베테랑운전자도 헛갈리는 자동차 엔진 용어 10선

자동차 용어는 베테랑 운전자에게도 어렵다. 대부분이 영어이고, 영어 이니셜로 된 줄임말도 많기 때문에 시간이 지나면 헷갈리기 마련이다. 

특히, 일반 자동차 용어보다 엔진과 관련된 용어는 더 어렵고 헛갈린다. 자동차 용어는 평상시 운전을 하면서 쓸 일이 많지만, 엔진은 그렇지 않기 때문이다.

자동차의 기본이자, 핵심부품인 '엔진' 관련 용어 10개만 알면 자동차를 조금 더 쉽게 이해할 수 있게 된다. 

자동차를 더욱 사랑하고 이해하기 쉽도록 엔진 관련 용어 10개를 소개한다.

마력과 토크, 자동차 엔진과 관련된 용어 중 가장 많이 들어봤고 일상에서도 많이 쓰는 말들이다. 마력은 최고출력의 단위다. 그렇다면 최고출력은 무엇일까? 출력은 엔진이 단위시간 당 한 일의 양이다. 

예를 들어 300마력/6,000rpm이라고 적혀있다면, 6,000rpm에서 300마력이 만들어지는 것이다. 다시 말해 출력은 엔진의 순수한 힘이라기보다는 속도를 내는 능력이라 할 수 있다. 

이론적으로 엔진회전수가 높아질수록 출력도 커져야 하지만, 일정 수준을 넘어서면 마찰이 커지면서 흡배기 밸브가 회전수를 따라가지 못해 출력이 떨어진다. 출력을 나타내는 단위는 나라마다 조금씩 다르다. 우리나라에서는 hp, 유럽에서는 kW, 일본 등에서는 PS로 쓴다.

토크는 엔진의 회전력 즉, 축을 비트는 힘이다. 엔진의 폭발 행정 때 피스톤이 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시키는 힘을 토크라 한다. 쉽게 말해, 토크는 가속력에 영향을 끼치는 요소로 순간적인 힘을 말한다.

토크의 크기는 피스톤이 커넥팅 로드를 누르는 힘으로 결정된다. 제원표에서 보는 ‘토크/회전수’는 엔진이 일정한 회전수로 회전하고 있을 때 폭발 행정에서 피스톤이 얼마만큼의 힘으로 크랭크샤프트를 회전시키고 있는가를 보여주는 지표다.

배기량이 무엇을 의미하는지 모르는 운전자는 거의 없을 것이다. 하지만 엔진 배기량이 구체적으로 어떤 것의 크기인지에 대해서는 모를 수도 있다. 엔진 배기량은 실린더 부피를 뜻한다. 좀 더 정확하게 말하면 피스톤의 움직임에 의해 실린더 밖으로 배출되는 기체량의 총합을 엔진 배기량이라 한다. 

실린더 하나로 만들어진 자동차 엔진은 없으므로 보통 실린더 하나의 부피에 실린더 개수를 곱해 배기량을 계산한다. V6, V8이니 하는 엔진 형식은 이 실린더의 개수와 배치 형태를 말한다. 

슈퍼차저는 원심식, 루츠식, 리스홀름식, 스크롤식 등의 방식이 있다. 일반적으로 루츠식의 슈퍼차저와 원심식의 슈퍼차저를 사용한다. 특히 애프터마켓 시장에서 과급기가 없는 자연흡기 엔진에 슈퍼차저를 장착할 때 이 두 타입을 쉽게 접할 수 있다. 

슈퍼차저는 엔진의 구동력에서 벨트나 기어 또는 체인 등에 맞물려 회전력을 얻어 공기를 압축하게 된다. 단점은 엔진의 동력 손실이다. 엔진과 연결된 크랭크 풀리 등에서 나오는 동력으로 구동하기 때문에 엔진의 동력을 소모하고 무게와 부피 그리고 비용 등의 문제가 발생한다. 

터보차저는 연소 과정 중 발생하는 배기가스로 터빈을 돌려 흡입 공기를 압축해 실린더로 공기를 집어넣는 장치다. 슈퍼차저처럼 공기를 압축해서 엔진에 밀어 넣는 방식은 같다. 슈퍼차저는 공기를 압축하기 위해 엔진의 동력을 이용하는 반면, 터보차저는 버려지는 배기가스를 이용해 공기를 압축한다. 즉 버려지는 에너지를 재활용한다는 점에서 슈퍼차저보다 효율면에서 앞선다.

터보차저는 1885년 스위스의 엔지니어 알프레드 뷔치(Alfred Buchi)가 개발했다. 하지만 내연기관에 배출가스를 이용해 압축가스를 밀어 넣어 출력을 증가시키는 이 아이디어가 결실을 맺은 것은 20년이 지난 후였다. 1918년에는 제너럴 일렉트릭의 엔지니어 샌포드 알렉산더 모스가 V12 리버티 엔진에 터보차저를 장착했고, 그 이후 항공기, 자동차, 기관차 등에 다양하게 사용되면서 발전해 왔다.

커넥팅 로드(Connecting Rod)는 피스통과 크랭크샤프트를 연결하는 봉으로 피스톤의 왕복운동을 크랭크샤프트를 회전운동으로 바꾸는 기능을 한다.

이 때문에 커넥팅 로드는 피스톤 핀을 축으로 진자(振子)처럼 좌우로 흔들면서 전체가 상하로 움직이는 복잡한 움직임을 하기 때문에 밸런스 웨이트(Balance Weight) 등으로 간단히 수정하기 어려운 관성력이 발생한다. 

이때 커넥팅 로드의 중량이 관성력에 기여하는 비율은 왕복운동 1에 대해 회전운동이 거의 2의 비율이 된다. 그 관성력을 작게 하여 베어링의 하중 부담을 줄이고 진동을 작게 하기 위해서는 가능한 한 가벼운 것이 이상적이나 피스톤에 걸리는 큰 팽창력을 크랭크샤프트로 전달하기 위한 강도(强度)도 필요하다.

커넥팅 로드는 특수강의 주조(鑄造) 또는 단조(鍛造)에 의해 제작되고, 실용차용(實用車用)은 만들기 쉽고 저렴한 주조품이 사용되는 경우도 있으나 보다 강도가 높은 단조품이 사용되는 것이 일반적이다.

크랭크샤프트는 피스톤의 왕복 직선운동을 회전운동으로 바꿔주는 축이다. 제원표에서 말하는 엔진회전수라는 것은 크랭크샤프트가 1분 동안 회전하는 숫자를 말한다.

압축비는 엔진의 흡입-압축-폭발-배기 4행정 사이클 중 압축 행정에서 실린더 내 가스가 몇 분의 1로 압축되었는가를 보여주는 수치다. 실린더의 압축 전 최대 부피를 압축 후의 최소 부피로 나눠 압축비를 계산할 수 있다. 

압축비가 클수록 폭발력이 커져 높은 출력과 효율성을 얻을 수 있다. 보통 디젤 엔진의 압축비가 가솔린 엔진보다 1.5배 정도 큰데, 그 이유는 디젤엔진은 점화플러그를 사용하지 않고 자연폭발하는 방식을 취하기 때문이다.

실린더는 엔진의 힘이 만들어지는 곳이다. 

피스톤의 왕복 직선 운동으로 혼합기가 들어오고 빠져나가면서 압축, 폭발이 일어나는 긴 원통형 공간이 바로 실린더다. 여러 개의 실린더로 구성된 자동차 엔진에서 실린더를 고정하는 부분을 실린더 블록이라 한다.

실린더의 부피를 구하기 위한 공식에 등장하는 보어라는 용어는 실린더 내부를 왕복 직선 운동하는 피스톤의 지름을 뜻한다. 스트로크는 피스톤이 실린더 안에서 가장 위에 있을 때와 가장 아래 있을 때의 거리이다. 

보어와 스트로크 수치만 보고도 엔진의 성격을 짐작할 수 있을 정도로 이 둘은 엔진에서 빼놓을 수 없는 매우 중요한 용어다. 보어와 스트로크의 비율이 1:1이라고 했을 때 스트로크의 수치가 보어보다 큰 것을 롱 스트로크 엔진, 반대로 짧으면 숏 스트로크 엔진이라고 한다. 

롱 스트로크 엔진의 경우, 피스톤의 움직임이 크기 때문에 압축비가 높고, 그만큼 낮은 엔진회전수에서도 큰 힘(토크)을 만들 수 있다. 숏 스트로크 엔진은 피스톤이 짧은 거리를 움직이기 때문에 회전수를 높일 수 있는 고회전 엔진에 많이 사용된다.