| [ car ] in KIDS 글 쓴 이(By): Klipso (연구연구) 날 짜 (Date): 1996년05월15일(수) 14시56분16초 KDT 제 목(Title): 토오크와 출력에 대한 해~~ 안녕하세요. 차량 제원을 보면 최대토크와 최대출력이 꼭 나와 있죠. 이들에 대해서 얼마나 알고 계십니까. 클수록 좋다고요? 크면 어떤 점이 좋을까요? 여기 해답이 있습니다. 이글은 토크와 출력에 대한 기본적인 설명과 차량제원을 보고 차량간의 성능을 비교하는 방법에 대한 설명입니다. 1부에서는 기본개념부터 시작해서 필요한 것만 간단히 다루고 2부는 1부에서 나왔던 내용에 대한 자세한 설명입니다. 총정리는 2부 끝부분에 있습니다. 끝까지 읽어보시면 아마 지금까지 알고 있다고 생각하셨던 많은 분들께서도 생각이 바뀌실 껍니다. 제발 끝까지 자세히 살펴보시고..혹 이상한 점이 있으시면 질문 주세요.. 참고로 이글은 저와 저의 실험실 후배가 엔진 모델링 과정에서 일반인들도 꼭 알아야겠다는 점들만 간략히 뽑아 온 것입니다. 그러니까 더 상세한 엔진 메카니즘을 원하시는 분두 저에게 메일 주세요.. 시작합니다. 1. 토크란? 차를 가게 하는 '힘'입니다. 힘이므로 차의 가속도와 비례합니다. 즉, < 토크가 클수록 가속이 빠릅니다. > 2. 토크곡선이란? 각 RPM마다 낼 수 있는 최고토크가 다릅니다. RPM을 x축으로, 그에 해당하는 최고토크를 y축으로 해서 그래프를 그린 것이 토크곡선입니다. 최고토크는 RPM이 높아질수록 증가하다가 어느 점을 지나면 감소합니다. 따라서 토크곡선은 V자를 뒤집어 놓은 모양으로 생겼습니다. 토크곡선은 각 RPM에서의 '토크'가 아니라, 그 RPM에서 엔진이 낼 수 있는 '최고토크'입니다. RPM이 같다고 항상 토크가 같은 건 아닙니다. 같은 RPM에서라도 악셀을 많이 밟을수록 토크가 큽니다. (극단적인 예로, 주행중 악셀에서 발을 떼면 토크는 음수가 됩니다.) 3. 최대토크점은? 토크곡선이 올라가다가 떨어지기 시작하는 점이 바로 최대토크점입니다. 차량제원을 보면 최대토크란에 18kgm/5000RPM 이런 식으로 나와 있는데, 이건 '5000RPM에서 최대토크가 나오며 그 값이 18kgm이다.'라는 뜻이고 여기서 5000RPM이 최대토크점이 됩니다. 최대토크는 각 rpm에서 낼 수 있는 최고토크중에서 가장 높은 값입니다. 말 그대로 그 엔진이 낼 수 있는 최대의 토크입니다. 그러므로 최대토크점에서 가속력이 가장 뛰어납니다. 단, 이것은 기어비를 고려하지 않았을 때의 얘기입니다. 4. 기어비? 엔진이 한바퀴 돌 때 바퀴가 한바퀴 돌면 기어비는 1:1입니다. 엔진이 두바퀴 돌 때 바퀴가 한바퀴 돌면 기어비는 2:1입니다. 후자가 힘이 두배 세고 따라서 가속력도 두배 큽니다. < 가속력은 기어비에 비례합니다. > 기어는 엔진보다 바퀴가 천천히 돌게 하기 때문에 기어비를 감속비라고도 합니다. 즉 감속비가 2이면 엔진보다 바퀴가 두배 천천히 돈다는 뜻입니다. ※ 종감속비라는 건 기어비가 한번 더 있는 거라고 생각하시면 됩 니다. 기어비 곱하기 종감속비가 실제의 감속비가 됩니다. 일반적으로 1단의 기어비는 3쩜몇정도 되고 5단의 기어비는 1이 조금 안 됩니다. 거기에 종감속비가 4쩜몇정도 되니까 실제로는 5단에서 엔진 네바퀴당 바퀴 한바퀴정도 도는 게 됩니다. 실제 엔진이 내는 토크보다 네배 큰 토크를 사용하는 것이죠. 4. 토크곡선의 모양은 무엇을 뜻하나? 토크곡선의 모양에 따라 차량의 특성이 정해집니다. 토크가 고루 분포되어 있을수록 대충 변속해도 차가 잘 나가기 때문에 운전하기가 편합니다. 토크가 특정 RPM근처에 쏠려 있으면 그 RPM대를 유지해 줘야 하므로 변속이 까다롭습니다. 대우차와같이 저RPM에서 토 크가 크면 쉬프트 다운을 안 해도 힘이 좋지만 고RPM에서만 토크가 좋 은 DOHC나 터보차량은 가속할 때 제대로 힘을 얻으려면 반드시 기어를 한두단 내려 고RPM으로 만들어주어야 합니다. 5. 출력이란? 일정시간동안 엔진이 얼마나 많은 일을 하는가를 나타냅니다. (물리적으로는 일률로서, 백열전구의 100와트와 같은 개념입니다.) 토크가 클수록 출력도 크고, 토크가 같더라도 엔진이 더 빨리 돌고 있으면 출력이 그만큼 큽니다. 정확히 말하면, < 출력은 토크와 RPM의 곱과 같습니다. > 그러니까 각 RPM에서는 토크가 최고일 때 출력도 최고입니다. 대개 출력이 클수록 연료를 많이 소비합니다. 6. 출력곡선이란? 각 RPM에서의 최고출력을 그래프로 그린 것입니다. 토크곡선과 마찬가지로 역V자 모양입니다. (토크곡선에다 y=x그래프를 곱한 것과 모양이 같습니다.) 이 곡선의 꼭대기에 해당하는 RPM이 최대출력점입니다. 최대출력점은 최대토크점보다 오른쪽에 있습니다. * 이유는, 최대토크점을 지나면서 토크는 줄어들기 시작하지만 RPM은 * * 계속해서 커지기 때문입니다. 토크가 줄어드는 효과보다 RPM이 커 * * 지는 효과가 더 크기 때문에, (토크*RPM)인 출력은 계속해서 증가 * * 합니다. 그러다 토크가 급격히 떨어져 토크가 줄어드는 효과가 RPM * * 이 증가하는 효과보다 커지게 되면 비로소 출력이 줄기 시작합니다.* * 이 지점이 바로 최대출력점입니다. * 7. 출력곡선의 모양은? 출력곡선의 모양은 토크곡선의 모양과 별개가 아니고 토크곡선의 모양에 의해 정해집니다. 토크곡선이 RPM이 올라가도 잘 안 떨어 지는 모양이면 최대출력이 커집니다. 즉, 고RPM에서의 토크가 좋으면 최대출력이 커집니다. < 최대출력이 높다 ≒ 고속토크가 좋다 > 고속토크란 차량속도가 빠를 때의 토크가 아니라 '고RPM에서의 토크'를 뜻합니다. 8. 최대출력점의 의미는? 최대출력점은 최대토크점보다 연료를 많이 소비합니다. 연료만 소비하면 아깝죠? 아까워하실 필요 없습니다. '속도가 같다면 최대토크점보다 최대출력점에서의 가속이 좋습니다.' 다시 말하면, 똑같은 두 대의 차량이 같은 속도로 나란히 가고 있다가 한 차량은 최대토크점으로, 다른 차량은 최대출력점으로 각각 RPM을 맞 추고 악셀을 끝까지 밟아 가속을 한다면 후자가 더 빨리 나아간다는 것 입니다. 이유는 기어비때문입니다. 자세한 설명은 2부에 있습니다. < 최고가속점은 최대출력점입니다. > 만약에 그렇지 않다면 자연계의 가장 근본적인 법칙인 에너지 보존의 법칙에 위배됩니다. 9. 최고 가속력은? 최대한 빨리 가속하려면 최대출력점으로 가속해야 하므로 최대출력점 이외의 점에서는 토크가 크든 작든 아무런 상관이 없습니다. 따라서 최대가속력은 최 대토크값과는 직접적인 관계가 없고 최대출력에 의해 결정됩니다. 즉, < 최고 가속력은 최대출력에만 비례합니다. > 10. 최고가속을 하려면? 주행을 하고 있다가 어느 순간에 '최고가속을 하고 싶다'는 생각이 들면 기어를 내려서 RPM이 최대출력점이 되도록 하고 악셀을 끝까 지 밟으면 됩니다. 그런데 실제로는 기어비가 몇 개로 정해져 있으 므로 연속적인 최고가속을 위해서는 최대출력점보다 약간 낮은 지 점에서 가속을 시작해 최대출력점보다 좀 높은 점에서 변속을 해주 면 되겠죠. 다시 최대출력점보다 약간 아래로 떨어지도록요. 그러니까 최대출력점 위아래로 왔다갔다하면서 변속하는 겁니다. 흔히들 토크를 많이 끌어내도록 변속해야 한다고 알고있죠. < 출력을 많이 끌어내도록 변속해야 합니다. > 11. 차량의 가속성능은? 차량의 전체적인 가속성능은 제원상의 최대출력값에 비례하며 기어비나 종감속비와는 큰 관계가 없습니다. 또 차량이 무거울수록 가속은 잘 안 됩니다. 일반적으로 알고 계시는 '가속성능은 최대토크가 클수록 좋다' 는 지식은 잘못된 지식입니다. < 가속성능은 최대출력에 비례, 무게에 반비례합니다. > 단, 여기서의 가속성능은 일반적 주행시의 가속성능이 아니고 RPM을 레드존 부근까지 올리는 최고가속성능을 말합니다. 12. 그럼 최대토크가 큰 것은 쓸모 없는 건가? 제원상의 최대토크점은 차량의 특성을 설명해 줍니다. 최대토크점으로부터 토크곡선의 모양을 유추해 낼 수 있다는 뜻입 니다. 이 점의 RPM이 낮을수록 저속토크가 좋다고 볼 수 있으므로 보통때 쉬프트다운을 잘 안해도 가속성능이 좋습니다. 저RPM으로 주로 다니시는 분들은 최대토크점이 낮고 클수록 좋죠. 그러나 최 고가속력을 비교할 때는 최대토크점 자체는 무의미해집니다. ※ 최대토크값 자체가 중요한 경우도 있습니다. 출력이 100마력이 넘으면 말 100마리와 당기기 시합을 해서 이긴다는 분이 계시던데 그런 거 전혀 아닙니다. 이건 힘겨루기이기 때문에 토 크의 문제이지 출력의 문제가 아닙니다. 따라서 이런 경우에는 최대 토크점에 놓고 밟아야 하며 최대토크가 클수록 좋습니다. <무거운 것을 끄는 능력은 최대토크와 기어비, 무게로 결정됩니다.> 무게는 클수록 유리합니다. 타이어가 헛돌지 않아야 하니까요. 구멍 에 빠진 차를 끌어내는 데에는 트럭이나 찝차가 한 몫하는 이유죠. 타이어만 헛돌지 않으면 무거운 물체를 끄는 힘은 차량의 무게와 거의 관계 없습니다. 13. 출발경쟁을 한다면? 출발경쟁시에는 스타트순간부터 계속 고RPM만을 사용하므로 저속토크나 최대토크와는 관계가 없습니다. 고속토크, 즉 최대출력에 의해 승부가 결정됩니다. 14. 최고속력은? 최고속력은 고RPM에서 나오므로 역시 저속토크와는 무관합니다. 또 최고 속력점과 최대출력점이 일치하지 않으므로 최고속력은 최대출력과도 직 접적인 관계는 없습니다. 하지만 최고속력은 고RPM에서의 출력이 클수록 좋으므로 최대출력이 클수록 유리하다고 볼 수 있습니다. <최고속력은 최대토크와는 관계없고 최대출력과 비례합니다.> 15. 정리하자면.. 자동차의 '최고가속력과 최고속력은 최대출력에 비례'하며, 최대토크값은 이런 극단적인 성능과는 상관없이 최대토크RPM과 함께 차량의 토크특성을 추측할 수 있게 해줍니다. 특히, 변속만 제대로 해준다면 < 가속성능은 최대출력과 무게만으로 결정됩니다. > 이상에서 'RPM'이 엔진 회전수를 뜻하는 등 설명의 용이성을 위해 용어를 제 멋대로 사용했습니다만 내용을 이해하시는 데에는 별 지장이 없었을 껍니다. 2부에서는 이상의 내용에 관한 증명 및 이해를 돕기 위한 부분과 결론이 있으므로 계속 읽어주세요.... **************영원히 솟구쳐라 개바람이여 **************영원히 활개쳐라 개빼밀리여 **************영원한 개이어라 쇼보이 오빠여 |