자동차 엔진 속 산소 혼합량ㆍ열효율 높여
배기량 그대로 출력ㆍ연비 향상
배기량 그대로 출력ㆍ연비 향상
출력 에너지로 공기압축 방식
레이싱ㆍ스포츠카에 주로 적용
최근 출시되는 일부 자동차들은 출력을 높이기 위해 엔진에 터보차저(Turbo chargers)와 슈퍼차저(Super chargers)와 같은 방식을 적용하고 있습니다. 자동차 엔진은 공기와 연료의 혼합비율에 따라 출력이 달라지는데 터보차저와 슈퍼차저를 사용할 경우 배기량을 늘리지 않고 출력과 연비를 높일 수 있기 때문에 많은 업체들이 도입하고 있습니다. 두 방식 모두 연료와 혼합되는 산소의 양을 늘려 출력을 높이는 역할을 합니다.
터보차저는 원래 항공기에서 활용되는 기술이었습니다. 1차 세계대전 당시 항공기가 고공비행을 할 때 공기밀도가 떨어져 출력이 저하되는 것을 막기위해 이를 보완할 목적으로 개발되었으며 이후 고출력이 필요한 레이싱카, 고성능 스포츠카 등에 적용됐습니다.
터보차저나 슈퍼차저가 장착되어 있지 않은 일반 자연흡기 방식 엔진은 말 그대로 공기가 들어오는 대로 엔진에 넣는 방식입니다. 엔진은 배기량만큼 성능을 내기 위해서는 충분한 공기를 흡입해야 하는데 일반적으로 실제 배기량에 필요한 80% 수준까지 밖에 흡입하지 못합니다. 이때 터보차저나 슈퍼차저가 강제적으로 공기량을 늘려주는 역할(과급)을 합니다.
터보차저는 달팽이 모양의 용기 안에 터빈과 가스압축기(compressor)가 하나의 축에 연결된 구조로 이루어져 있습니다. 배기가스를 터빈 입구로 보내 터빈의 날개를 회전시키고 이 회전력으로 가스압축기를 동작시키게 됩니다. 가스압축기는 공기를 압축해 엔진의 공기흡기구로 전달하고, 압축된 공기는 더 많은 연료와 혼합돼 엔진 효율을 높이게 됩니다.
터보차저는 배기관에서 나온 배기가스 에너지(온도ㆍ압력)를 이용해 터빈을 고속 회전시켜, 그 회전력으로 압축한 공기를 엔진 내부로 다시 보내는 구조로 되어 있습니다. 이 때문에 내연기관은 본래 흡기량을 넘는 혼합기를 가지게 돼 일반적인 배기량보다 높은 출력을 얻게 됩니다.
터보차저가 장착된 엔진은 배출되는 열과 압력을 버리지 않고 공기압축에 이용하기 때문에 같은 배기량의 자연흡기방식 엔진과 슈퍼차저 엔진보다 더 높은 열효율을 가지고 있습니다. 또 다른 시스템에 비해 작고 가볍다는 장점도 있습니다. 하지만 너무 큰 터보차저를 사용하면 가속 반응이 감소한다는 단점이 있으며 부품 비용이 높아 차량 가격이 높아집니다.
슈퍼차저는 그 역할이 터보차저와 비슷하지만 동력을 공급받는 에너지가 배기가스가 아닌 출력축에서 받는다는 점이 다릅니다. 슈퍼차저는 터보차저보다 가속에 대한 반응이 뛰어나며, 엔진 저회전 상태에서도 효과가 높은 것이 장점입니다. 이 때문에 슈퍼차저는 자동변속기 차량에 알맞은 시스템으로 알려져 있습니다. 하지만 항상 압축기를 구동하고 있기 때문에 엔진의 효율이 떨어지며, 고회전에서 출력이 터보차저보다 떨어지는 단점이 있습니다. 특히 부품 수나 기계 가공이 많이 필요해 비용이 높습니다.
터보차저와 슈퍼차저는 모두 차량의 배기량을 늘리지 않고 출력과 연비 개선효과를 가져옵니다. 터보차저는 배기가스 에너지를 이용하기 때문에 차량의 출력이 줄어들지 않지만 저회전시에는 큰 효과가 없으면 가속페달을 밟아 엔진회전수를 높여야 성능이 발휘된다는 특징이 있습니다.
터보차저와 슈퍼차저는 배기량을 늘리지 않고 출력을 20~30% 가량 높일 수 있도록 기술이 개선되고 있습니다. 일부 업체는 터보 차저와 슈퍼차저를 같이 쓰거나 터보차저를 2개 사용한 트윈터보 기술도 차량에 적용하고 있습니다.
이형근기자 bass007@
레이싱ㆍ스포츠카에 주로 적용
최근 출시되는 일부 자동차들은 출력을 높이기 위해 엔진에 터보차저(Turbo chargers)와 슈퍼차저(Super chargers)와 같은 방식을 적용하고 있습니다. 자동차 엔진은 공기와 연료의 혼합비율에 따라 출력이 달라지는데 터보차저와 슈퍼차저를 사용할 경우 배기량을 늘리지 않고 출력과 연비를 높일 수 있기 때문에 많은 업체들이 도입하고 있습니다. 두 방식 모두 연료와 혼합되는 산소의 양을 늘려 출력을 높이는 역할을 합니다.
터보차저는 원래 항공기에서 활용되는 기술이었습니다. 1차 세계대전 당시 항공기가 고공비행을 할 때 공기밀도가 떨어져 출력이 저하되는 것을 막기위해 이를 보완할 목적으로 개발되었으며 이후 고출력이 필요한 레이싱카, 고성능 스포츠카 등에 적용됐습니다.
터보차저나 슈퍼차저가 장착되어 있지 않은 일반 자연흡기 방식 엔진은 말 그대로 공기가 들어오는 대로 엔진에 넣는 방식입니다. 엔진은 배기량만큼 성능을 내기 위해서는 충분한 공기를 흡입해야 하는데 일반적으로 실제 배기량에 필요한 80% 수준까지 밖에 흡입하지 못합니다. 이때 터보차저나 슈퍼차저가 강제적으로 공기량을 늘려주는 역할(과급)을 합니다.
터보차저는 달팽이 모양의 용기 안에 터빈과 가스압축기(compressor)가 하나의 축에 연결된 구조로 이루어져 있습니다. 배기가스를 터빈 입구로 보내 터빈의 날개를 회전시키고 이 회전력으로 가스압축기를 동작시키게 됩니다. 가스압축기는 공기를 압축해 엔진의 공기흡기구로 전달하고, 압축된 공기는 더 많은 연료와 혼합돼 엔진 효율을 높이게 됩니다.
터보차저는 배기관에서 나온 배기가스 에너지(온도ㆍ압력)를 이용해 터빈을 고속 회전시켜, 그 회전력으로 압축한 공기를 엔진 내부로 다시 보내는 구조로 되어 있습니다. 이 때문에 내연기관은 본래 흡기량을 넘는 혼합기를 가지게 돼 일반적인 배기량보다 높은 출력을 얻게 됩니다.
터보차저가 장착된 엔진은 배출되는 열과 압력을 버리지 않고 공기압축에 이용하기 때문에 같은 배기량의 자연흡기방식 엔진과 슈퍼차저 엔진보다 더 높은 열효율을 가지고 있습니다. 또 다른 시스템에 비해 작고 가볍다는 장점도 있습니다. 하지만 너무 큰 터보차저를 사용하면 가속 반응이 감소한다는 단점이 있으며 부품 비용이 높아 차량 가격이 높아집니다.
슈퍼차저는 그 역할이 터보차저와 비슷하지만 동력을 공급받는 에너지가 배기가스가 아닌 출력축에서 받는다는 점이 다릅니다. 슈퍼차저는 터보차저보다 가속에 대한 반응이 뛰어나며, 엔진 저회전 상태에서도 효과가 높은 것이 장점입니다. 이 때문에 슈퍼차저는 자동변속기 차량에 알맞은 시스템으로 알려져 있습니다. 하지만 항상 압축기를 구동하고 있기 때문에 엔진의 효율이 떨어지며, 고회전에서 출력이 터보차저보다 떨어지는 단점이 있습니다. 특히 부품 수나 기계 가공이 많이 필요해 비용이 높습니다.
터보차저와 슈퍼차저는 모두 차량의 배기량을 늘리지 않고 출력과 연비 개선효과를 가져옵니다. 터보차저는 배기가스 에너지를 이용하기 때문에 차량의 출력이 줄어들지 않지만 저회전시에는 큰 효과가 없으면 가속페달을 밟아 엔진회전수를 높여야 성능이 발휘된다는 특징이 있습니다.
터보차저와 슈퍼차저는 배기량을 늘리지 않고 출력을 20~30% 가량 높일 수 있도록 기술이 개선되고 있습니다. 일부 업체는 터보 차저와 슈퍼차저를 같이 쓰거나 터보차저를 2개 사용한 트윈터보 기술도 차량에 적용하고 있습니다.
이형근기자 bass007@
