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치수 제원(dimensions)
길이·너비·높이(overall length·weight·height)
아무런 추가장비를 달지 않은 상태에서 잰 자동차의 최대길이와 너비, 높이를 말한다. 수평의 공차 상태에서 측정하고 너비는 차 양옆에 달린 아웃사이드 미러를 빼고 잰다.
일반적으로는 전장, 전폭, 전고라고 쓴다. 같은 차종이라도 판매시장의 안전기준이나 특수한 상황을 반영해 조금씩 크기를 달리 하기도 한다. 승차감과 권위를 강조하는 차는 보통 길이가 길다.
리무진이 대표적인 예. 楣訶A533; 주행안정성을 높여야 하는 스포츠카는 폭이 일반 승용차에 비해 넓은 편이다. 좌우 타이어 사이의 거리(트레드)를 넓히고, 불룩 튀어나온 오버펜더를 달아 떡 벌어진 자태를 자랑하기도 한다. 또 실내공간을 우선하는 요즘 승용차들은 조금씩 키를 높이는 추세다.
트레드(tread)
양쪽 타이어 사이의 거리. 차륜거리라는 한자어를 줄여 윤거(輪距)라고 쓰기도 한다.
큰 트럭처럼 바퀴가 한쪽에 두 개씩 있는 경우에는 두 바퀴 간격의 중심을 기준으로 좌우 길이를 잰다. 트레드가 길수록 차체가 좌우로 안정되므로 롤링(rolling, 차체가 좌우로 흔들리는 현상)이 적어진다.
또 트레드는 보통 자동차가 실제로 노면을 박차고 달릴 때 받는 저항을 고려해 앞뒤 길이에 약간 차이를 둔다.
휠베이스(wheelbase)
앞뒤 차축 중심간, 즉 타이어 사이의 수평거리를 말한다.
한자로는 차축거리의 줄임말인 축거(軸距)라는 표현을 주로 쓴다.
보통 차체 길이와 더불어 실내공간을 판단하는 자료로 활용된다. 소형차도 휠베이스가 길면 차 바닥의 면적이 넓어 실내공간이 여유로워진다. 소형차나 경차는 좌석이 좁을 수밖에 없으므로 뒤 차축을 좀더 뒤로 밀어 설계하는 경우가 많아 차 길이에 비해 오버행이 짧다.
최소회전반경(minimum turning radius)
차가 180° 회전할 수 있는 최소반경을 의미한다.
즉 스티어링 휠을 한쪽으로 멈출 때까지 꺾은 뒤 느린 속도로 회전할 때 차의 바깥쪽 앞 타이어가 회전할 수 있는 최소반경을 잰 수치다. 실제로 U턴을 할 때는 앞 타이어에서 범퍼까지의 길이(앞 오버행) 때문에 최소회전반경보다 조금 더 넓은 공간이 필요하다.
앞뒤 오버행(front·rear overhang)
자동차 앞뒤 바퀴의 중심을 지나는 수직면에서 자동차의 맨 앞 또는 뒤까지(범퍼, 견인고리, 윈치 등을 포함)의 거리를 말한다.
또 바퀴의 접지점과 자동차 앞뒤 끝단을 연결하는 선과 노면과의 경사각도를 앞바퀴는 접근각(approach angle), 뒷바퀴는 이탈각(departure angle)이라 하며 SUV 등에서 중요한 수치다.
오프로드 주행을 위해 차체를 올리는 목적 가운데 하나가 바로 접근각과 이탈각을 키우기 위해서다. 그밖에 자동차의 중심을 통과하는 수직선상의 차체 바닥과 앞뒤 바퀴 접지면을 각각 연결하는 각도를 램프각(rampover angle 혹은 ramp breakover angle)이라고 한다.
램프각은 자동차 밑바닥이 땅에 닿지 않고 가파른 오르막 등 험로를 달릴 수 있는 능력을 나타낸다. 보통 지상고가 높고 휠베이스가 짧을수록 유리하다.
최저지상고(road clearance)
땅바닥에서 자동차 중앙 부분의 가장 낮은 곳까지의 거리를 말한다.
승용차는 보통 150~180mm 정도다. 자동차에 사람이나 물건을 싣지 않은 빈 상태에서 잰다. 험로주행을 염두에 둔 SUV는 대부분 최저지상고가 높다.
실내치수(interior dimensions of body)
자동차 실내공간의 최대크기를 말하며 운전조작성과 거주성 등을 판단하는 기준이 되지만 수치만으로 잘 와 닿지 않는 제원 가운데 하나다.
길이는 차 중앙 계기판의 가장 튀어나온 부분에서 맨 뒷좌석 끝까지의 길이를 말하고 너비는 시트 위쪽 차의 중앙부를 기준으로 좌우 길이가 가장 긴 것을 표기한다.
높이는 자동차 바닥 표면에서부터 천장 사이의 수직 최대거리다. 카탈로그에 나와 있는 차의 실내 사진은 공간이 넓어 보이도록 시트 위치를 적절히 조정하거나 광각 렌즈를 써서 촬영하는 경우가 있으므로 사진만 보고 판단하지 말고 실제 치수를 꼼꼼하게 비교해 보는 것이 좋다.
승차정원(riding capacity)
입석과 좌석을 구분해 승차할 수 있는 최대인원수로 운전자를 포함한다.
좌석의 크기는 1인당 가로, 세로 각각 400mm 이상이어야 하고 버스의 입석은 실내높이 1천800mm 이상의 장소에 1인당 바닥면적이 0.14㎡(12세 이하 어린이는 2/3명) 이상이어야 한다. 승차정원 1명의 몸무게는 보통 65kg으로 계산한다.
질량·하중 제원(masses·weights)
공차중량(unloaden vehicle weight, complete vehicle curb weight)
자동차에 사람이나 짐을 싣지 않고 기본적으로 필요한 최소한의 장치·장비(스페어 타이어, 예비부품, 공구 등은 제외)와 윤활유, 브레이크액, 냉각수, 90% 이상의 연료를 갖춘 상태에서 잰 무게를 말한다.
반면에 건조중량은 냉각수나 오일, 연료 등의 무게까지 뺀 순수한 차의 무게다. 제원표에 별다른 표시가 되어 있지 않은 차 무게는 대부분 공차중량이다.
차 중량과 차 총중량(vehicle weight·gross vehicle weight)
차 중량은 승차정원 모두를 태운 상태에서 단 무게다.
공차중량에 승객 1인당 65kg으로 계산해 정원만큼 더하면 된다. 또 차 총중량은 승차정원과 최대적재량의 짐까지 모두 실었을 때의 무게를 말한다. 따라서 공차중량 1천100kg, 승차정원 2명, 최대적재량 1천kg인 트럭의 총중량은 ‘1100+(65×2)+1000=2230kg’이 된다.
최대적재량(maximum payload)
그 차에 실을 수 있게 허용된 화물의 최대하중으로 화물칸이나 차 뒷면에 반드시 표시해야 한다.
최대적재량은 트럭은 물론 밴형 승용차나 SUV에서도 쉽게 찾아볼 수 있다.
축 하중(axle weight)
자동차 바퀴의 접지면에 걸리는 각 차축당 하중을 말한다.
도로, 다리 등의 구조와 강도를 고려해 지날 수 있는 축 하중 한계치를 정해놓은 것을 최대 축 하중(maximum authorized axle weight)이라고 한다.
성능 제원(performances)
공기저항(air resistance)
자동차가 달릴 때 받는 공기의 저항력은 차체 단면적에 비례하고 속도의 2승에 비례해 커진다.
예를 들면 시속 120km로 달릴 때 받는 공기저항은 시속 60km일 때의 4배나 된다. 이를 식으로 나타내면 소모되는 힘=공기저항계수(Cd)×단면적×속도2가 된다.
따라서 자동차는 고속으로 달릴수록 공기저항을 이겨내는 데 더 많은 엔진 힘을 쓰게 된다. 차종마다 차이는 있겠지만 미국에서 발표된 한 연구결과에 따르면 자동차는 시속 145km로 달릴 때 동력의 약 75%를 공기저항 극복에 쓴다. 이와 달리 차가 고속에서 떠오르려는 현상은 ‘양력’이라 하고 앞뒤를 각각 CLF, CLR로 표시한다.
Cd와 CLF, CLR 모두 낮을수록 좋다. 자동차 메이커들은 새차를 개발할 때 막대한 자금을 들여 풍동 테스트를 거듭한다. 국내 메이커 가운데는 유일하게 현대자동차가 지난 99년 실차 풍동실험실을 완공해 화제를 모았다.
등판능력(gradability, hill climbing ability)
차 총중량 상태에서 언덕을 오를 수 있는 최대의 능력을 말한다.
저속기어로 최대 구동력을 발휘해 마른 포장도로 언덕을 올라갈 때 어느 정도 경사까지 오를 수 있는가를 나타낸 수치다. tanθ, sinθ 혹은 % 단위로 표시하고 수치가 높을수록 급경사를 오를 수 있다.
예를 들어 지도상 A와 B 지점간의 직선거리가 1km이고 A-B간의 고도차가 480m(0.48km)이면 48%가 된다. 하지만 실제로 등판능력이 필요한 산악도로를 달릴 때는 엔진의 출력, 타이어와 노면상태, 바퀴에 걸리는 하중의 변화 등 여러 변수가 작용하므로 일반적으로 제원표상의 수치보다 등판능력이 떨어진다.
등판능력과 더불어 험로주행능력을 가늠해볼 수 있는 또 하나의 제원은 최대 안전 경사각도(limit angle of vehicle turn over). 공차 상태의 자동차를 오른쪽 또는 왼쪽으로 기울일 수 있는 최대한의 각도를 말한다.
발진가속능력(accelerating ability)·최고 속도(top speed)
발진가속능력은 정지상태에서 변속 및 급가속을 통해 일정거리(200m, 400m)를 주파하는 소요시간을 말하고, 추월가속능력(passing ability)은 임의로 정한 속도에서 변속 없이 가속페달을 조작해 목표로 삼은 속도까지 도달하는 데 걸리는 시간을 말한다.
차의 순발력을 판단하는 기준이 되며 출력과 토크가 셀수록, 무게가 가벼울수록 좋은 결과가 나온다. 일반적으로 가속성능을 판단할 때 0→시속 100km 가속시간을 많이 참고하지만 국내 형식승인 기준은 0→200m 가속시간이다.
최고속도는 평평한 노면에서 도달할 수 있는 가장 높은 속도를 뜻하고 시간당 달린 거리로 표시한다. 한국과 유럽에서는 km/h, 미국에서는 mph(시간당 마일)로 나타낸다.
연료소비율(rate of fuel consumption)
자동차의 경제성을 나타내는 척도로 연료의 단위용량 당 달릴 수 있는 거리(예를 들어 km/X)를 말한다.
국내에서는 1X의 연료로 달릴 수 있는 거리(km/X)를 나타내지만 유럽에서는 100km 달릴 때 드는 연료의 양(X/100km)으로 표시하기도 한다. 카탈로그에 표시된 연비는 정부 공인연비로 운전자의 체감연비, 즉 실제연비와는 어느 정도 차이를 보이므로 경쟁차와의 비교자료 정도로만 활용하는 것이 바람직하다.
현재 국내의 승용차 연비는 미국의 ‘LA 4모드’ 방식을 따르고 있다. 이는 6천400km를 달린 승용차가 LA 시내의 교통상황에 맞게 만들어진 17.8km의 거리를 시속 34km로 42분간 달릴 때 소비되는 연료의 양을 시뮬레이션 실험을 통해 측정한 것이다.
한편 승합차와 상용차는 60km 정속주행연비를 공인연비로 쓰고 있는데, 이는 시뮬레이션 실험이 아닌 시험차를 실제 운행해 계산한다.
기어비(transmision gear ratio)
변속기의 입력축(엔진의 크랭크샤프트)과 출력축(변속기의 프로펠러 샤프트)의 회전수 비율로 주행상태에 따라 선택할 수 있다.
보통 1단 2.341, 2단 1.457 등으로 표시된다. 예를 들어 1단 기어비가 3.400이라면 엔진이 3.4번 회전할 때 변속기 출력축이 1번 회전하도록 기어비가 설정되었다는 뜻이다.
각 단수에 따른 기어비를 살펴보면 낮은 단수일수록 변속비가 커서 힘이 좋은 대신 속도는 떨어지고, 고단으로 갈수록 힘이 약해지는 대신 꾸준한 속도를 낼 수 있게 맞춰져 있다.
수치상 차종간 기어비의 차이는 그다지 크게 느껴지지 않지만 기어비 구성은 차의 성격을 가름하는 중요한 요소다. 기어비 사이가 촘촘하면(cross ratio) 각 단수의 기어로 커버할 수 있는 속도영역이 좁아져 자주, 그리고 빨리 변속을 해줘야 하는 가속 위주의 세팅이 된다.
최종감속비(differential gear ratio)
디퍼렌셜에서 입력축(프로펠러 샤프트)과 출력축(액슬 샤프트)의 회전수 비율을 말한다.
변속기 내에서 가감된 기어비가 다시 디퍼렌셜에 의해 최종적으로 감속되어 타이어의 회전수를 조정한다. 한편 총 감속비(total gear ratio)는 엔진의 출력축과 구동축의 회전비율을 뜻한다.
두바퀴굴림 차의 경우 총 감속비는 ‘기어비×최종감속비’로 구할 수 있다. 예를 들어 1단 기어비가 3:1이고 최종감속비가 3:1이라면 총 기어비는 9:1이 되고 이는 엔진이 9번 회전해야 타이어가 1번 회전한다는 뜻이다. 이와 같이 트랜스미션과 디퍼렌셜에서 감속이 두 번 이루어지는 이유는 트랜스미션의 크기를 줄이기 위해서다.
최종감속비는 최고속도와 최대토크에 영향을 준다.
최고출력(maximum power)
엔진이 일으킬 수 있는 최대 동력을 말한다.
출력은 대부분 회전력(토크)과 속도(회전수)를 결합한 능률을 나타내는 척도로 마력(ps, hp)/rpm처럼 회전수를 함께 쓰는 경우가 많다. ps는 마력(馬力)이라는 뜻의 독일어 ‘pferdestake’의 약자이고 영어로는 hp(horsepower).
1마력은 1초 동안 75kg의 물체를 1m 움직이는 힘이다. 예를 들어 ‘155마력/6천200rpm’이라면 엔진이 매분 6천200 회전을 할 때 출력이 최고에 달하고 그 때 출력이 155마력이라는 뜻. rpm은 1분당 엔진회전수를 말한다.
4행정 엔진의 경우 2번 회전에 1회 연소하므로 3천rpm이라면 개별 실린더 당 1분에 1천500회 연소가 일어나게 된다. 마력은 19세기 증기기관이 실용화되던 제1차 산업혁명 시대부터 쓰기 시작한 단위로 당시 마차를 끌던 말은 작은 말에 가깝다고 보아 100마력을 100마리의 말이 아닌 75마리의 힘으로 본다.
인간의 힘을 마력으로 나타내면 개인차가 있지만 지속적인 파워는 0.1마력 정도이고 순간적으로는 0.4마력까지 낸다. 제원표로 차를 비교할 때 최대출력을 중요시하는 경우가 많은데 이 수치에 지나치게 신경쓸 필요는 없다.
시내는 물론 고속도로에서도 최대출력이 나올 만큼 엔진회전수를 높여 달릴 기회는 거의 없기 때문이다. 보통 5마력 정도의 출력 차이는 운전자가 거의 느끼지 못하고 출력이 같거나 거의 비슷하다면 무게가 가벼운 쪽이 더 날렵하게 달릴 수 있다.
최대토크(maximum torque)
일반적으로 누르고 당기는 힘을 단순히 힘이라고 말하지만 이것에 대해 회전하려 하는 힘(비트는 힘)을 토크라고 한다.
단위는 ‘kg·m’로 하나의 수평축으로부터 직각 1m 길이의 수평 팔 끝 부분에 1kg의 무게를 가할 때 회전축에서 생기는 토크가 1kg·m이다. 유럽에서는 여기에 중력 가속도(9.8m/s2)를 곱한 Nm(뉴톤미터)를, 미국에서는 별도로 lb-ft(파운드-피트) 단위를 쓴다.
최대토크는 폭발에너지를 받은 피스톤이 크랭크축을 돌리는 순간적인 최대 힘을 말하는 것으로 자동차의 견인력, 가속력, 등판력을 좌우하는 중요한 요소다.
실제로 운전할 때 ‘힘이 좋다’거나 ‘가속력이 좋다’는 느낌은 출력보다 최대토크에 의해 결정된다. 최대토크가 낮은 엔진회전수와 넓은 영역에서 나올수록 차를 다루기 쉽고 최대토크의 곡선(엔진회전수에 따라 낼 수 있는 토크 수치를 그래프로 나타낸 것)이 완만할수록 일반주행에 알맞은 차라고 할 수 있다.
토크 곡선이 뾰족한 엔진보다는 완만한 쪽이 유연한 특성을 보이기 때문이다.
압축비(compresion ratio)
엔진 실린더 안의 피스톤은 왕복운동을 한다.
이 때 피스톤이 가장 아래(하사점)까지 내려갔을 때와 가장 높이(상사점) 올라갔을 때의 실린더 안 공기 비율을 압축비라고 한다. 일반적으로 압축비가 높으면 압축행정 동안 혼합기를 더 많이 압축한다.
모든 엔진은 압축비가 클수록 높은 출력과 효율을 얻을 수 있지만 휘발유 엔진의 경우 압축비가 지나치게 높으면 혼합기 온도가 올라가 스파크를 튀기기도 전에 자연 착화되는 노킹의 원인이 되기도 한다.
보통 휘발유 엔진의 압축비는 7~11:1, 디젤 엔진은 15~22:1 사이다. 디젤 엔진의 효율이 좋은 것은 높은 압축비 덕분이다.
배기량(displacement)
엔진의 크기를 나타내는 가장 일반적인 척도로 엔진이 얼만큼의 혼합기를 빨아들이고 내보내는가를 용적으로 나타낸 것이다.
배기량은 엔진에 따라 천차만별이다.
일본 경차에 쓰는 660cc 휘발유 엔진이 있는가 하면 대형 트럭에 쓰는 1만cc가 넘는 디젤 엔진도 있다. 점화플러그 없이 압축착화 방식으로 혼합기를 점화시키는 디젤 엔진이 배기량과 엔진 크기를 키우기에 좋다. 배기량과 총 배기량을 구하는 공식은 아래와 같다.
1기통 배기량(cc): π×(보어)²×스트로크/4
총 배기량(cc): 1기통 배기량×실린더 수
보어(bore)와 스트로크(stroke)
보어(내경)는 실린더의 지름, 스트로크(행정)는 피스톤의 상사점과 하사점 사이 거리다.
보통 ‘보어×스트로크’로 표시하고 이 둘의 비율에 따라 엔진의 특성이 달라진다. 보어보다 스트로크가 긴 엔진(long stroke)은 피스톤이 먼 거리를 왕복하기 때문에 압축비가 크고 낮은 엔진회전수에서 토크가 큰 반면 엔진회전수를 높이기 힘들다. 디젤 엔진이나 연비를 고려한 휘발유 엔진이 이에 해당된다.
그 반면에 보어보다 스트로크가 짧은 숏 스트로크(short stroke) 엔진은 피스톤의 왕복거리가 짧아 엔진회전수를 빠르게 높일 수 있어 스포츠카에 주로 쓰인다. 그리고 보어와 스트로크가 같은 엔진(square stroke)은 그 중간적 성격을 띤다.
출력을 높이기 위한 튜닝을 할 때 같은 배기량이라면 회전수를 높이거나 터보차저, 수퍼차저 등의 과급기를 달아 많은 연료를 집어넣는 방법을 흔히 쓰지만 보어나 스트로크를 가공해 배기량을 늘리기도 한다. 이 때 비용을 줄이기 위해 보어만 늘리는 경우가 많다.
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