아 회전속도가 빨라지면 반대쪽 바퀴에는 구동력이 거의 줄어들고, 상황에 따라서는 구동력이 전혀 전달되지 않기도 한다. LSD는 이런 상황에서 반대 바퀴에도 구동력을 일부 전달함으로써, 적어도 두 바퀴 중 하나에 접지력이 살아있다면 차가 움직일 수 있다.어떤 방식으로 회전수차를 제한하느냐에 따라 크게 기어 또는 마찰 클러치를 쓰는 기계식(mechanical)과 오일의 점성을 이용한 비스커스(viscous) 방식으로 나뉜다. 기계식 LSD는 구조에 따라 기어 방식과 클러치 방식으로 나뉜다. 기어 방식의 기계식 LSD로는 토크를 감지하기 위해 플래니터리(행성) 기어를 쓰는 토센(Torsen) LSD가 대표적이며 클러치 방식보다 마모가 적어 내구성이 뛰어나고, 작동이 빠르며 정확한 장점이 있다. 그러나 기계식 클러치는 출력축이 헛도는 것을 제한하는 동작이 매우 빨라 작동되는 순간 충격이 생길 수 있고, 좌우 출력축으로의 토크배분 특성이 완벽하지 못한 단점이 있다. 이 때문에 최근에는 기계식보다 정비하기 편하고 동작이 매끄러운 비스커스 방식이 많이 쓰인다. 비스커스 방식은 실리콘을 원료로 하는 점성이 높은 오일을 양쪽 축 사이에 가득 채운 것으로, 한쪽 축의 회전속도가 빨라지면 오일의 점성 때문에 반대쪽 축으로도 회전력이 전달된다. 동력전달 측면에서 보면 오일이 출력의 일부를 흡수하기 때문에 기계식보다 효율은 떨어지지만, 구조가 비교적 간단하고 동작이 부드러워 충격이 적은 것이 장점이다. 대신 주기적으로 오일을 교환해야 한다.LSD는 바퀴가 미끄러지기 쉬운 환경을 달리는 SUV에 주로 쓰이지만, 일부 고성능 스포츠카에도 채용하고 있다. 빠른 속도로 코너링을 할 때 강한 원심력으로 롤링이 생기며 안쪽 바퀴의 접지력이 떨어지게 되는데, 이를 보완하기 위해 LSD를 쓰는 것이다. 최근에는 센서로 바퀴가 헛도는 것을 감지하고 브레이크 작동을 제어해 LSD와 같은 역할을 하는 전자제어방식도 많이 쓰인다.트랜스퍼 케이스•transfer case트랜스퍼 케이스는 네바퀴굴림 구동계에 쓰이는 것으로, 구동력을 앞뒤 바퀴로 나누는 역할을 한다. 대부분 변속기와 연결되어 있고 프로펠러샤프트로 앞뒤 디퍼렌셜에 동력을 전달한다. 차의 특성과 구동계 배치에 따라 다르기는 하지만, 가장 일반적인 형태는 뒷바퀴굴림 장치의 변속기 출력축에 기어 또는 체인을 연결해 앞쪽 디퍼렌셜과 이어진 프로펠러샤프트로 동력을 전달한다.차의 용도에 따라 트랜스퍼 케이스에는 여러 기능이 더해진다. 가장 기본적인 것은 앞쪽과 뒤쪽 프로펠러샤프트에 항상 구동력이 전달되는 상시(풀타임) 네바퀴굴림 장치다. 여기에 앞쪽 디퍼렌셜과 이어진 프로펠러샤프트 쪽에 동력을 잇고 끊을 수 있는 장치를 달면 파트타임 네바퀴굴림 장치가 된다. 이 장치에서 앞쪽 프로펠러샤프트로 전달되는 동력을 끊으면 앞바퀴굴림 또는 뒷바퀴굴림 방식과 같아진다. 또한 험한 길을 달려야 하는 차에는 저속 기어가 더해지기도 한다. 저속 기어는 출력축에 입력축보다 톱니수가 많은 기어를 연결시키는 것으로, 출력축의 회전수가 낮아지는 대신 토크가 높아져 험한 노면에서도 쉽게 빠져 나올 수 있게 해준다. 앞쪽 프로펠러샤프트로 전달되는 동력을 잇고 끊는 장치나 저속 기어는 차의 특성에 따라 선택적으로 달리는데, 과거에는 별도의 레버를 이용해 수동으로 조작하는 장치들이 많았으나 최근에는 스위치를 이용해 전기적으로 조작이 이루어지도록 한 것이 많다. 이런 장치들은 대부분 험로를 달려야 하는 SUV나 트럭에서 볼 수 있고, 승용차에는 거의 쓰이지 않는다. 프로펠러샤프트와 드라이브샤프트 propeller shaft & drive shaft프로펠러샤프트(propeller shaft)는 FR 방식에서 트랜스미션과 디퍼렌셜 기어를 연결해 구동력을 전달하는 축이다. 드라이브샤프트(drive shaft)는 FF 방식에서 트랜스액슬의 최종감속 기어와 바퀴를, FR 또는 4WD 방식에서 디퍼렌셜과 바퀴를 연결해 구동력을 전달하는 축을 말한다.유니버설 조인트/등속 조인트 universal joint/constant velocity joint유니버설 조인트(universal joint)는 맞물린 두 개의 축이 일직선상에 있지 않고 각을 이루어 움직일 수 있도록 하는 이음새를 뜻한다. 기본적인 구조는 두 개의 경첩이 90도 각도로 겹쳐져 있는 것과 비슷하다. 대부분 축의 맞물리는 부분에 U자 모양의 구조(요크, yoke)를 덧붙이고, 양쪽 요크를 십자 모양의 축(크로스, cross)에 90도 각도로 엇갈리게 끼운 구조로 되어 있다. 유니버설 조인트는 물린 두 개의 축이 서로 일정 각도로 꺾인 채 회전해도 동력이 전달된다는 것이 장점이지만, 두 축 사이의 각도가 커질수록 저항과 진동이 커지는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 개발된 것이 등속 조인트다. 등속 조인트는 영어 표현인 ‘constant velocity joint’의 머릿글자를 따 CV 조인트라고도 한다. 등속 조인트의 역할은 유니버설 조인트와 같지만, 두 축 사이에 회전속도의 차이가 없도록 축이 맞물리는 부분의 구조를 바꾼 것이다. 등속 조인트에서는 유니버설 조인트의 요크와 크로스의 역할을 돔(dome)과 볼(ball)이 대신한다. 입력축의 끝부분에는 반구 모양의 돔이 달려 있고, 돔과 출력축 사이에 여러 개의 볼이 자리잡고 있다. 출력축 중심이 입력축 중심과 엇갈리더라도 출력축 끝에 물린 볼이 입력축의 회전속도를 유지해준다.자동차에서는 프로펠러샤프트와 드라이브샤프트 등 변속기에서 바퀴 사이를 잇는 축에 흔히 쓰인다. 비스커스 커플링•viscous coupling비스커스 커플링(viscous coupling)은 네바퀴굴림(AWD) 구동계에 많이 쓰이는 장치다. 기본적으로 입력축과 연결된 밀폐된 케이스 안에 점도가 높은 액체를 가득 채우고, 그 안에 구멍이 뚫린 여러 개의 얇은 원판을 배치한다. 원판은 하나 걸러 하나씩 케이스와 출력축에 연결되어 있다. 입력축과 출력축의 회전수에 차이가 생기면 원판 사이를 메우고 있는 액체의 점성으로 인해 토크가 전달된다. LSD와 비슷한 역할을 하지만, 입력축과 출력축의 회전중심이 일직선상에 있다는 점이 다르다.발전된 형태의 비스커스 커플링으로는 스웨덴 할덱스(Haldex)사가 개발한 할덱스 리미티드 슬립 커플링(LSC)이 있다. 이 장치는 클러치 방식의 기계식 LSD와 비스커스 커플링의 특성을 합친 것으로, 다판 클러치를 쓴다는 점은 비스커스 커플링과 비슷하지만 축 또는 바퀴의 회전을 센서로 감지해 회전차가 생겼을 때에 전자제어 밸브로 작동되는 유압 펌프를 이용해 클러치를 강제로 연결시킨다는 점이 다르다. 기계식 LSD보다 구조가 간단하고 크기가 작으면서도 비교적 작동이 빠르고 동력 손실이 적을 뿐만 아니라, ABS나 ESP 등 전자제어 주행안정장치와 함께 쓰기에 편리해 최근 앞바퀴굴림 바탕의 AWD차에 많이 쓰이고 있다.    
늘어나는 고령운전자 교통사고 2012-04-28
자동차 운전면허를 취득하면 몇 세까지 운전이 가능할까? 답은 의외로 간단하다. 자신이 자동차를 몰 수 있을 때까지는 연령 제한 없이 평생 동안 운전할 수 있다. 요즘은 자동차가 없는 집을 찾아보기 힘들 정도로 자동차는 생활필수품이 되었다. 이런 상황에서 고령화 사회가 급속도로 진전되며 65세 이상의 고령운전자도 늘고 있는 추세다. 문제는 단순히 고령운전자가 늘어가는 것 자체가 아니라 고령운전자의 사고율 및 손해율이 높아지고 있다는 점에 있다. 통계에 따르면 지난 10년 동안 65세 이상 고령운전자의 교통사고건수는 3만7,000건에서 27만4,000건으로 무려 640.5%나 증가했고, 전체사고에서 차지하는 비율 또한 1.2%에서 3.7%로 3배 이상 증가했다. 고령운전자가 증가하고 있다는 측면에 대해서도 본격적으로 고민해야 되는 시대가 온 것이다. 일본의 경우 70세 이상은 운전면허 갱신시 개인의 특성에 맞는 안전운전 방법을 개별적·구체적으로 지도하는 등 강습과 인지기능 검사를 실시하며, 71세 이상은 3년 주기로 정기적성검사를 받고 있다. 미국도 주마다 차이가 있지만 엄격한 갱신절차 및 갱신주기 등으로 고령운전자의 운전면허 갱신 관리를 강화하고 있다. 일리노이 주의 경우 69~80세는 4년에 한 번, 81~86세는 2년에 한 번, 87세 이상은 매년 면허를 갱신해야 한다. 우리나라도 고령운전자를 배려한 도로표지의 선명화 및 대형화, 야간 운전환경 개선을 위한 도로조명 증설, 돌발사태에 대비한 안전시설물 설치 등이 절실하다. 운전자의 연령과 신체변화에 부합하는 운전면허적성검사 실시, 고령운전자를 대상으로 한 교통안전 의무교육 등 선진국의 교통안전대책 도입을 검토하고 확대 강화할 필요가 있다.노년기에 들어서면 시력저하는 물론 반응속도가 현저하게 떨어진다. 사고를 낼 위험성이 높을 뿐더러, 같은 사고를 당하더라도 부상정도가 젊은 사람보다 큰 경우가 많다. 더군다나 소득이 없는 고령자들은 휴업손해 보상의 대상이 되지 않으며, 신체적 불구의 경우에도 상실수익액이 제한된다. 취업가능기간이 최대 48개월 이하로 인정되기 때문에 보상금액이 적을 수밖에 없다. 특기할 것은 노인의 특성을 감안하여 보행자인 노인이 다쳤을 경우 통상 과실상계율을 5% 정도 덜 매긴다고 한다. 이처럼 고령운전자의 교통사고 발생률을 낮추기 위해 제도정비도 중요하지만 무엇보다 고령운전자 스스로 안전운전을 위한 올바른 자세를 갖추는 노력이 무엇보다 필요하다.    
배기와 냉각, 윤활, 전기 계통에 관한 용어 - 배기계.. 2012-04-28
배기가스의 흐름혼합기가 엔진의 실린더 안에서 폭발한 뒤 만들어지는 배기가스는 배기 밸브가 열리면서 엔진 밖으로 빠져나간다. 실린더에서 빠져나간 배기가스가 대기와 만날 때까지 지나야 하는 통로를 아울러 배기계통이라고 한다.열린 배기 밸브를 지나 배기가스가 가장 먼저 만나게 되는 것은 실린더 헤드에 있는 배기 포트(exhaust port)다. 비교적 짧은 구간의 배기 포트를 지난 뒤 여러 실린더에서 나온 배기가스는 배기 매니폴드(exhaust manifold)를 거쳐 모이게 되고, 다시 배기관(exhaust pipe)으로 흐른다. 단순히 배기라는 과정만을 생각한다면 배기 포트를 바로 배기관과 연결해 차체 주변으로 적당히 배기가스를 내어놓으면 된다. 그러나 여러 가지 이유 때문에 배기계통에는 몇 가지 장치들이 더해지는 것이 일반적이다. 배기 포트•exhaust port흡기 포트와 반대되는 개념으로 연소실과 배기 매니폴드를 잇는 통로를 말한다. 배기 매니폴드•exhaust manifold대부분의 자동차용 엔진은 여러 개의 실린더가 연이어 있고, 각각의 실린더마다 배기 포트가 하나씩 있다. 이들 배기 포트에서 나온 배기가스마다 파이프를 달아 차체 밖으로 뽑아내는 것이 배기가스의 흐름이라는 측면에서는 가장 효율적일 것이다. 그러나 차의 설계와 제작비용 면에서 보면 효율이 크게 떨어진다. 그래서 이들 각각의 배기 포트에서 나온 배기가스의 통로를 모아 가급적 적은 수의 배기관으로 흐르도록 만드는 것이 배기 매니폴드로, 흡기 매니폴드의 반대 역할을 한다.기능은 단순하지만 배기 매니폴드의 설계가 쉽지만은 않다. 각각의 실린더에서 나오는 배기가스는 실린더의 폭발 순서에 따라 흐름이 생기는데 이 흐름이 자연스럽게 이루어지지 않으면 배기가스가 제대로 빠져나가지 못하고 배기 포트에 쌓이거나 실린더 안으로 역류하는 배기간섭(排氣干涉) 현상이 나타난다. 이때 빠져나가지 못한 배기가스가 실린더에 가하는 압력을 배압(背壓, exhaust pressure)이라고 한다. 배기간섭과 배압은 엔진의 출력을 떨어뜨리고 특히 엔진회전이 빨라질수록 커지기 때문에, 배기 매니폴드는 이를 줄이도록 설계한다.보통 배기 매니폴드는 하나의 배기관으로 이어지지만 실린더의 배치와 구조에 따라 두 개 이상의 배기관으로 이어지기도 한다. 온도가 높은 배기가스가 끊임없이 흐르기 때문에 내열성이 뛰어나 고열에 의한 수축과 팽창이 적은 주철 소재를 많이 쓴다. 머플러•muffler, silencer자동차의 배기계통에서 가장 쉽게 발견할 수 있을 뿐 아니라 매우 중요한 역할을 하는 장치가 바로 머플러(muffler)다. 머플러는 엔진의 배기음을 줄이는 장치로, 소음기(消音器) 또는 사일런서(silencer)라고도 한다.머플러에 대해 이야기하기 전에 먼저 배기음이 만들어지는 과정을 살펴보자. 엔진 밖으로 나온 높은 압력의 배기가스는 배기계통 안에서 상대적으로 압력이 낮은 상태의 공기와 만난다. 그러나 낮은 압력의 공기가 배기계통 안에서 차지하는 공간이 크기 때문에 배기가스는 쉽게 공기 중으로 빠져나오지 못하고 충격을 먼저 전달한다. 이 충격이 엔진회전수 1,000rpm에서는 분당 500번, 엔진회전수 4,000rpm에서는 분당 2,000번으로 매우 짧은 간격으로 연속적으로 이어지기 때문에 주파수가 되어 공기를 진동시키면서 배기음을 만드는 것이다. 이 상태의 배기음은 폭발음에 가까운 큰 소리여서 일부 경주용 차를 제외한 일반적인 도로주행용 차는 반드시 머플러를 달아 소리를 줄여야 한다.머플러는 배기관보다 지름이 큰 통 안에 구멍과 벽, 흡음재가 적절히 섞여 있는 구조다. 머플러 안으로 들어간 배기관에는 작은 구멍이 많이 뚫려 있다. 이 구멍을 통해 배기가스가 머플러 안의 공간으로 들어가면서 속도가 느려지고, 구멍을 지나 머플러 벽에 반사되면서 공명과 간섭이 일어난다. 머플러 안에는 소리의 양과 음을 효과적으로 줄일 수 있도록 이런 구조가 여럿 들어 있어서, 머플러 끝의 배기구를 통해 나오는 소리는 사람이 듣기에 거북하지 않은 수준이 된다.일반적으로 머플러 내부의 구조가 복잡할수록 공명과 간섭은 커지고, 소리는 많이 줄어든다. 그러나 구조가 지나치게 복잡하면 배기가스의 흐름을 막아 배기효율이 떨어지면서 엔진의 출력을 떨어뜨리게 된다. 그래서 자동차 메이커에서는 엔진의 출력이 떨어지는 것을 최소화하면서 듣기 좋은 소리를 만들도록 머플러를 설계한다. 머플러 안의 구조를 조절하면 소리의 강약과 색깔이 달라지기 때문에 같은 엔진을 쓰는 차라도 머플러 안의 구조에 따라 배기음이 달라진다. 촉매변환기•catalytic converter요즘에는 환경오염을 줄이기 위해 휘발유, 경유, LPG 등 화석연료를 쓰는 자동차에 반드시 촉매변환기(catalytic converter)를 달도록 법으로 정해져 있다. 촉매변환기는 자동차의 배기가스에 들어 있는 유해성분을 정화하는 장치라고 할 수 있다. ‘배기가스 정화장치’라는 이름 대신 ‘촉매변환기’라는 이름이 붙은 것은 이 장치가 배기가스 전체를 걸러내는 것이 아니라, 촉매를 이용해 배기가스 중의 일부 유해물질을 무해한 물질로 변환하기 때문이다.촉매(觸媒, catalyst)는 화학용어로, 자신은 변화하지 않으면서 특정한 조건에서 반응물질의 산화 또는 환원작용을 돕는 물질을 말한다. 자동차용 촉매변환기에는 배기가스 중의 일산화탄소, 탄화수소, 질산화물을 정화하는 백금, 로듐, 파라듐, 구리, 망간 등의 귀금속이 채워져 있다. 일산화탄소와 탄화수소는 산화작용을 통해 이산화탄소와 물로 바뀌며, 질산화물은 환원작용을 통해 질소와 산소로 바뀐다. 촉매변환기는 배기 매니폴드에 가까운 위치에 자리잡는데 일반적으로 원통형의 구조로 되어 있다. 촉매변환기 안에 채워지는 촉매는 좁은 공간에서도 효율적으로 화학작용이 일어나도록 배기가스와 접촉하는 면적이 넓어지는 벌집 구조나 알갱이 형태로 만들어진다. 무연휘발유가 등장하게 된 이유가 바로 촉매변환기 때문이다. 우리나라에서는 1990년대 초반까지만 해도 휘발유에 엔진 노킹(점화 플러그에 의해 혼합기에 점화가 이루어지기 전에 먼저 자연적으로 폭발이 이루어지는 이상연소 현상)을 줄이기 위해 납 성분을 넣은 유연휘발유가 쓰였다. 그러나 납은 인체에 해로울 뿐 아니라 촉매의 산화 및 환원작용을 막아 촉매변환기가 제 역할을 하지 못하게 만든다. 대기환경보전법 시행령에 의해 1993년 1월 1일 이후에 국내에서 팔리는 휘발유는 모두 납 성분이 들어 있지 않거나 거의 들어 있지 않은 무연휘발유다. 디젤 분진 필터•DPF휘발유 엔진과 달리 경유를 쓰는 디젤 엔진은 배기가스 중에 흔히 분진이라고 부르는 탄소 알갱이를 비롯한 입자상태의 물질이 많이 나온다. 이들은 분해가 되지 않기 때문에 호흡기 질병의 원인이 된다. 디젤 분진 필터(DPF, Diesel Particulate Filter)는 분진을 걸러내는 장치로, 현재 쓰이고 있는 것들은 대부분 분진보다 작은 구멍이 뚫린 필터에 배기가스를 강제로 통과시켜 걸러내는 방식을 쓰고 있다. 필터에서 걸러진 분진은 DPF 안에 모아두었다가 주기적으로 높은 온도로 태워버리기 때문에, 공기 중으로 배출되는 분진의 양은 DPF를 거치지 않았을 때보다 훨씬 적어진다. SCR•Selective Catalytic Reduction선택적 촉매환원을 뜻하는 SCR은 디젤 엔진의 질소산화물을 줄이기 위한 기술로 2000년대 들어 사용되기 시작했다. 닛산 디젤이 2003년 선보인 FLENDS 시스템이 최초로 버스나 트럭 등 대형차를 중심으로 보급되기 시작하다가 최근에는 승용차 쪽에도 사용이 점차 늘어나고 있다. 암모니아를 질소산화물과 반응시키면 질소와 물로 환원되는 반응을 이용한 것. 하지만 암모니아를 차에 얹고 다니는 것은 위험하므로 요소수로 대신하며 요소수를 뜨거운 배기가스에 분사하면 가수분해를 통해 암모니아가 만들어진다. 필터 청소를 위해 추가적으로 연료를 분사(포스트 분사)하는 DPF에 비해 연비가 악화될 요인이 적기 때문에 연비나 코스트 면에서 유리하다. 또 배기가스가 뜨겁지 않아도 정화능력이 뛰어나며 내구성이 높고, 백금 같은 고가의 촉매도 필요치 않다. 반대로 요소수 탱크와 분사장치를 달아야 하므로 구조가 복잡해지고 요소수를 보충해야 하는 번거로움이 있다. 메르세데스 벤츠의 블루텍이 대표적인 SCR 시스템이다.배기가스 재순환 장치•EGR배기가스의 유해성분 중 질산화물은 높은 온도에서 질소와 산소가 반응해 만들어진다. 이런 원리에 바탕을 두고 질산화물이 생기는 것을 줄이기 위해 만들어진 것이 배기가스 재순환(EGR, Exhaust Gas Recirculation) 장치다. EGR은 배기가스의 일부를 빼내어 흡기로 되돌려 넣는 것으로, 실린더에서 혼합기가 폭발하는 온도와 속도를 낮춰 질산화물이 만들어지는 것을 억제하는 것이다. 질산화물을 생성단계부터 줄일 수 있다는 것이 장점이지만, 엔진의 출력을 떨어뜨리고 질산화물 생성을 완전히 막지는 못하기 때문에 보조적인 대기오염 방지장치라고 할 수 있다.엔진 주변장치 관련냉각계통은 엔진이 정상작동 온도를 유지할 수 있도록 엔진을 식히는 구성요소를 말한다. 윤활계통은 엔진의 여러 부품에 윤활유를 공급하는 구성요소를, 전기계통은 자동차의 각종 전기장치를 움직이는 데 필요한 전기를 만들고 저장하는 장치들을 말한다.냉각계통엔진은 내부에서 끊임없이 폭발이 일어나기 때문에 항상 열이 발생한다. 그러나 엔진의 온도가 지나치게 높아지면 윤활유의 성질이 변해 제 역할을 하지 못하고 여러 부품이 망가지는 원인이 된다. 이를 막아 정상작동 온도를 유지할 수 있도록 엔진을 식히는 구성요소를 통틀어 냉각계통이라고 한다. 냉각계통은 수랭식 엔진에서만 볼 수 있는 것으로, 공기로 엔진을 식히는 공랭식 엔진에서는 냉각핀이 그 역할을 대신한다.냉각수•coolant엔진의 열을 식히기 위해 실린더 주변을 도는 액체를 말한다. 일반적으로 수돗물에 부동액, 방청제 등을 혼합해 쓴다. 부동액은 물의 어는점을 떨어뜨리는 액체로, 기온이 낮을 때 냉각수가 얼어붙는 것을 막는다. 방청제는 냉각계통 내부에 녹이 슬어 냉각효율이 떨어지는 것을 막고 일반적으로 부동액에 섞여 있다. 지하수는 지하수에 들어 있는 각종 금속 및 미네랄 성분이 냉각계통에 엉겨 붙거나 녹이 스는 것을 돕기 때문에 냉각수로는 적당하지 않다. 워터 재킷•water jacket냉각수가 흐르는 통로로, 실린더 블록과 실린더 헤드에 빈 공간의 형태로 만들어진다. 실린더 내벽과 밸브 주변, 연소실 등 엔진의 주요 부분을 물이 감싸고 있기 때문에 워터 재킷이라는 이름이 붙었다. 일반적으로 워터 재킷 안에서 냉각수는 엔진의 아래쪽에서 위쪽으로 흐른다. 워터 펌프•water pump냉각수를 순환시키는 데 쓰이는 펌프. 엔진 내부를 거쳐 뜨거워진 냉각수를 라디에이터로 보내고, 라디에이터를 거쳐 식은 냉각수를 다시 엔진 내부로 집어넣는 역할을 한다. 서모스탯•thermostat냉각수의 흐름을 조절하는 자동 온도 조절 밸브를 말한다. 엔진은 적절한 온도를 유지해야 여러 부품들이 원활하게 움직일 수 있는데, 온도의 유지는 서모스탯이 냉각수의 흐름을 조절해 이루어진다. 서모스탯이 냉각수의 흐름을 막으면 엔진의 열기가 냉각수에 비축되어 냉각수와 엔진의 온도가 높아진다. 이때 서모스탯이 냉각수를 다시 흐르게 하면 냉각수가 라디에이터를 거쳐 식으면서 엔진의 온도가 낮아진다. 라디에이터•radiator방열기(放熱器)라고도 하는 일종의 열 교환기로, 열을 잘 전달하는 소재로 만들어진 금속판(방열판)을 공기와 잘 접촉할 수 있도록 겹쳐 배치하고, 이 방열판을 냉각수가 흐르는 통로에 단 것이다. 뜨거운 냉각수가 가진 열은 방열판으로 전달되고, 방열판이 공기와 접촉해 열을 발산시키며 냉각수의 열을 빼앗아 식힌다. 라디에이터는 작고 가벼우며 발열특성이 좋아야 한다. 예전에는 구리나 황동을 주로 썼지만 요즘에는 가벼운 알루미늄이 주로 사용된다. 냉각 팬•cooling fan라디에이터가 냉각수를 식히는 것을 돕기 위해 방열판으로 공기를 끌어들이는 장치다. 차가 고속으로 달릴 때에는 자연적인 바람에 의해서도 충분히 냉각이 이루어지지만, 저속으로 달릴 때나 공회전 때에는 맞바람이 없어 자연냉각이 어렵기 때문에 냉각 팬을 돌려 냉각수 온도를 낮춘다.윤활계통엔진은 여러 개의 부품들이 맞물려 움직이는 기계다. 이 부품들이 맞물려 움직이면서 마찰이 생기고, 이 때문에 부품들이 닳거나 작동효율이 떨어진다. 부품 사이의 마찰을 줄여 부품의 마모와 작동효율이 떨어지는 것을 막기 위해 부품이 닿는 부분마다 윤활유를 공급해주는 구성요소들을 윤활계통이라고 한다.윤활유lubricant, lubricating oil자동차에는 다양한 윤활유가 쓰이는데, 가장 대표적인 것으로 엔진오일을 들 수 있다. 엔진오일은 부품의 마모를 줄이는 것이 가장 큰 기능이지만, 각 부품의 온도를 떨어뜨리고 부품들 사이의 틈을 메워 진동과 소음을 줄여준다. 또한 실린더 내벽과 피스톤 사이의 밀폐를 도와 연소효율을 높이고, 엔진 안의 불순물을 제거하는 기능도 있다.엔진오일의 가장 중요한 특성은 끈적이는 정도인 점도(粘度)다. 점도가 너무 낮으면 부품 사이의 틈을 메우지 못하고 흘러내려 마모가 빨리 진행되고 진동과 소음이 커지며 연소효율도 떨어진다. 또한 점도가 너무 높으면 오일이 부품 사이에 달라붙어 자연스러운 움직임을 방해한다. 일반적으로 엔진오일의 점도는 등급체계로, 점도등급을 겨울용과 다른 계절용 기준에 따라 표시한 것이다. 겨울용 오일의 등급은 0부터 25까지 5 단위로 높아지는 숫자 뒤에 W를 붙이고, 다른 계절용 오일의 등급은 20부터 50까지 10 단위로 높아지는 두 자리 숫자로 표시한다. 대부분의 엔진 오일은 엔진의 온도에 관계없이 점도가 비교적 일정하게 유지되도록 만든 복합 점도 오일이다. 따라서 점도등급 표시는 SAE 5W-30 등으로 저온과 고온의 기준을 함께 표시한다. 이것은 저온에서는 SAE 5W 등급 오일처럼, 고온에서는 SAE 30 등급 오일처럼 작동한다는 뜻이다.엔진 오일의 또 다른 분류기준으로는 API(American Petroleum Institute, 미국석유협회)의 서비스 분류가 있다. 이 분류는 자동차 엔진에 주로 쓰이는 엔진 오일의 성능을 기호로 표시한 것이다. 시대별 기준에 따라 휘발유 엔진용 오일은 S로 시작하는 두 개의 알파벳으로, 디젤 엔진용 오일은 C로 시작하는 두 자리 알파벳에 세부기준에 따라 숫자를 더해 표시하고 있다. 웨트 섬프, 드라이 섬프  wet sump, dry sump윤활계통은 구조에 따라 웨트 섬프와 드라이 섬프로 구분된다. 일반적인 웨트 섬프 방식에서는 엔진 구석구석 돈 오일이 아래로 떨어져 엔진 블록 바닥에 있는 오일팬에 모이게 된다. 이렇게 고인 엔진오일을 오일 펌프로 끌어올려 다시 엔진으로 보내는 것이 웨트 섬프 방식. 이와 달리 드라이 섬프는 오일팬 없이 고성능 오일 펌프를 사용해 강제적으로 윤활시키는 방식이다. 레이싱카나 고성능차의 경우 횡가속 등의 힘이 걸릴 경우 오일이 한쪽으로 몰려 오일팬에 잘 모이지 않는 현상이 발생하기 때문에 보다 안정적인 윤활을 위해 회수용 펌프와 공급용 펌프를 사용해 강제로 윤활유를 순환시키는 드라이 섬프 방식이 사용된다. 오일 펌프•oil pump엔진 아래쪽에 있는 오일 팬에 고여 있는 엔진오일을 끌어올려 각 부품들로 전달하는 장치다. 일반적으로 크랭크샤프트나 캠샤프트에 기어나 체인을 연결해 작동한다. 오일 필터•oil filter엔진오일의 찌꺼기나 이물질을 제거해 부품이 상하는 것을 막는 여과장치. 내부에 바이패스 밸브가 달려 있어 필터가 막히면 여과되지 않은 엔진오일이 엔진으로 공급되기 때문에 주기적으로 교환해야 한다.전기·점화계통자동차에서 전기는 각종 램프를 켜고 파워윈도를 작동시키는 등 다양한 목적으로 쓰이는데, 엔진의 시동과 점화에도 필수적이다. 요즘 널리 쓰이고 있는 엔진제어 컴퓨터(ECU 또는 ECM)에 전기를 공급하는 것도 전기계통의 중요한 기능 중 하나다. 점화계통은 휘발유 엔진에서 혼합기를 폭발시키도록 전기불꽃을 일으키기 위한 것이다.퓨즈•fuse합선이나 전기장치의 이상으로 전기회로에 지나치게 많은 전류가 흐르면 전선이나 전기장치가 타거나 고장 날 수 있다. 퓨즈는 과대전류가 흐르면 녹아 끊어지게 되어 있어 회로가 고장 나는 것을 막는다. 차에 따라 퓨즈의 갯수와 위치는 다르지만, 엔진룸의 가장자리와 대시보드 아래 또는 옆면의 안쪽에 나뉘어 있는 것이 많다. 점화 코일•ignition coil휘발유 엔진의 연소실에서 혼합기가 폭발하려면 점화 플러그에 전기 불꽃을 발생시켜야 한다. 전기로 불꽃이 만들어지려면 고압의 전류가 필요한데, 전원인 배터리에서 나오는 전류는 12V에 불과하다. 불꽃을 만들기 위해 자기유도작용과 상호유도작용을 이용해 배터리에서 나온 12V의 전류를 2만∼2만5,000V의 고압으로 승압시키는 장치가 점화 코일이다. 하이텐션 케이블  high-tension cable점화 코일에서 배전기로, 배전기에서 점화 플러그로 고압의 전류를 흐르게 하는 전선.배전기•distributor점화 코일에서 나온 고압의 전류를 실린더의 점화순서에 따라 각각의 실린더에 달린 스파크로 배분해 전류를 흐르게 하는 장치. 점화순서에 맞춰 회로를 끊고 잇기 위해 크랭크샤프트의 절반 속도로 회전하는 캠샤프트에 연결해 구동한다. 기계적인 접점방식의 배전기는 여러 가지 트러블의 원인이 되기도 하므로 최근에는 배전기 대신 크랭크샤프트에 달린 크랭크각 센서로 피스톤의 위치를 확인해 엔진제어 컴퓨터가 점화시기를 결정하고, 점화코일에서 직접 점화 플러그로 고압 전류를 흘려보내는 DLI(Distributor-less Ignition) 장치가 많이 쓰이고 있다. 점화 플러그•spark plug연소실에 불꽃을 발생시키는 장치. 음극과 양극 사이에 간격을 두고 이 사이로 고압 전류를 흘려보내 불꽃을 만들어낸다. 크기와 함께 내열성을 나타내는 수치인 열가(heat value)에 따라 다양한 종류가 있다.축전지•battery흔히 배터리라고 하는 축전지는 자동차에 쓰이는 전기장치의 전원으로 쓰인다. 자동차용 축전지는 일반적으로 황산과 납의 산화환원 반응을 이용해 충전과 방전을 하는 납 축전지로, 휘발유 엔진에는 12V, 대형 디젤 엔진에는 24V 축전지를 주로 쓴다. 발전기•alternator엔진회전을 이용해 전기를 발생시키는 장치로, 일반적으로 제너레이터(generator)라고 부르지만 이것은 직류발전기를 뜻하는 것이다. 요즘의 자동차용 발전기는 얼터네이터라고 하는 교류발전기를 통해 발생된 교류가 정류기를 거쳐 직류로 바뀌는 구성이다. 발전기를 통해 만들어진 전기는 축전지에 충전되거나 전기장치를 작동시키는 데 쓰인다.    
퍼포먼스의 완성, 롤케이지 2012-03-29
롤케이지(Roll cage) 혹은 롤바(Roll Bar)는 자동차 실내에 둘러친 쇠파이프 구조물을 말한다. 흔히 경주차의 실내에서 볼 수 있는데, 이는 경기 중 발생하는 예상치 못한 충돌이나 전복사고 때 탑승자를 보호하기 위함이다. 레이스카의 안전을 위해 꼭 필요한 장치지만 안정장비로 분류되지는 않는다. 안전뿐 아니라 차체 강성의 확보를 통해 궁극적으로 운동성능을 끌어올릴 수 있는 장치이기 때문이다. 자동차는 한계속도의 코너링이나 점프, 착지 때 타이어와 구동계를 통해 각종 스트레스가 발생하는데 이 같은 스트레스로 섀시가 비틀리면 서스펜션과 브레이크의 성능이 떨어진다. 즉 스트레스가 커질수록 핸들링이나 코너링 성능이 떨어지게 되는 것이다. 물론 레디알 타이어를 낀 일반 양산차는 이런 극한의 주행상황을 염두에 두고 롤케이지를 장착할 필요는 없지만 고성능 타이어를 달고 가혹한 환경을 달리는 스포츠카들은 롤케이지의 장착 여부에 따라 움직임의 특성이 달라진다.이런 이유에서 자동차 메이커들은 일부 스페셜 모델에 롤케이지를 달아 성능을 극대화하고 있다. 아우디 R8 GT, BMW M3 GTS, 포르쉐 911 GT2와 GT3 RS 등이 대표적이다. 하나같이 뛰어난 성능을 위해 기꺼이 여분의 실내공간(뒷좌석)과 편의성을 희생한 것이다. 사용목적에 따라 일정규격 지켜야롤케이지는 크기나 생김새도 제각각이다. 기본구조는 섀시 좌우를 파이프로 잇거나 크로스(X자 형태)로 연결하는 방식. 경우에 따라 멀티 레이어 크로스 형태를 띠기도 한다. 본래 차체에 파이프를 직접 용접하는 방식에서 시작되었지만 요즘은 차종별 완제품으로 제작되어 실내에서 볼트로 조립하는 볼트 온 키트 제품도 나오고 있다.롤케이지의 크기와 구조는 차체와 접합되는 수에 따라 달라지는데 최소 2~4점식부터 16점식까지 다양하다. 당연히 접합점이 많을수록 효과가 뛰어나다. 그러나 쇠파이프 구조물인 만큼 늘어나는 무게를 고려해 적절한 구조를 선택해야 한다. 구조 디자인은 마음대로 할 수 있지만 WRC(월드 랠리 챔피언십) 같이 위험한 모터스포츠에 참가하기 위해서는 국제자동차연맹(FIA)이 제시한 조건(파이프 직경, 접점 개수 등)을 만족시켜야 한다.롤케이지는 실로 다양한 효과를 낼 수 있다. 롤케이지를 통해 자동차는 모노코크 섀시의 한계를 뛰어넘기도 하고, 내구성이 강화되며 타이어와 서스펜션의 선택 폭도 넓어진다. 일반 양산차에서도 핸들링과 승차감 향상, 진동·소음 감소의 효과를 볼 수 있다. 그러나 승·하차가 불편해지고 실내공간이 줄어들며 무게 증가로 인한 연비감소 등 단점도 수반된다.  
자동차보험, 과납 보험료 환급 시스템 개시 2012-03-29
자동차보험료에는 가입자의 과거 보험가입 경력(운전직 종사자의 경우에는 운전 경력) 등의 특정 필요사항을 반영하도록 규정되어 있다. 가입자가 이를 놓쳐 보험료를 더 냈더라도 추후에 돌려받을 수 있는데, 최근 그 환급 시스템이 개선되어 손쉽게 돌려받을 수 있게 됐다. 그동안 과납 보험료의 환급을 위해서는 계약자가 과거 본인이 가입했던 보험사에 일일이 문의하여 환급신청을 해야 하는 불편함이 있었다. 하지만 이제는 자동차보험 가입자가 각 보험사 홈페이지를 방문할 필요 없이 보험개발원의 ‘자동차보험 과납 보험료 환급조회 통합 시스템’ 전용 사이트(http://aipis.kidi.or.kr)에 접속하기만 하면 정보 열람은 물론 신속하게 문제를 해결할 수 있다. 우선 전용 사이트에서 최근 5년간의 계약 및 사고내역, 보험가입 경력, 차량정보 등을 확인한 후 보험료를 더 낸 것으로 판단되면 환급대상 유형을 선택하면 된다. 환급대상 유형은 보험가입 경력이 제대로 반영되지 않는 것과 할인/할증 정정이 필요한 방식이 있다. 기본적으로 군대에서의 운전 경력이나 관공서 및 법인체 운전 경력, 외국에서의 보험가입 기간 등의 보험가입 경력이 반영되지 않는 경우가 많으며, 관련 증빙자료를 첨부해 환급조회를 신청하면 해당 보험사에 신청내역이 전송된다. 5일 후에는 환급보험사, 환급대상 여부, 환급액 등을 조회할 수 있고 결과는 신청일로부터 3개월 동안 조회가 가능하다. 가입 보험사가 많거나 과납 보험료를 기억하지 못하고 있더라도 한번에 조회가 가능하기 때문에 앞으로 소비자의 권익이 제고되고 환급 누락이 줄어들 것으로 기대된다.
엔진의 흡기 및 연료계통, 밸브에 관한 용어 - 흡기 .. 2012-03-29
흡기 및 연료계통 흡기계통의 주요 구성요소로는 에어 클리너, 레조네이터, 서지 탱크, 흡기 매니폴드, 흡기 포트 등이 있다. 연료계통은 카뷰레터 방식과 연료분사 방식으로 나뉘고, 연료분사 방식 엔진에는 인젝터가 달린다.흡기계통 1 흡기 매니폴드intake manifold혼합기가 각각의 실린더로 들어갈 수 있도록 여러 갈래로 나뉜 흡기 파이프의 묶음으로, 서지 탱크와 실린더 헤드 옆의 흡기 포트를 잇는다. 최적의 흡기 효율을 낼 수 있도록 설계할 때 구조적으로 신경을 많이 쓰는 부분 중 하나다. 서지 탱크에 모인 공기는 모든 실린더에 같은 양으로 전달되어야 하고, 흡기 파이프의 단면 지름이 클수록 흡기 효율은 좋아지지만 흡기 속도가 느려지기 때문에 최적의 효율과 속도를 낼 수 있도록 설계해야 한다. 소재로는 일반적으로 주철이나 알루미늄 합금이 많이 쓰이는데, 최근에는 무게가 가볍고 재활용이 가능한 플라스틱을 쓰기도 한다. 2 흡기 포트 • intake port실린더 헤드 안에 있는 구조로 흡기 매니폴드와 연소실을 잇는 통로다. 흡기 포트의 연소실 쪽 끝에는 흡기 밸브가 위치한다. 안쪽 면이 매끈할수록 흐름저항이 줄어 흡기효율이 높아진다. 실린더 안에서 연소가 잘 이루어지도록 와류(渦流, swirl 또는 vortex)가 생기는 구조로 설계하기도 한다. 3 에어 클리너 • air cleaner에어 클리너는 엔진으로 흡입되는 공기 중의 먼지를 걸러내는 장치로, 케이스 안에 필터 역할을 하는 엘리먼트가 들어가는 구조로 되어 있다. 흔히 에어 클리너 엘리먼트(air cleaner element)를 줄여 에어 클리너라고 부르기도 한다. 다른 말로 흡기 필터라고도 하는데, 공기가 엔진으로 빨려 들어가며 생기는 소리를 줄이는 역할도 한다. 에어 클리너는 흡기 저항을 만들어 출력을 떨어뜨리지만 공기 중의 먼지가 엔진으로 들어가면 실린더 안에 찌꺼기가 생겨 엔진 마모의 원인이 되므로 반드시 필요하다. 에어 클리너의 핵심 요소인 에어 클리너 엘리먼트는 건조상태의 펄프나 섬유를 쓰는 건식과 오일에 적신 스펀지나 섬유 등을 쓰는 습식이 있다. 가장 많이 쓰이는 것은 건식이지만 엔진룸 안에 에어 클리너 케이스가 들어갈 공간이 부족하거나 고회전을 많이 써 빠른 흡기가 필요한 차에는 습식이 쓰이기도 한다. 습식 엘리먼트는 스폰지나 섬유 표면에 있는 기름기에 먼지가 달라붙기 때문에 케이스 없이도 효과적으로 먼지를 제거할 수 있으나 흡기음을 줄이는 효과는 적다. 4 레조네이터 • resonator한자로 공명기(共鳴器)라고 쓰는 레조네이터는 공명의 원리를 이용해 소리를 줄이는 장치로, 귀에 거슬리는 특정한 주파수의 소리를 줄일 수 있는 크기와 형태로 설계된다. 일반적으로 에어 클리너 주변에 설치하고, 에어 클리너 케이스 또는 에어 클리너 케이스와 스로틀 밸브를 잇는 통로가 레조네이터 역할을 하기도 한다. 5서지 탱크 • surge tank연료분사 방식 엔진에서 스로틀 밸브와 흡기 매니폴드 사이에 설치하는 탱크. 흡기는 흡기 밸브가 열리면서 이루어지는데, 실린더의 작동 순서에 따라 단속적으로 반복되므로 공기의 흐름에 파장이 생긴다. 연료분사 방식 엔진에서는 이 파장이 공기흐름을 감지하는 에어플로 미터(airflow meter)가 고장을 일으키는 원인이 될 수 있기 때문에 이를 막기 위해 공기를 모아 파장을 흡수하는 공간으로 만든 것이 바로 서지 탱크다.연료계통1 카뷰레터 • carburetor연료(휘발유)와 공기를 섞는 장치다. 연료를 기체상태로 만드는 장치라는 뜻에서 기화기(氣化器)라고 불리지만, 실제로는 기체상태로 만드는 것이 아니라 분무기처럼 안개와 같은 작은 액체 알갱이로 만들어 공기와 섞는다. 최근에는 환경문제와 연료효율이 중요시되고 전자제어기술이 발달하면서 연료분사량을 정확하게 조절할 수 있는 전자제어 연료분사 장치로 대체되어 승용차용 휘발유 엔진에는 거의 쓰이지 않는다. 2 연료 펌프 • fuel pump연료 탱크에 담긴 연료를 파이프를 통해 끌어올리는 장치로 카뷰레터가 달린 차에는 기계식 펌프가, 연료분사방식 차에는 전기식 펌프가 쓰인다. 3 인젝터 • injector연료분사 방식 엔진에서 연료 탱크로부터 전달된 연료를 공기와 섞기 위해 흡기 계통에 뿌려주는 장치를 말한다. 분사방식에 따라 설치지점과 개수가 다르다. 단일 연료분사방식(single-point injection; SPI) 엔진의 인젝터는 흡기 매니폴드가 모여 있는 곳에 한 개가 달린다. 현재 가장 많이 쓰이고 있는 다중 연료분사 방식(multi-point injection; MPI) 엔진은 실린더 개수만큼 인젝터가 필요하고, 각각의 흡기 매니폴드에 달린다. 직접 연료분사 방식(direct injection) 엔진은 실린더에 연료를 직접 분사하기 때문에 실린더 개수만큼의 인젝터가 실린더 헤드 안에 달린다. 토요타 D4-S처럼 실린더 직분사와 포트 분사를 함께 사용하는 경우도 있다. 4 스로틀 밸브 • throttle valve스로틀 보디 • throttle body스로틀 밸브는 액셀러레이터 페달과 연결되어 페달을 밟는 정도에 따라 엔진으로 들어가는 공기 또는 혼합기의 양을 조절하는 밸브다. 흡기 파이프를 가로막고 있는 원판을 가운데에 있는 축을 중심으로 회전시키는 버터플라이(butterfly) 방식과 판을 직선 이동시켜 유체의 양을 조절하는 슬라이드(slide) 방식이 있다. 그리고 스로틀 밸브를 비롯해 밸브를 열고 닫는 스위치, 밸브의 열림량을 감지하는 스로틀 포지션 센서(throttle position sensor) 등이 모여 있는 구조물을 스로틀 보디라고 한다.밸브 구동계밸브 구동계는 캠의 회전을 밸브에 전달하는 구조에 따라 여러 종류로 나뉘며, 밸브가 열리는 양과 시기는 캠의 단면 모양에 따라 결정된다. 엔진 회전수에 관계없이 최적의 효율과 성능을 내기 위해 가변 밸브 시스템이 쓰이기도 한다.밸브 구동계의 구성과 종류엔진에는 실린더로 공급되는 혼합기(흡기)와 연소 후 남은 가스(배기)의 흐름을 조절하기 위한 밸브가 있는데, 주로 넓은 바닥면과 가늘고 긴 기둥(스템, stem)이 이어진 버섯 모양의 포핏 밸브(poppet valve)가 쓰인다. 이 밸브와 밸브를 구동하기 위한 기계적 구조를 밸브 구동계(valve train) 또는 밸브 시스템(valve system)이라고 한다.밸브는 실린더 헤드의 흡기 및 배기 통로(포트, port)와 실린더의 연소실 사이에서 열리고 닫혀 혼합기(흡기)와 배기가스(배기)의 흐름을 조절한다. 일반적인 엔진에서 밸브는 캠(cam)에 의해 작동된다. 밸브를 조절하는 캠은 단면(프로파일, profile)이 계란 모양으로 생겼고, 회전축이 뾰족한 부분 반대편으로 치우쳐 있는 편심 캠(eccentric cam)이다. 이 캠에서 뾰족하게 튀어나온 부분을 캠 로브(cam lobe)라고 하고, 여러 개의 캠이 회전축을 따라 나란히 배열된 것이 캠샤프트다.밸브 구동계는 캠의 회전을 밸브에 전달하는 구조에 따라 여러 종류로 나뉘는데 요즘의 자동차용 엔진에 쓰이는 밸브 구동계 중 가장 오래된 것은 OHV(Over-head Valve) 또는 푸시로드(pushrod) 방식이다. 이 방식은 크랭크샤프트에 가까운 엔진 블록에 캠샤프트가 자리잡고, 캠으로 실린더 위의 실린더 헤드에 있는 밸브를 움직이기 위해 푸시로드라는 긴 막대와 로커 암(rocker arm)을 이용한다. 이 방식에서 캠 로브는 푸시로드를 실린더 위쪽으로 밀어 올린다. 그러나 밸브는 실린더 아래쪽으로 움직여야 열리므로, 푸시로드의 움직임을 반대 방향으로 바꿔주는 로커 암이 필요하다. 로커 암은 두 개의 꼭짓점 사이에 회전축이 있는 일종의 지레로, 한쪽 꼭짓점을 위로 밀면 반대쪽 꼭짓점은 아래로 내려간다. 즉 푸시로드가 로커 암의 한쪽 끝을 밀면 반대편 꼭짓점에 닿아 있는 밸브 스템(valve stem)은 아래로 밀려 내려가 열린다. 푸시로드의 끝을 캠 로브가 지나 푸시로드가 내려오면 밸브는 밸브 스프링에 의해 자동으로 닫히고 로커 암도 움직이기 전 상태로 돌아온다. OHV 방식 엔진의 캠샤프트는 크랭크샤프트와 가깝기 때문에, 크랭크샤프트 끝의 기어나 짧은 체인으로 구동하는 것이 일반적이다.그러나 OHV 방식은 푸시로드의 관성 때문에 엔진 회전수가 빠를 때에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이런 단점을 보완하기 위해 개발된 것이 OHC(Over-head Camshaft) 방식이다. OHC 방식에서는 말 그대로 캠샤프트가 실린더 헤드 위에 자리잡는다. 기본적인 OHC 방식은 한 개의 캠샤프트가 흡기와 배기 밸브를 모두 조절하는 SOHC(Single Over-head Camshaft)이다. 캠샤프트는 타이밍 벨트(timing belt) 또는 타이밍 체인(timing chain)으로 크랭크샤프트와 연결되어 움직이고, 캠은 로커 암과 직접 연결되어 밸브를 열고 닫는다. 이 방식은 OHV 방식에 비해 빠른 회전수에서도 효율이 높다. SOHC 방식과 달리 DOHC(Double Over-head Camshaft) 방식은 두 개의 캠샤프트가 각각 흡기와 배기 밸브를 따로 열고 닫는 방식이다. 대부분 로커 암 없이 캠이 직접 밸브를 열고 닫기 때문에 SOHC 방식보다 정확하고 직접적으로 밸브를 여닫을 수 있다. 또한 밸브의 개수를 늘리면 흡기와 배기의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있는데, DOHC 방식은 흡기와 배기 밸브를 따로 조절할 수 있기 때문에 밸브의 개수를 늘려도 구조적인 부담이 적다. 일반적인 멀티 밸브 엔진들이 대부분 DOHC 방식을 쓰는 이유가 바로 이 때문이다.밸브 구동계의 핵심: 캠의 단면 모양밸브는 엔진의 4개 행정(흡기-압축-폭발-배기) 중 흡기와 배기 때에만 열려야 하므로 크랭크샤프트가 두 번 돌 때 캠샤프트는 한 번만 돈다. 따라서 엔진회전수가 빨라지면 밸브도 그만큼 빨리 열리고 닫힌다. 즉, 밸브의 열리는 양과 시간은 캠의 단면 모양(프로파일, profile)에 의해 결정된다.이런 밸브의 움직임을 피스톤의 운동과 연관지어 생각해 보자. 흡기 밸브는 배기 행정이 끝나고 피스톤이 실린더 안에서 가장 위로 올라가 흡기 행정을 시작하기 위해 아래로 내려가기 시작하는 지점(상사점, TDC)부터 열리기 시작한다. 흡기가 끝나는 것은 피스톤이 가장 아래로 내려가 압축 행정을 시작하기 위해 위로 올라가기 시작할 때이므로, 흡기 밸브는 이때 완전히 닫히게 된다. 배기 밸브는 폭발 행정이 끝나고 피스톤이 가장 아래로 내려가 배기 행정을 시작하기 위해 위로 올라가기 시작하는 지점(하사점, BDC)부터 열리기 시작한다. 배기가 끝나는 것은 피스톤이 가장 위로 올라가 흡기 행정을 시작하기 위해 아래로 내려가기 시작할 때이므로, 배기 밸브는 이때 완전히 닫히게 된다. 크랭크샤프트의 회전이 느리고 빠른 것에 상관없이 밸브는 기본적으로 이와 같은 동작을 계속한다.그런데 엔진(크랭크샤프트) 회전수가 빨라지면 흡기와 배기의 흐름도 그에 맞춰 빨라져야 하는데, 실제로는 그렇게 되지 않는다. 특히 피스톤이 아래로 내려가면서 실린더 안에 생기는 압력 차이를 이용하는 흡기는 더욱 그렇다. 피스톤이 움직이는 속도가 빨라지면 실린더로 빨려 들어가는 혼합기의 속도도 빨라지기 때문이다. 예를 들어 엔진 회전수가 1,000rpm일 때에 밸브는 1분에 500번, 1초에 약 8.3번 열리고 닫힌다. 그러나 엔진 회전수가 6,000rpm에 이르면 밸브는 1분에 3,000번, 1초에 50번 열리고 닫힌다. 이 정도 속도가 되면 필요한 만큼의 혼합기가 미처 실린더에 모두 공급되지 않은 상태에서 밸브가 닫혀버릴 수도 있다. 이 때문에 엔진회전수가 빠를 때에는 흡기 밸브가 조금 더 오랜 시간동안 열려 있어야 충분한 양의 혼합기가 실린더로 공급될 수 있다. 즉, 엔진회전수가 빠르고 혼합기가 빠르게 실린더로 공급될수록 흡기 밸브는 더 오랫동안 열려 있어야 한다. 그러나 캠의 단면 모양은 고정되어 있기 때문에 밸브의 열리는 양과 시간은 정해져 있다. 그래서 일반적인 구조의 밸브 시스템은 특정한 엔진 회전수에서만 밸브의 작동이 최적의 상태가 되고, 그렇기 때문에 캠의 단면 모양은 엔진의 특성을 결정하는 중요한 요소 중의 하나가 된다. 캠의 단면 모양을 낮은 엔진 회전수에 최적화하면 회전수가 높을 때에는 효율이 낮아지고, 높은 회전수에 최적화하면 반대의 결과가 나온다. 그래서 대부분의 엔진들은 특정한 엔진회전수에서의 성능을 희생하더라도, 많이 쓰이게 될 회전수에 최적화해 캠의 단면 모양을 결정한다. 가변 밸브 시스템엔진회전이 빠를 때에는 흡기 밸브가 오래 열리는 것이, 느릴 때에는 흡기 밸브가 짧게 열리는 것이 효율과 성능, 배기가스 면에서 바람직하다. 이런 조건을 충족시키기 위해 개발된 것이 가변 밸브 시스템이다. VTEC(혼다), 바리오캠(포르쉐), VVT(토요타) 등 메이커에 따라 다양한 명칭으로 불리며 크게 캠 페이징(cam phasing)과 캠 체인징(cam changing)의 두 가지 방식으로 나눌 수 있다.캠 페이징 방식은 캠샤프트의 작동각도를 바꾸는 것으로, 빠른 엔진회전수에서는 캠샤프트를 낮은 회전수일 때보다 먼저 열리도록 캠샤프트의 각도를 바꾸어 혼합기를 빨리 받아들이기 시작한다. 캠샤프트의 각도는 정해진 엔진회전수에 이르면 엔진 제어 컴퓨터가 캠샤프트 기어 안의 장치를 유압 펌프로 조정해 바꾼다. 이 방식은 캠의 모양이 그대로 유지되기 때문에 밸브가 열려 있는 시간과 열리는 양(리프트량)은 조절할 수 없고, 밸브의 열리고 닫히는 시기만 빨리 혹은 늦게 조절할 수 있다. 그러나 밸브 구동계의 구조 변경이 비교적 간단하기 때문에 많은 메이커들이 이 방법을 쓰고 있다. 간단한 캠 페이징 방식 VVT는 2단계나 3단계의 고정된 각도로 캠샤프트의 작동각도를 바꾸게 되어 있다. 그러나 최근에는 회전수에 맞게 필요한 각도를 유연하게 조절할 수 있는 연속 가변 밸브 타이밍(CVVT; Continuously Variable Valve Timing) 기술을 쓰는 엔진이 늘어나고 있다. BMW의 바노스(VANOS), 포르쉐의 바리오캠(VarioCam), 토요타의 VVT-i, 닛산의 N-VCT, 현대의 CVVT 등이 캠 페이징 방식의 VVT이다.캠 체인징 방식은 많이 쓰이는 회전수 영역에 맞춰 단면 모양을 다르게 만든 캠을 2개 이상 마련하고, 회전수 변화에 따라 각기 다른 캠을 쓰도록 만든 것이다. 대부분 밸브마다 낮은 엔진회전수에 적합한 것과 높은 엔진회전수에 적합한 것으로 캠을 2개 마련하고, 유압에 의해 캠의 작동을 조절하도록 되어 있다. 캠 체인징 방식은 밸브의 작동시기뿐 아니라 밸브의 열림량과 열려 있는 시간도 조절할 수 있어 캠 페이징 방식에 비해 높은 효율과 성능을 얻을 수 있다. 그러나 캠마다 개별적으로 유압 조절장치를 달아야 하기 때문에 구조가 복잡하고, 작동되는 캠이 바뀔 때 엔진의 작동특성이 급격하게 변하는 단점이 있다. 포르쉐의 바리오캠 플러스, 혼다의 VTEC, 닛산의 VVL, 토요타의 VVTL-i 등이 캠 체인징 방식의 VVT다.최근에는 엔진회전수에 관계없이 최적의 효율과 성능을 얻기 위해 캠 페이징과 캠 체인징 방식을 혼합한 방식도 나오고 있는데 BMW 밸브트로닉이 대표적이다.또한 캠을 아예 없애고 전자석(솔레노이드)을 이용해 밸브를 여닫는 기술도 실용화를 위해 개발 중이다. 이 기술은 캠샤프트가 필요 없기 때문에 엔진의 크기와 무게, 소음과 진동을 줄일 수 있을 뿐 아니라 우수한 연비와 배기가스 특성 및 높은 성능을 기대할 수 있지만 아직 실용화된 경우는 없다.연료분사 시스템   연료분사 시스템은 공기와 연료가 섞인 혼합기를 엔진에 공급하는 시스템이다. 현대적인 전자제어 연료분사 시스템은 인젝터, 연료 펌프, 여러 종류의 센서, 엔진 제어 컴퓨터(ECU) 등으로 구성된다.연료분사 시스템과 공연비연료분사 시스템(fuel injection system)은 공기와 연료가 섞인 혼합기를 엔진에 공급하는 시스템이다. 연료를 분사하는 것은 액체 상태의 연료를 안개와 비슷한 가는 입자로 만들어 연소가 잘 되도록 하기 위한 것이다. 연료분사 시스템은 기계 또는 전기 및 전자장치를 이용해 강제적으로 혼합기를 만드는 장치로, 실린더로 전달되는 공기의 흐름에 의해 수동적으로 혼합기가 만들어지는 카뷰레터(carburetor, 기화기)에 대응하는 개념이다.엔진이 이상적인 성능과 효율을 얻기 위해서는 이론 공연비에 가까운 상태에서 공기와 연료의 비율을 상황에 맞게 적당히 조절해야 하는데, 이를 위해 필요한 여러 종류의 장치들을 통틀어 연료분사 시스템이라고 한다. 공연비(空燃比, air-fuel ratio 또는 AF ratio)란 공기와 연료의 비율을 뜻하는 것으로, 연료의 질량에 대한 공기의 질량 비율로 표시한다. 즉 연료 1g에 대해 공기 15g이 혼합되는 것을 15 : 1로 표시한다. 완전연소를 위해서는 공연비를 이론 공연비(Stoichiometric AF ratio)인 14.7 : 1로 유지해야 한다. 물론 항상 이론 공연비가 유지되는 것은 아니다. 처음 시동을 걸 때에는 온도가 낮아 연료의 일부만 기화되기 때문에 연소가 이루어질 수 있는 만큼의 혼합기를 실린더로 공급하려면 연료의 양이 이론 공연비보다 많아야 한다. 공회전 때에는 시동을 걸 때보다는 많지만 이론 공연비보다는 적은 양의 연료만으로도 작동된다. 또한 가속을 위해 액셀러레이터를 밟으면 일시적으로 연료가 많이 공급되어 공연비가 낮아진다.카뷰레터에서 연료분사 시스템으로카뷰레터는 실린더로 전달되는 공기의 양을 조절하는 스로틀 밸브(throttle valve)의 위쪽에 통로를 좁힌 관(벤투리, venturi)이 달려 있다. 공기가 벤투리를 지날 때에는 속도가 빨라지면서 압력이 낮아졌다가 통로가 넓어지면서 압력이 높아지기 때문에, 이곳에 끝이 가는 노즐(nozzle)로 된 연료관을 달면 압력 차이에 의해 자연적으로 연료가 빨려나오면서 분무기처럼 가는 입자로 퍼져 공기와 섞인다. 카뷰레터가 내연기관이 발명된 이후 가장 보편적인 자동차 엔진용 연료공급 장치로 쓰이는 동안 높은 성능을 필요로 하는 항공기용 엔진에는 기계식 연료분사 시스템이 등장했다. 제2차 세계대전 기간 중 독일과 미국의 전투기와 폭격기 등에 쓰인 엔진의 기계식 연료분사 시스템 기술의 영향을 받아 전쟁이 끝난 1950년대 중반부터 고성능 차의 엔진에도 기계식 연료분사 시스템이 등장하기 시작했다. 그러나 복잡한 구조와 비싼 생산비용 등으로 인해 보편적으로 쓰이지는 않았다.연료분사 시스템이 카뷰레터를 대신해 널리 쓰이게 된 것은 미국에서 배기가스 규제가 심해진 1970년대부터다. 자동차 메이커들은 세계 최대의 시장인 미국의 배기가스 및 연비 관련 규제를 통과하지 않으면 살아남을 수 없었기 때문에 대책을 세워야 했다. 특히 1975년 캘리포니아 주에서 세계에서 가장 엄격한 배기가스 규제를 시작한 것은 자동차 엔진의 연료공급 장치에 많은 변화를 가져왔다.캘리포니아 주의 배기가스 규제는 당시의 일반적인 기술로는 통과할 수 없었기 때문에 배기가스 정화장치인 촉매변환기(catalytic converter)를 필수적으로 달아야 했다. 촉매변환기에 쓰인 촉매의 화학반응을 극대화하려면 공연비를 유지하는 것이 중요했고, 이 때문에 카뷰레터에 비해 정확하게 공연비를 조절 및 유지할 수 있는 전자제어 연료분사 시스템이 발달하기 시작했다.또한 지속적으로 강화되는 배출가스 규제를 만족시키기 위해 최근에는 가솔린과 디젤 엔진 모두에 직분사 방식이 많이 쓰이고 있다. 특히 디젤 엔진의 경우 직분사 방식이 일반화된 추세. 디젤유가 점성이 높은 데다 압축에 의한 자연발화 방식을 쓰기 때문에 1,000기압 이상의 초고압을 이용하는 커먼레일 시스템을 사용한다. 연료분사 시스템의 구조현대적인 전자제어 연료분사 시스템은 연료를 분사하는 인젝터(injector), 주어진 압력으로 인젝터에 연료를 공급하는 연료 펌프(fuel pump), 분사해야 할 연료량을 계산하기 위해 필요한 정보를 얻는 여러 종류의 센서(sensor), 연료량을 계산하고 인젝터의 연료분사량의 조절을 지시하는 엔진 제어 컴퓨터(ECU) 등으로 구성된다. 연료분사 시스템은 엔진으로 들어오는 공기와 연료의 양을 정확히 측정하고 계산해야 하기 때문에 센서와 ECU의 역할이 매우 중요하다. 연료량이 지나치게 많거나 적으면 연소가 제대로 이루어지지 않아 유해 배기가스를 내놓기 때문이다. 인젝터는 전자석 밸브(솔레노이드, solenoid)를 이용해 연료를 분사하거나 차단한다. 평상시에는 밸브가 닫혀 있다가 연료 분사 시기가 되면 ECU가 내린 신호에 의해 밸브가 열리고, 연료 펌프의 압력으로 인젝터 끝의 노즐을 통해 연료가 분사된다. 노즐은 연료가 쉽게 탈 수 있도록 연료를 가능한 한 고운 입자의 안개로 만들도록 설계된다. 엔진으로 공급되는 연료의 양은 인젝터의 밸브가 열려 있는 시간에 의해 결정된다. ECU는 정확한 양의 연료를 모든 조건에 맞게 공급하기 위해 여러 종류의 센서로부터 얻은 정보를 수집한다. 주요 센서와 역할은 다음과 같다.1 스로틀 개도 센서Throttle Position스로틀 밸브의 열림 정도를 측정하는 센서. 스로틀 밸브가 많이 열릴수록 많은 공기가 엔진으로 흘러 들어가므로 ECU는 이를 기준으로 공급되는 연료량을 계산한다. 2 대기압 및 흡기 온도센서Atmospheric Pressure/Air Temperature공기는 기압과 온도에 따라 밀도가 달라지는데, 밀도가 달라지면 연소에 필요한 공기 중의 산소량도 변한다. 이런 변화에 맞춰 적당한 연료분사량을 계산하기 위해 필요한 센서이다. 3 매니폴드 절대압 센서Manifold AbsolutePressure, MAP흡기 매니폴드 안의 공기압과 진공 정도를 측정하는 센서. 대기압 센서와 비슷하지만 MAP 센서는 흡기 매니폴드의 실제 압력을 진공상태와 비교하기 때문에 실제 필요한 연료량을 더 정확하게 계산할 수 있다. 4 엔진회전수 센서엔진회전수를 측정하는 센서. 연료 분사를 위한 인젝터 밸브의 개폐 시기와 시간을 결정하기 위한 정보를 얻는다. 5 매스 에어플로 센서Mass Airflow, MAF 엔진으로 흘러 들어가는 공기의 양을 측정하는 센서. MAF 센서에서 측정된 공기의 양에 따라 ECU는 필요한 공연비를 만들 수 있는 만큼의 연료량을 계산한다. 6 산소 센서배기가스 중의 산소량을 측정하는 센서. ECU는 배기가스 중의 산소량과 센서 안에 들어 있는 공기의 산소량을 비교해 혼합기가 짙은지 옅은지를 판단한다. 배기가스 중의 산소량이 이론 공연비보다 많으면 혼합기가 짙으므로 연료량을 줄이고, 이론 공연비보다 적으면 혼합기가 옅으므로 연료량을 늘리게 된다. 7 냉각수온 센서냉각수의 온도를 측정하는 센서. 냉각수의 온도가 낮으면 연료량을 늘려 엔진이 빠른 시간 안에 정상 작동온도에 도달하도록 하기 위해 필요하다. 8 전압 센서차의 전기 시스템에 흐르는 전압을 측정하는 센서. 차의 시스템 전압을 감지해 전압이 낮다면 차의 전기적인 부하가 크므로 ECU가 공회전 속도를 높여 발전기가 충분한 전기를 공급하도록 한다.연료분사 시스템의 종류연료분사 시스템은 크게 스로틀 보디(throttle body) 연료분사 시스템과 다중 연료분사 시스템으로 나뉜다. 이 중 스로틀 보디 연료분사방식이 먼저 등장했는데, 이것은 전기적으로 제어되는 인젝터를 스로틀 보디에 단 것이다. 전체 실린더로 들어가는 연료를 하나의 인젝터로 공급하기 때문에 단일 연료분사 시스템(Single-point Injection, SPI)이라고도 한다. 이 방식은 구조는 간단하지만 각각의 실린더로 혼합기가 고르게 전달되지 않는 단점이 있다. 이를 보완한 다중 연료분사 시스템(Multi-point Injection, MPI)은 각각의 실린더로 연결된 흡기 매니폴드에 인젝터를 달아 고른 혼합기 공급을 꾀한 것이다. SPI는 카뷰레터에서 연료분사 시스템으로 전환되는 시기에 소형차를 중심으로 많이 쓰였으나 요즘은 MPI가 대부분의 승용차용 휘발유 엔진에 쓰이고 있다.SPI와 MPI는 모두 흡기계통에 인젝터를 다는 간접 연료분사 시스템이지만, 실린더에 직접 인젝터를 다는 직접분사 방식(DI)도 있다. DI 방식이 본격적으로 주목받기 시작한 것은 1996년 미쓰비시가 휘발유 직접분사(GDI) 엔진을 내놓으면서부터다. 그러나 이 엔진은 배기가스 문제를 해결하지 못한 데다 연료효율도 낮아 2001년 생산이 중단되었다. 반면 폭스바겐/아우디는 경주차 엔진에 쓰인 기술을 바탕으로 FSI(Fuel Stratified Injection)라는 이름의 DI 엔진을 내놓아 여러 차종에 얹고 있다. 현재 대중차 메이커는 물론 포르쉐, 페라리 같은 스포츠카 메이커들도 직분사 엔진을 선보이고 있다. 디젤 직분사 시스템디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 10년 앞서 직분사 방식을 사용하기 시작했다. 최초의 직분사 디젤 모델은 1986년 등장했던 피아트 크로마. 그 후 약 20년 만에 모든 양산 디젤 엔진이 직분사 방식으로 바뀌었다. 분사압력이 높을수록 연료를 더욱 잘게 나눌 수 있기 때문에 최근에는 2,000기압이 넘는 초고압의 커먼레일(commonrail) 시스템도 개발되고 있다. 요즘에는 연료분사에 기계식 솔레노이드 대신 전기에 반응하는 압전소자 피에조(piezzo)를 채용하는 추세. 정밀한 제어가 가능해짐으로써 연료를 4~7번에 나누어 분사해 연소 효율을 더욱 개선할 수 있게 되었다.     
마일리지 자동차보험 2012-02-28
최근 자동차 손해보험사는 승용차요일제, 서민 우대 및 마일리지 자동차보험 등 자동차보험료를 할인해주는 절약형 상품들을 잇따라 출시하고 있다. 특히 주행거리에 따라 보험료를 차등 할인해주는 ‘마일리지 자동차보험’은 지난해 12월부터 대부분의 손해보험사에서 일제히 선보이고 있는 대표적인 상품이다.마일리지 자동차보험은 연간 주행거리에 따라 보험료가 차등 적용되는 새로운 상품으로 자동차를 적게 타는 사람들에게 할인 혜택이 돌아간다. 자동차의 연간 주행거리 3,000km, 5,000km, 7000km 이하의 각 구간에 따라 자동차보험료가 최소 5%에서 최대 16%까지 할인된다는 말이다. 본래 보험료 책정의 원리상 단거리 운행자에게 보험료를 깎아주면 그만큼 장거리 운전자에게 할증하는 것이 원칙이다. 하지만 국내에서는 할증 없이 할인만 되는 상품으로 소비자들에게 유리하다는 점이 특징이다. 마일리지 자동차보험은 새로 자동차보험에 가입하려는 소비자는 물론 기존의 가입자도 특약으로 계약을 변경할 수 있다. 선할인과 후할인의 2가지 방식마일리지 특약은 가입 후 곧바로 할인받을 수 있는 ‘선할인 방식’과 보험만료 후 연간 주행거리에 따라 보험료를 환급해주는 ‘후할인 방식’이 있다. 할인율이 더욱 높은 후할인 방식은 보험만료 후 연간 주행거리에 따라 보험료가 환급되는 방식이다. 선할인 방식은 계약 체결시 운행거리를 미리 정해야 하기 때문에 약정 주행거리에 따라 보험료를 할인해준다. 또한 보험료 추징시 필요한 은행계좌 혹은 신용카드 번호를 필수로 입력해야 하는 불편함이 있고 중도에 약정거리 변경이 불가능한 것도 단점이다.마일리지보험 가입자가 최초 주행거리를 인증받기 위해서는 회사마다 약간의 차이가 있지만 크게 ‘계기판 실사 방식’과 ‘OBD(On Board Diagnostics, 운행기록 자기진단 장치) 확인 방식’ 두 가지로 나뉜다. 계기판 실사 방식은 간단하지만 소비자가 중간에 조작할 우려가 있으며 할인율이 OBD 방식보다 적다. OBD 확인 방식은 계기판 실사 방식에 비해 상대적으로 조작이 쉽지 않아 할인율이 더 큰 반면 소비자가 직접 장착하는 데 어려움이 있다. 보험계약이 만료된 시점에는 OBD 확인 방식 혹은 지정 정비업체를 방문해 최종 주행거리를 확인하여 보험회사와 그에 따른 자동차보험료를 정산(환급 또는 추징)한다. 각 보험사마다 할인율과 기준 주행거리, 주행거리 확인 방법이 조금씩 다르니 소비자가 비교분석하여 자신의 운행 습관과 형편에 맞는 상품을 따져보고 가입하는 것이 좋다.    
내연기관의 생명연장술 2012-02-28
19세기 중반, 니콜라우스 오토가 4스트로크 내연기관을 발명하고 칼 벤츠와 고트리프 다임러가 그 엔진을 얹어 스스로 움직이는 마차를 개발한 것이 자동차의 시초. 그로부터 한 세기동안 화려하게 꽃을 피웠던 내연기관 자동차는 이제 심각한 위기를 맞이하고 있다. 화석연료 고갈과 이산화탄소 배출의 원흉으로 지목받고 있는 내연기관은 살아남기 위해 몸부림치고 있는 상황. 지난 126년간 축적된 기술과 번뜩이는 아이디어로 과거의 오명을 떨쳐내며 전기차의 공세에 당당하게 맞서고 있다. 적게 먹으려면 위장도 작게  최근 자동차계의 화두는 단연 탄소 감축이다. 전세계적으로 이산화탄소 감축을 법으로 제한하면서 자동차 메이커들마다 발등에 불이 떨어진 상황. 지금까지는 연비가 나쁘다고 비난을 받거나 배출가스 규정을 맞추기 위해 고생하는 정도였지만 이제 탄소배출 기준을 맞추지 않으면 자동차를 팔 수 없는 시대가 되고 있다. 메이커 생존의 문제인 것이다.이산화탄소의 배출은 엔진의 여러 가지 요소에서 영향을 받지만 가장 중요한 것이 바로 배기량. 대부분의 경우 배기량에 비례해 이산화탄소 배출량이 늘어난다. 대배기량 엔진을 많이 사용하는 미국과 독일이 상대적으로 이산화탄소 감축에 적극적이지 않았던 것도 바로 이런 이유에서다. 쉐보레 콜벳 Z06용 V8 엔진의 경우 km당 350g의 CO₂를 배출하지만 푸조 1.6THP 엔진은 그 절반에도 못 미치는 170g/km. 따라서 엔진 사이즈를 줄이기 위한 노력이 빠르게 진행 중이다. 예를 들어 푸조 508은 407보다 커져 준대형에 가까운 보디 사이즈를 지녔지만 엔진은 최소 1.6L부터 시작한다. 1.6L 직분사 디젤 엔진에 각종 연료절감기술을 통합한 e-HDi 버전은 22.6km/L의 국내 공인연비에 CO₂ 배출량은 겨우 119g/km. 대배기량 엔진의 상징과도 같은 아메리칸 스포츠 아이콘 쉐보레 콜벳의 경우는 현행 모델에서 V8 7.0L를 6.2L로 줄였지만 신형은 5.5L까지 배기량을 축소할 것이라는 소문이다. 과급기의 재발견 배기량을 줄이면 탄소배출은 낮출 수 있지만 출력저하가 문제다. 그래서 메이커들은 출력확보를 위한 수단으로 과급기를 적극 활용하고 있다. 수퍼차저나 터보차저는 원래 공기가 희박한 고고도에서 항공기 엔진의 출력을 확보하기 위해 개발된 것으로 수퍼차저는 1920년대, 터보차저는 1960년대부터 자동차에 쓰이기 시작했다. 인위적으로 공기를 압축하는 이들 과급기는 같은 배기량에 보다 많은 연료를 연소시킬 수 있기 때문에 높은 출력이 가능하다. 반면 초창기 과급기들은 연비나 배출가스 면에서 단점이 많았으므로 배출가스 기준이 강화되면서 된서리를 맞을 수밖에 없었다. 하지만 효율을 높이는 다양한 기술이 개발되고 배기량 축소에 대한 요구가 높아진 요즘, 과급기는 새로이 주목받기 시작했다. 우선 디젤 엔진이 앞장섰다. 직분사 시스템을 통해 혁신적 진보를 이룩한 디젤 엔진은 터보차저를 활용해 보다 강력한 성능을 손에 넣었고, 최신 디젤 엔진은 대부분 직분사 터보방식이라고 해도 과언이 아닐 정도. 연비에서 절대적으로 유리할 뿐 아니라 성능 면에서도 가솔린 엔진에 많이 근접하자 가솔린 엔진 역시 디젤의 기술을 받아들이기 시작했다. 최근에는 과급기를 단 가솔린 엔진을 흔하게 볼 수 있는데 대표적인 것이 바로 폭스바겐 TSI/TFSI 시리즈다. 그 중에서도 터보차저와 수퍼차저를 함께 사용하는 1.4 TSI가 특히 눈길을 끈다. 저회전에서는 수퍼차저, 중고회전 영역에서는 터보차저를 사용하는 트윈 차저 방식으로 두 과급기의 장점을 적절히 조합했다. 회전수와 부하에 따라 배기가스를 선택적으로 공급하고, 수퍼차저 효율이 떨어지는 고회전에서 전자석 클러치를 사용해 동력을 끊는다. 덕분에 1.4L의 배기량으로 2.0 FSI 엔진(자연흡기)에 비해 10% 이상 출력이 높고 연비는 낮출 수 있었다. 가장 성능이 높은 버전은 폭스바겐 폴로 GTI의 180마력형. 1.4L 배기량으로 0→시속 100km 가속 6.9초의 가속력과 16.4km/L의 연비 그리고 CO₂ 배출량 139g/km를 달성했다. 2기통 엔진의 부활 자동차라면 최소한 4기통은 되어야 한다. 하지만 전후유럽의 어려운 시절에는 2기통 모델도 더러 있었다. 보통 1톤이 넘는 덩치를 굴리기에 2기통은 너무 빈약할 뿐더러 진동 등의 문제가 있다. 하지만 다운사이징이 화두가 되고 있는 요즘에는 3기통이나 2기통 엔진에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 약 반세기 전 유럽에는 2기통 자동차를 흔하게 볼 수 있었다. 1950~80년대 피아트의 엔트리 모델이었던 500과 126이 대표적인 예. 2차대전이 끝나고 1957년 등장한 피아트 500은 직렬 2기통 479cc 엔진을 얹었다. 겨우 13마력을 내는 빈약한 엔진이었지만 당시의 물자부족과 생산성 등을 고려한 선택이었다. 하지만 자동차의 차체가 점차 커지고 진동에 대한 기준이 높아지면서 자연스럽게 모습을 감추었다. 그런데 피아트는 레트로 디자인으로 새롭게 태어난 신형 500에 다시금 2기통 엔진을 부활시켰다. 탄소저감을 위한 저배기량화는 소형 클래스도 피해갈 수 없는 현실. 친퀘첸토 시절의 낡은 OHV 구성이 아니라 최신 설계로 연비와 배출가스를 높은 수준으로 끌어올렸다. 875cc 배기량에 SOHC 4밸브 헤드를 얹고 상황에 따라 밸브 타이밍을 제어하는 트윈 에어 기술과 터보차저를 결합했다. 그 결과 최고출력 85마력, 최대토크 15.8kg·m. 진동문제는 밸런스 샤프트를 이용해 해결했다. 30km/L에 이르는 연비에 km당 CO₂ 배출량 100g을 밑도는 이 엔진은 2011 올해의 엔진(1L 이하)과 베스트 뉴 엔진, 베스트 그린 엔진을 동시에 수상했다. 직분사와 압축비로 가솔린을 혁신 내연기관의 효율을 높일 수 있는 가장 확실한 방법은 압축비에 숨겨져 있다. 압축비를 10:1에서 15:1로 올리면 열효율 9%를 개선할 수 있다. 하지만 무작정 올릴 수 없는 데는 여러 가지 기술적 장벽이 있기 때문. 가솔린 엔진의 압축비는 10~12:1이 일반적으로, 그 이상 올리면 노킹이 일어날 가능성이 커진다. 압축된 혼합기체가 빨리 뜨거워져 스파크 플러그 불꽃이 튀기기도 전에 스스로 불붙어 이상연소가 일어나는 것이다. 가솔린 엔진은 고성능차라도 12:1이 한계로 여겨져왔지만 마쓰다 스카이액티브-G 엔진은 압축비가 무려 14:1. 연소 후 남아 있는 잔존가스가 연소실 온도를 높이는 주범이라는 데 착안해 새로운 배기 시스템을 설계하고 연소시간을 줄이도록 피스턴 윗면에 옴폭한 연소공간을 만든 결과다. 또한 배기밸브를 늦게 닫아 팽창행정의 스트로크를 더 높게 활용하는 밀러사이클을 사용, 1.3L의 배기량으로 하이브리드에 필적하는 30km/L의 연비를 실현했다. 물론 이것은 직분사와 아이들스톱 등 다양한 기술이 조합된 덕분이다. 스카이액티브에도 쓰인 연소실 직접분사(직분사)는 고압축비보다 훨씬 일반화된 기술이다. 1990년대 미쓰비시 GDI를 기점으로 토요타 D-4, 폭스바겐 FSI, 메르세데스 CGI, 포드 에코텍 등 다양한 이름의 가솔린 직분사 엔진들이 등장했는데, 디젤에 비해 연료의 점성이 낮기 때문에 분사압은 200~300기압이면 충분하다. 최신 직분사 가솔린은 디젤에서 축적된 기술을 활용해 연료를 여러 차례 나누어 분사함으로써 보다 정교한 연소제어를 실현하고 있다. 배기량을 내 마음대로 제아무리 탄소감축이 중요하다고 해도 함부로 엔진 크기를 줄일 수 없는 경우도 있다. 미국산 대형차라면 역시 V8 엔진을 얹어야 제맛이고, 고성능차 역시 멀티 실린더에 대한 로망이 있다. 엔진 기통수에 대한 메이커들의 딜레마는 그리 간단한 문제가 아니다. 아우디 역시 비슷한 고민을 했을 것이다. 아우디 S시리즈에는 S3부터 S4, S5, S6, S8 등 다양한 라인업이 존재하며 그들간의 명확한 경계선을 나눌 필요가 있다. S3이 4기통, S4/S5가 6기통을 선택했으니 S8은 V8 이하로는 내려올 수 없다는 이야기다. 그래서 이번에는 구형의 V10 대신 V8 4.0L 직분사 트윈 터보를 개량해 519마력을 얻어냈다. 구형 V10 5.2L 엔진의 연비는 7.6L/km. 반면 신형은 9.8km/L까지 개선되었다. 스타트/스톱 기능에 더해 가변식 실린더 기술(cylinder on demand)을 사용한 덕분이다. 이 기술은 일부 실린더에 연료공급을 끊어 8기통 엔진을 상황에 따라 4기통만 작동시키는 원리다. 미국 메이커에서 먼저 사용하기 시작한 가변 배기량 기술은 2003년 GMC 엔보이와 쉐보레 트레일블레이저가 V8 엔진에 얹은 것이 시초. 가속 등 큰 힘이 필요할 때는 모든 실린더를 작동시키지만 정속주행처럼 부하가 낮을 때에는 일부 실린더에 연료공급을 끊어 연료를 절약한다. 이후 쉐보레 임팔라와 몬테카를로 등에도 얹혔으며 AFM(GM), VCM(혼다), MDS(크라이슬러) 등 다양한 이름으로 상품화되었다. 효율이라면 가솔린보다는 디젤 19세기 말 루돌프 디젤에 의해 개발된 디젤 엔진은 고압축비를 통해 연료를 자연발화시킴으로써 높은 효율과 강력한 토크를 낼 수 있었다. 초창기에는 산업기계와 선박, 트럭 등 대형 제품이 주류를 이루었지만 1930년대 메르세데스 벤츠 260D를 시작으로 양산차에 사용되기 시작했다. 오랜 기간 연비는 좋지만 시끄럽고 매연이 많다는 평가를 받아오던 디젤 엔진은 90년대 말 직분사 기술이 확립되면서 상황이 달라졌다. 정교한 분사제어와 터보차징 덕분에 성능 면에서도 가솔린 엔진을 위협하기 시작한 것. 특히 유럽에서 디젤 엔진의 인기가 높아 결코 경유가 가솔린보다 싸지 않지만 새로 팔리는 차 절반 이상이 디젤 엔진을 얹는다. 내연기관은 이론적으로 압축비가 높을수록 효율이 높다. 그런데 노킹 때문에 12:1 이상으로 올리기 힘든 가솔린 엔진과 달리 압축착화 기관인 디젤 엔진은 20:1 이상도 가능하기 때문에 연비 면에서 유리하다. 1986년 피아트가 처음 선보였던 디젤 직분사 시스템은 당시 300바의 압력이었는데, 최신 커먼레일 시스템의 경우 2,000기압을 넘기도 한다. 압력이 높을수록 연료를 미세하게 분사할 수 있다. 디젤 엔진은 동급의 가솔린 엔진에 비해 출력은 낮지만 연비가 높고 이산화탄소 배출량이 낮으며 토크가 강력하다. 폭스바겐 골프의 가솔린과 디젤 라인업 중 가장 강력한 GTi와 GTD를 비교해 보면 두 엔진의 장단점을 보다 쉽게 알 수 있다.발전하는 하이브리드 엔진과 모터를 함께 얹는 하이브리드 자동차는 19세기 말 페르디난트 포르쉐에 의해 처음 개발된 후 거의 주목받지 못했다. 하지만 1997년 토요타가 최초의 상용 모델 프리우스를 발표하고 성공시킴으로써 미래형 저공해 자동차의 한 장르로 확고하게 자리매김하는 데 성공했다. 가솔린 엔진으로 연비를 높이고 CO₂ 배출을 줄일 수 있는 가장 확실한 방법이 바로 하이브리드. 따라서 디젤 엔진에 대한 거부감이 큰 일본과 미국을 중심으로 많은 판매고를 보인다. 최근에는 유럽 일부 메이커에서 디젤 하이브리드 시스템을 선보이기 시작했다.지금까지의 하이브리드 시스템은 대부분 바퀴를 굴리는 데 엔진과 모터의 동력을 함께 사용하는 병렬 방식이었다. 그런데 요즘에는 PHEV(Plug-in Hybrid Vehicel)가 주목받고 있다. 구조적으로는 기존 하이브리드와 크게 다르지 않지만 보다 많은 배터리를 얹고 외부에서 충전이 가능하도록 만듦으로써 전기차의 특성을 더한 것. 전기만으로 움직일 수 있는 거리(EV 모드)가 늘어나므로 충전만 제때 해준다면 엔진을 거의 가동하지 않을 수 있다. 프리우스 플러그인 하이브리드 버전은 EV 모드에서 23.4km, 쉐보레 볼트의 경우는 64km를 달릴 수 있다. 또한 전기차와 달리 엔진이 달려 있으므로 배터리가 방전되어도 계속 주행이 가능하다. 마른 걸레도 다시 짜라연료의 폭발력을 회전운동으로 변환하는 내연기관은 그리 효율이 뛰어난 기관은 아니다. 엔진 블록을 통해 발산되는 열과 마찰 등 쓸모없이 빠져나가는 에너지가 많기 때문이다. 따라서 요즘에는 엔진뿐 아니라 다양한 각도에서 효율을 높이고 에너지 낭비를 막기 위한 노력을 기울이고 있다. 최근 국산차에도 적용되기 시작한 오토 스타트/스톱 시스템이나 변속기와 변속 타이밍을 늦추고 액셀 페달을 둔감하게 만드는 에코 드라이브 모드 등이 바로 이런 노력들이다.BMW에서는 다양한 효율개선 기술을 한데 뭉뚱그려 이피션트다이내믹스(EfficientDynamics)라고 부른다. 우선 효율이 가장 높은 직분사 엔진을 중심으로 차가 정지할 때마다 시동을 멈추는 오토 스타트/스톱 시스템을 달아 공회전에서의 연료 낭비를 막는다. 차가 멈추면 자동으로 엔진을 멈추었다가 액셀 페달을 밟으면 자동으로 시동이 걸린다. 회생제동 장치는 브레이크를 밟을 때마다 버려지는 운동에너지를 모으는 장치. 모터가 발전기가 되어 전기를 만들고 배터리에 저장한다. 유압식 파워 스티어링은 유압펌프를 엔진으로 구동하느라 일정수준 부하로 작용했다. 따라서 전동식 파워스티어링 역시 연비 개선에 효과가 있다. 하이브리드나 전기차의 경우에는 에어컨 컴프레서까지 모터로 구동하기도 한다. 이밖에도 공기저항을 줄이는 가동식 에어 벤트나 구름저항을 줄인 타이어도 이피션트다이내믹스에 포함되어 있다.    
지속가능한 성장을 위한 친환경 물결 - 성큼 다가온 전.. 2012-02-25
앞으로도 수십 년간 가솔린이나 디젤차들이 거리를 활보하고 다닐 것을 의심하는 이들은 없다. 그럼에도 언젠간 화석연료가 고갈될 것이고 날로 심각해지는 지구온난화 문제를 해결하기 위한 세계 각국의 규제는 더욱 거세지고 있다.지난해 유럽연합은 2015년까지 모든 자동차의 CO₂ 배출량을 130g/km로 막겠다고 엄포를 놓았고 미국도 2016년까지 자동차 메이커의 평균 CO₂ 배출량을 156g/km로 억제하기로 결정했다. 중국과 인도, 브라질마저 이런 흐름에 동참하고 있기에 지금 당장 혹은 몇 년만 반짝 사업을 할 회사가 아니라면 친환경 경영은 이미 선택이 아닌 필수가 돼 버렸다. 살아남기 위해 치열한 경쟁을 벌이는 메이커들은 이를 해결하기 위해 생산공정에서부터 완성차에 이르기까지 다각적인 노력을 기울이고 있으며 최근의 흐름을 보면 전기차가 그 선두에 있다.전기차가 당장 화석연료로 움직이는 차들을 대체할 가능성은 없다고 하더라도 최근 몇 년간 선보인 컨셉트카의 파워트레인 대부분이 전기이고 양산형 전기차들이 속속 등장하는 것으로 봤을 때 빠른 속도로 우리 곁에 다가오고 있는 것이 엄연한 현실이다.  미국 에너지국(Department of Energy)의 보고서에 따르면 2015년 미국내 전기차 수가 100만 대에 달할 전망이고 J.D. 파워는 2015년까지 전세계의 전기차 판매량이 300만 대에 이를 것이라고 내다봤다. 조금 더 급진적인 맥킨지는 2020년 전기차가 전체 자동차 시장의 40% 차지할 것으로 전망했다.혹자는 전기차 충전에 필요한 전기를 얻는 데에 화석연료가 쓰이기에 효율적이지 못하다고 주장하고 있지만 이는 설득력이 떨어진다. 미국 환경보호청(EPA)의 조사에 따르면 현재 시판 중인 닛산 전기차 리프의 100마일당 소요 전력을 34kwh로 평가해 가상의 연비를 측정한 결과 1L의 연료로 42km 이상을 주행하는 것으로 나타났다. 즉, 동급의 가솔린차보다 같은 거리를 달리는 데 3배 이상 적은 화석연료를 쓴다는 결론이다.각국 정부의 전기차 지원 뒤따라이에 따라 각국의 전기차 지원도 이전보다 조금 더 구체적이고 실질적으로 바뀌고 있다. 지난해 미국 에너지국은 전기자동차 인프라와 충전소 설치를 위한 자금 지원을 발표했다. 구글을 비롯해 전기자동차 관련 80개 이상 기업과의 파트너십을 통해 미국 전역에 충전소를 건설 중이다. 내부에서조차 전기차 부분에서 뒤져 있다는 불만이 일던 독일도 메르켈 총리가 2020년까지 100만 대의전기차가 거리에 운행되도록 하겠다며 적극적인 정부 지원을 약속했다. 메르켈이 지휘하는 전기차 프로젝트(샤우펜스터, Schaufenster)를 통해 올 여름 2만~5만 대의 전기차가 독일 주요 대도시를 중심으로 운영될 예정이다. 덴마크와 영국은 전기차 지원에 가장 적극적인 나라들이다. 영국은 이미 지난해를 ‘전기차의 해’로 선포하고 전기차 구매자에게 최대 5,000파운드(약 882만원)의 보조금을 지원하고 있다. 덴마크는 2012년 말까지 전기자동차 사용을 위한 인프라 작업을 마칠 예정이다.하이브리드카를 비롯해 현재까지 이 분야에서 기술적 우위를 점하고 있는 일본 메이커와 일본정부는 2020년까지 승용차 판매의 15~20%를 플러그인 하이브리드를 포함한 전기차로 이끌 야심찬 목표를 세웠다. 이밖에 프랑스와 중국도 전기차 구입시 5,000~8,000유로(약 738만~1,182만원)까지 지원금을 주는 동시에 충전소 건설에 적극 나서고 있으며 인도는 전기차 판매시 공장 출고가의 20% 금액을 리베이트로 생산업체에 돌려주는 제도를 실시하고 있다. 각국의 친환경 자동차 전략에 보조를 맞춰 메이커들의 전기차 생산 계획도 발 빠르게 전개되고 있다. 2013년까지 자동차 메이커들은 약 20개의 전기차를 쏟아낼 예정이다. 닛산 리프는 2013년까지 세계 시장에 50만 대 이상 판매를 목표로 하고 있다. 이미 카를로스 곤 회장은 르노-닛산의 전기차 생산 능력을 2015년까지 25만 대로 확대할 계획을 밝힌 바 있다. 이와 함께 르노 브랜드 플루언스 ZE(르노삼성 SM3 ZE)의 올해 판매목표를 7만 대로 잡고 있으며 2013년 경형전기차 조(Zeo)를 내세워 바람몰이에 나설 계획이다. 쉐보레 볼트를 통해 가능성을 엿본 GM은 스파크 EV로 전기차 대열에 합류하고 아우디, BMW, 메르세데스 벤츠도 각각 e-트론, i시리즈, e-셀 등을 시장에 투입해 전기차 시대의 주도권을 잡기 위해 만반의 준비를 하고 있다. 비싼 차값과 부족한 인프라 극복 과제전기차가 친환경 자동차의 대세인 것은 분명하지만 아직까지 몇 가지 넘어야 할 문제도 안고 있다. 우선 짧은 주행거리를 극복해야 한다. 지금까지 개발된 전기차들의 평균 항속거리는 160km 정도. 도심의 출퇴근 용도로는 무난하지만 장거리여행은 문제가 있다. 혁신적인 배터리 개발이 우선이지만 단기간에 해결될 부분은 아니다. 쉐보레 볼트나 아우디 A1 e트론처럼 발전용 내연기관을 얹는 방법도 있지만 궁극적인 해결책은 못된다.이러한 배터리 문제를 극복하기 위해 메이커들은 충전된 배터리를 아주 짧은 시간에 교환할 수 있는 시스템을 개발했다. 현재의 주유소처럼 단 몇 분 만에 충전되어 있는 새 배터리로 교환받을 수 있는 충전소를 곳곳에 배치해 충전에 따른 불편함을 어느 정도 해결할 수 있다.한편에선 효율적인 초고속충전소 건설을 서두르고 있다. 지난해 BMW, 다임러, 아우디, 포드, GM, 폭스바겐, 포르쉐 등 7개 업체들은 전기차의 고속충전을 위한 국제 표준을 개발하기로 합의했다. 이 표준안이 완성되면 필요 이상으로 복잡한 개별 충전 시스템 개발을 위해 들어가는 연구개발비를 줄일 수 있어 짧은 시간에 훨씬 더 많은 고속충전소를 세울 수 있게 된다. 또 하나 전기차 대중화를 막는 큰 걸림돌은 비싼 차값이다. 물론 정부의 지원이 가장 손쉬운 방법이긴 하지만 언제까지나 정부 정책에만 기댈 수는 없다. 메이커 스스로도 이를 해결하기 위한 노력을 기울여야 한다. 그런 면에서 전기차 부품 중 가장 비싼 배터리를 임대로 돌려 차값을 낮추려는 스마트 EV를 눈여겨 볼 필요가 있다. 다임러에 따르면 올해 판매할 스마트 EV의 값은 독일 현지기준으로 1만6,000유로(약 2,363만원) 정도다. 2만유로를 훌쩍 뛰어넘는 i-MiEV나 리프에 비하면 부담이 크게 준다. 또 구입자가 매월 60유로(약 9만8,000원)의 배터리 임대료를 내야 하지만 충전료가 싸기 때문에 이를 포함해도 디젤이나 가솔린의 연료비와 비교하면 경쟁력이 충분하다.최근 르노삼성은 SM3 Z.E라는 순수 전기차를 환경부 전기차 실증산업에 투입했고 더불어 제주도 스마트 그리드 실증단지에서 친환경 운송 분야에 참가한다고 밝혔다. Z.E는 제로 이미션(무공해)의 줄임말로 100% 모터로 구동되는 순수 전기차를 뜻한다. 국내에선 아직 연구개발용(1세대)이지만 이미 같은 베이스(2세대)인 르노 플루언스가 유럽에 양산을 시작했기 때문에 양산차나 다름없는 완성도를 갖췄다. 제주도 스마트 단지 내에서 운영중인 실제 SM3 Z.E를 섭외해 시승에 나섰다.  시내구간 스트레스 없이 달려그간 국내에 선보인 전기차들이 대부분 소형이었다는 것을 감안할 때 준중형차를 베이스로 한 SM3 Z.E는 넉넉한 실내공간이 장점이다. 뒷좌석과 트렁크 사이에 수직으로 위치한 배터리로 인해 트렁크가 약 13cm 길어지고 LED 테일 라이트로 꾸민 것을 제외하면 노말과 비슷한 분위기. 대신 크기나 무게배분이 달라진 만큼 차체보강을 통한 안전 강화, 앞뒤 서스펜션 감쇠력을 새로 세팅했다. 실내공간은 SM3와 크게 다르지 않다. 계기판은 가운데 속도계를 중심으로 좌측에 배터리 충전 게이지, 우측에 정보창과 소비전력 게이지를 달았다. 시동키를 돌리면 ‘띵’ 하는 소리와 함께 계기판에 ‘GO’라는 불이 들어온다. 이때 가속 페달을 밟으면 별도의 소리나 진동 없이 차가 스르륵 굴러 나가기 시작한다. 전기모터로 구동되기 때문에 당연히 이산화탄소 배출이 없다.전기차의 특성상 빠르게 상승하는 토크밴드로 시내주행시 답답함을 느낄 수 없다. 저속에서는 가속 페달을 아주 조금만 밟아도 차가 휙휙 나아가는 것이 오히려 가솔린 모델보다 재밌다. 모터는 최고출력 95마력(70kW)에 최대토크 23kg·m를 발휘한다. 간단히 테스트해 보니 0→시속 100km 가속에 12~13초가 걸렸다. 엔진이 없지만 리튬이온 배터리(250kg)의 추가로 실제 1.6L 가솔린 모델과 무게가 비슷하다. 그럼에도 가솔린 모델보다 훨씬 가볍게 달려 나갈 수 있다.시내구간에서 주로 접하는 시속 50~60km 구간은 특별한 소음, 진동이 없다. 가속 페달에 힘을 줘 시속 70~90km를 지날 때 ‘잉~’ 하는 전기모터 소리가 약하게 들리고 이후 시속 110~130km 구간은 시스템 노이즈보다 윈드 노이즈만 부각된다. 메이커 측이 발표한 SM3 Z.E의 최고시속은 약 150km. 실제 테스트한 결과 시속 130km까지 무난히 속도가 오르는 것을 확인했다.한편 그간 타본 EV 중에서는 회생제동 시스템이 가장 유연하게 개입한다. 내리막이나 브레이킹 때 버려지는 에너지를 배터리로 재충전해 주행가능거리를 늘리는 기능이다. 연구개발용인 테스트 모델이라 에너지 흐름미터가 없어 정확한 에너지 흐름을 눈으로 볼 수는 없었지만, 아마도 양산 모델에는 탑재가 될 것이다.  가장 중요한 것은 충전. SM3 Z.E는 가정용 주전원(220V, 완속 충전)를 통해 6~8시간, 고속충전소(32A 400V, 급속 충전)에서 약 25~30분 만에 배터리가 완전히 충전된다. 더불어 국내에 소개된 전기자동차 중 유일하게 퀵드롭 배터리 교환 시스템을 채택해 주행 가능거리 확장이 가능하다. 퀵드롭은 교환 스테이션에서 SM3 Z.E의 방전된 배터리를 차체 하단으로 빼고 다시 완충된 배터리를 직접 넣는 방식이다. 약 5분 만에 모든 과정을 마칠 수 있기 때문에 전기차의 주행거리 제약을 극복하는 데 큰 도움을 줄 것으로 예상된다.어쨌든 르노삼성은 올해 부산공장에서 SM3 Z.E를 생산한다는 목표로 EV 기술개발과 인프라 구축환경에 힘쓰고 있다. 드디어 머지않은 미래에 합리적인 가격으로 누구든지 전기차를 구입할 수 있게 되는 것이다. 그 가능성을 SM3 Z.E를 통해 확인할 수 있었다. SPECIFICATIONS모터 최고출력 70kW, 23kg·m 배터리용량 22kWh 최고시속 150km0→시속 100km 가속 13.0초mini  interview제주 스마트 그리드 단지내 SK C&C 본부에서 SM3 Z.E 테스트를 맡고 있는 김월수 과장에게 물었다.실생활에서 돋보이는 SM3 Z.E의 장점은 무엇인가요?진동이 적고 정숙하며 효율이 뛰어나다는 점입니다. 아직 전기차에 대한 전기요금이 책정되지 않았지만 대략 계산했을 때 휘발유 대비 1/13 수준으로 주행이 가능합니다. 즉 휘발유 10만원으로 갈 수 있는 거리를 7,500원으로 갈 수 있다는 뜻입니다.전기자동차의 단점도 있을 텐데요.순수 전기차는 주행가능거리가 짧다는 단점이 있습니다. 더욱이 여름과 겨울에는 공조장치 사용이 잦아 주행거리가 더 짧아지죠. SM3 Z.E는 보통 160km를 주행할 수 있지만 한겨울에는 약 110km 정도로 주행거리가 짧아지기도 합니다.충전은 문제가 없나요?완속 충전기를 사용할 경우 충전시간은 7~9시간으로 길어집니다. 고속 충전기 인프라가 아직 부족한 실정이죠. 그나마 SM3 Z.E가 테스트되는 제주도에는 충전기가 많은 편입니다.경박스카 레이 기반의 전기차로 옆구리의 데칼과 뒷면의 차명에 들어간 ‘EV’, 저항을 줄인 휠을 빼면 일반 모델과 구분하기 어려울 정도다. 그릴 부분에 가정용 220V 전원으로 충전할 수 있는 완속 충전구가 있고 25분 만에 80%까지 충전할 수 있는 급속 충전 포트는 주유구 자리에 있다. 가솔린 모델과 같은 라인에서 생산하기 때문에 수요에 따라 대량생산이 쉽고 안정된 품질을 확보할 수 있는 것도 레이 EV의 장점이다. 6개의 에어백, VDC, HAC 등 안전장비도 그대로 담았다.한 번 충전으로 최대 139km(신규 5사이클 복합연비 기준은 91km)를 달릴 수 있지만 실제상황에선 변수가 많다. 모터 동작과 배터리 상태를 보여주는 전용 클러스터는 IT 기기에 익숙한 신세대 오너들의 입맛에 맞춰 디자인된 듯 화려하다. 또 7인치 내비게이션은 주행가능거리와 충전소 위치 등 전기차에 꼭 필요한 정보를 직관적으로 표시하도록 업그레이드됐다. 리튬이온 배터리를 바닥에 얇게 펴 바른 덕분에 실내공간도 가솔린 모델과 같다. 분리형 슬라이딩 2열 시트 등 고급 편의장비는 빠졌다.크랭킹 동작이 없기 때문에 출발을 위한 준비는 다소 어색하다. 스티어링은 조금 가볍지만 가속 페달의 감각은 일반차와 별반 다르지 않다. 약간 늘어난 몸무게(187kg 증가)를 걱정했지만 롤도 생각 외로 작고 0→시속 100km 가속도 만족스럽다. 수치상으로 제로백이 15.9초로 가솔린(18.7초)보다 빠르다. 반면 최고시속이 130km로 낮고 제동력도 조금 아쉽다. SPECIFICATIONS모터출력 50kW, 17.0kg·m 배터리용량 16.4kWh 최고시속 130km0→시속 100km 가속 15.9초MINI  E  (2010)미니 E는 영국 옥스퍼드에서 실어 나른 차대와 미국 캘리포니아에서 제작한 파워트레인을 가지고 독일 뮌헨의 BMW 연구센터에서 완성한 차다. 캘리포니아산 파워트레인의 정체는 미국의 전기차 부품 전문업체인 AC프로펄션(AC Propulsion)의 모터와 배터리. 배기 파이프가 없는 정도만 빼면 겉보기에는 그저 튀는 스티커를 붙인 평범한 미니로만 보인다. 뒷자리가 없어진 것을 빼고는 실내도 똑같다. 시동 버튼을 누르면 버저음과 함께 배터리 게이지가 올라갈 뿐 주차장의 정적은 그대로다. 타이어가 바닥을 구르는 소리와 함께 조용히 주차장을 벗어나 차량행렬 속으로 들어갔다. 저속주행을 시작하면서 바로 느낀 것은 엔진차와는 다소 다른 엑셀 반응. 가속 페달을 휙 놓아버리면 마치 엔진 브레이크와 같은 감속과 함께 왈칵 몸이 앞으로 쏠려 버린다. 운동에너지를 다시 전기로 회수하는 제동회생장치가 마치 브레이크처럼 작동하기 때문이다. 미니E의 중량은 1,450kg으로, 20L 가량의 연료를 채운 쿠퍼와 비교한다면 250kg 정도 늘어난 무게다. 하지만 가속감은 쿠퍼S를 뺨칠 정도로 맹렬하다. 늘어난 무게 덕분에 코너링에서의 경쾌함이 조금 줄어들긴 했지만 미니만의 빠릿빠릿한 핸들링도 여전하다.시승을 마치며 확인한 총 주행거리는 55.6km. 배터리의 잔량은 약 38%로 이 정도의 거리를 달리기 위해 배터리의 절반을 써버린 셈이다. 빗속을 달리느라 헤드라이트와 에어컨을 켜고서 급가속을 반복한 탓이 클 것이다. 완전충전시 150km 정도는 충분히 달릴 것으로 보인다. SPECIFICATIONS모터출력 150kW, 22.4kg·m 배터리용량 35.0kWh  최대 항속거리 180kmNissan  Leaf  (2011)리프는 지금까지 보통의 자동차를 사용해오던 가족이 당장이라도 이용할 수 있는 거의 유일한 전기차이다. 전용의 전기차 플랫폼을 사용해 설계한 덕분에 배터리를 차체 바닥에 깔아 겉에서 보기에는 보통 차와 다름없는 패키징을 갖고 있다. 보닛 앞에 자리한 닛산 로고를 들어 올리면 크고 작은 충전 소켓 두 개가 나온다. 큰 것은 급속 충전기 전용 소켓으로 80%의 충전을 30분 만에 끝낼 수 있다. 작은 것은 200~240V의 가정용 소켓으로 완충에 7~8시간이 걸린다. 실내 또한 기존의 차와 크게 다른 부분이 없어 친숙하게 느껴진다. 변속기가 있던 곳에 똑같이 자리한 짧은 시프터를 통해 전진과 후진, 중립을 제어하지만 거기에 일반과 에코 등 주행 모드를 선택하는 기능이 들어간 것 정도가 차이점이다.신속한 반응속도 덕에 오른발의 움직임은 조금도 머뭇거림 없이 깨끗한 가감속으로 이어진다. 신호대기에서 시속 100 km까지 가속하는 데 걸리는 시간을 어림잡아 실측해 보니 10초 정도로, 1.5톤이 넘는 무게를 생각하면 결코 나쁘지 않은 수치다. 중형 모델 이상의 차에서 기대할 수 있는 무게 있는 주행질감은 전기차 특유의 정숙성과 어울려 리프의 달리기를 더욱 특색 있게 만든다.닛산이 주장하는 완충 배터리의 주행거리는 160km. 그러나 체감으로 다가오는 실제 주행거리는 이보다 짧다. 에코 모드를 작동하지 않고 이것저것 켠 상태로 달렸을 때 체감하는 주행 가능 거리는 110km 정도. 야간에 에어컨을 켜고 달린다면 실제 행동반경은 55km 안에 머무르게 되는 셈이다. 닛산이 밝힌 160km의 주행거리를 달리고 싶다면 시프터를 옆으로 젖힌 뒤 아래로 내려 에코 모드를 활성화시키면 되지만, 대신 답답할 정도로 굼뜬 움직임을 감수해야만 한다. SPECIFICATIONS모터출력 80kW, 28.6kg·m 배터리용량 24.0kWh 최고시속 145km최대 항속거리 160kmMitsubishi  i-MiEV  (2010)미쓰비시가 만든 i-MiEV(Mitsubishi innovative Electric Vehicle-미쓰비시 혁신 전기차의 약자)의 디자인은 659cc 가솔린 엔진을 얹은 형제차 i와 같다. 스마트 포투보다 폭이 좁지만 어른 4명이 앉을 공간이 있고, 트렁크는 246L로 미니보다 100L나 크다. 리튬이온 배터리팩이 연료탱크 대신 바닥 밑에 들어간다. 그리고 전기모터가 뒤에 놓인 재래식 엔진을 대체한다. 출력은 47kW로 63마력으로 0.6L 휘발유차보다 6마력이 앞선다. 거의 소리가 없고, 시속 140km를 낼 수 있다. 배터리 때문에 i보다 무게가 약 200kg 늘었다. 한데 배터리가 아주 낮은 곳에 자리잡고 있어 코너링에서 안정성을 높인다. 다른 전기차들과 마찬가지로 i-MiEV는 오르막에 강하고 좁은 도로를 아주 잘 달린다. 덩치가 작고 스티어링 휠이 가벼울 뿐 아니라 회전반경이 작아 주차하기 식은 죽 먹기. 시가지주행 때는 에코 모드를 고르면 출력을 18kW(24.5마력)로 억제한다. 40km의 거리를 달렸을 즈음 대시보드 모니터가 전력이 3분의 1밖에 남지 않았음을 알렸다. i-MiEV를 곳곳에서 빨리 몰았고, 스테레오를 크게 틀었으며 추운 겨울 날씨라 난방이 필요했다. 한데 그처럼 빨리 전력이 소모된다면 재래식 엔진의 공식연비와 마찬가지로 주행거리 130∼160km를 달성하기 어려워 보인다.       SPECIFICATIONS모터출력 49kW, 18.4kg·m 배터리용량 16.0kWh 최고시속 130km최대 항속거리 130~160km
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