| [ car ] in KIDS 글 쓴 이(By): Klipso (연구연구) 날 짜 (Date): 1996년05월15일(수) 15시06분14초 KDT 제 목(Title): 토오크와 출력에 관한 해~~2탄 1. 차량의 가속도는? 가속도는 분명히 기어비에 비례합니다. [증명] ① 같은 토크에서 기어비가 크면 그만큼 힘이 커집니다. ② 가속도는 힘에 비례합니다. (F=ma) ③ 고로 기어비가 클수록 가속도가 큽니다. 간단하죠. 정확히 표시하자면 가속도는 다음과 같습니다. 가속도 = (토크*기어비*종감속비) / (바퀴지름*차량질량) 식을 간단히 하기 위해 앞으로 (기어비*종감속비/바퀴지름)을 그냥 기어비로 쓰겠습니다. 그러면 가속도는 다음과 같이 됩니다. 가속도 = 토크*기어비/차량질량 동력부분의 관성모멘트는 차량전체 질량에 비해 무시할 만하므로 원운동이 나 각속도는 고려할 필요가 없고 차량의 직선운동만 생각하면 됩니다. 또 고려한다 해도 사실 별로 달라지지 않습니다. 이밖에 공기저항이나 타이어 의 마찰, 동력전달시의 손실 등에 의해 영향을 받겠지만 그 값이 크지 않 고 또 이런 부분들을 특수한 기술을 사용해서 월등하게 만들지 않는 한 대 충 비슷할 테니까 고속이 아니면 성능비교시 고려할 필요가 없습니다. (이런 건 제원에 없으니 고려할 수도 없습니다) 2. 최대토크점보다 최대출력점에서의 가속이 빠르다? 같은 속도에서 더 높은 RPM에 있다는 것은 그만큼 낮은 단수, 즉 높은 기어비를 사용한다는 것을 뜻합니다. RPM을 보다 더 높이려면 그만큼 더 높은 기어비의 단수를 사용해야 합니다. 다시 말하면, < 일정한 속도에서는 기어비와 RPM이 정비례 >합니다. 식으로 쓰면 다음과 같습니다. 속도 = 2╆ * RPM / 기어비 = 일정 ∴ 기어비 = RPM * 상수 같은 속도에 있을 때, 최대토크점으로 가속하는 차량보다 더 높은 RPM인 최대출력점으로 가속하는 차량은 그만큼 토크가 작아지긴 하지만 아직은 토크감소 효과보다 RPM증가 효과가 큽니다. (1부 6번 참조) 그런데 기어비와 RPM이 정비례하므로, 이는 곧 토크감소 효과보다 기어 비 증가효과가 더 우세하다는 뜻이 됩니다. 고로, 토크*기어비는 더 크 게 되며 따라서 가속이 빠릅니다. 순서를 바꾸어 식으로 정리해보죠. 가속력은 (토크*기어비/질량)인데 ② 일정속도에서 기어비는 RPM과 정비례하므로 ③ 가속력을 (토크*RPM/질량)으로 고쳐 쓸 수 있습니다. ④ 그런데 여기서 (토크*RPM)이 바로 출력이니까 ⑤ 일정속도에서 가속력은 (출력/질량)에 정비례합니다. ⑥ 따라서 출력이 높은 차가 더 빨리 가속됩니다. 이상에서 < 가속력이 출력에 비례한다 >는 사실을 알 수 있고 따라서 최대출 력점에서 가속력이 가장 크다는 것이 명백해집니다. 3. 가속성능이 정말 기어비와 관계없을까? 무단 기어라고 생각해 봅시다. 악셀을 꾹 밟으면 속도에 관계없이 무조건 RPM 을 최대출력점에 고정시킵니다. 속도가 점점 증가함에 따라 그에 맞추어 기어 비를 내려 계속 최대출력RPM을 유지시킵니다. 따라서 현재 속도에 따라 기어 비가 저절로 결정되고 가속도는 오직 최대출력과 차량중량에 의해 좌우됩니다. 이 경우엔 바퀴크기도 가속성능과 전.혀. 관계없습니다. 실제로는 무단 기어가 아니므로 최대출력점만을 사용할 수 없고 그 주위에서 왔다갔다하게 됩니다. 그러므로 기어비 사이의 간격이 좁 을수록 최대출력을 많이 이용할 수 있어 가속력이 우수하게 되죠. 그러나 기어비가 전체적으로 크다고 가속이 빠르다거나 그런 건 아닙니다. 기어비를 전체적으로 키우면 저속에서만 가속력이 좋아지고 고속에선 오히 려 가속이 나빠집니다. 그러니 제로백은 물론 높아지겠지만 차량의 전체적 인 가속성능이 좋아진다고는 할 수 없습니다. 일반적으로, 기어비가 특정 속도에 몰려 있으면 그 부근에서 가속력이 우수하게 됩니다. 예컨대 스쿠프 터보는 5단의 기어비가 무지 크기 때 문에 4,5단의 기어비가 몰려 있는 135~180에서의 가속력이 엄청나지만, 그 이상이 되면 가속이 잘 안 되고 최고속력도 별로 안 나오는 겁니다. 5단 기어비를 조금 낮추면 최고속력이 훨씬 높아질 껍니다. 이렇게 기어비의 세팅에 따라 약간 성능차이가 날 수 있으나, 어차피 기어비 5개 가지고 전 영역을 커버해야 하고 현실성 있 는 연비를 실현해야 하기 때문에 기어비로는 전체적인 가속성 능을 향상시키기 힘듭니다. 기어비보다는 기어의 개수가 가속성능에 더 영향을 미칩니다. 기어의 개수가 많을수록 무단기어에 가까우므로 최대출력을 더 많이 끌어낼 수 있기 때문에 가속이 더 유리하죠. 그래서 4단인 오토매틱이 가속이 느린 거고 6단 기어의 수퍼카가 가속성능이 뛰어난 겁니다. 따라서 일반 5단 차량들은 변속만 제대로 해주면 기어비에 따라서 일반 5단 차량들은 변속만 제대로 해주면 기어비에 상관없이 최대출력을 끌어낼 수 있다고 보는 것이 옳습니다. 4. 가속성능이 최대출력과 차량중량의 비에 비례하나? 그렇습니다. 전체적인 가속성능은 기어비에 관계없으므로 가속도가 (출력/질량)에 정비례 한다는 사실로부터 최고가속성능은 (최대출력/차량중량)에 비례한다는 걸 알 수 있습니다. 그러므로 이것을 차량간의 가속성능비교를 위한 지표로 삼을 수 있습니다. 한때 카란에 유행했던 용어를 빌리자면 가속지수가 되겠죠. 가속지수 = 최대출력/차량중량 가속지수의 의미는 다음과 같습니다. ① 세팅된 기어비로 정확히 최대출력점에 맞출 수 있는 속도에 있다면 순간 최대가속도는 가속지수에 정확히 비례합니다. ② 차량의 전체적인 가속성능은 가속지수로 거의 결정됩니다. 실제로는 최대출력만이 아니라 최대출력점 주위의 출력도 가속력에 영향을 미칩니다. 당연히 출력곡선이 뾰족하지 않고 편평할수록 좋은데, 제원표만 을 볼 때는 출력곡선의 모양을 알 수 없으니까 그냥 최대출력만을 고려한 것입니다. 그런데 1부에서 최대토크점으로 토크곡선의 모양을 유추 할 수 있다고 했던 걸 기억하실 껍니다. 이걸 적용해 보자면, 최대토크점과 최대 있다고 했던 걸 기억하실 껍니다. 이걸 적용해 보자면, 최대토크점과 최대 출력점의 거리가 멀수록 출력곡선이 편평하다고 볼 수 있으니 가속에 유리 할 수 있을 것도 같다고 추측을 할 수도 있겠습니다. 하지만 이러한 출력곡선모양의 차이가 최고가속력에 얼마나 영향을 미칠지는 모르겠습니다. 제 생각엔 차량에 따라 출력곡선의 모양이 아주 크게 다르지 는 않을테니 실제상황에서도 그렇게 큰 영향을 미치지는 않을 것같습니다. ※ 참고로 무단기어라고 가정하면 가속지수로 제로백 등도 비교할 수 있습니다. ·일정한 속도에서의 순간 가속도는 가속지수에 정비례 ·0 -> 100km/h 가속시간은 가속지수에 반비례 ·0 -> 200m 가속시간은 가속지수의 1/3제곱에 반비례 이상적인 경우에만 적용되는 탁상공론이지요. 5. 최고속력이 미심쩍은데.. 최고속력점과 최대출력점이 일치하도록 기어비를 설정해야 최고속력이 가장 높고, 이때는 최고속력과 최대출력이 비례합니다. (정비례아님) 그러나 실제로는 이 둘이 일치하지 않으므로 1부에서 비례한다고 했던 건 과장성이 있고 그냥 비스무리하다고는 볼 수 있습니다. 그리고 고 속주행시에는 마찰력 등의 영향을 많이 받으므로 최고속력을 추측하기 는 더욱 힘들어 집니다. 그러나, 최고속력을 거의 정확하게 추측할 수 있는 다른 방법이 있습니다. 제원표의 '최고속도'란에 써 있는 숫자가 최고속력에 거의 정비례하고 비례상수도 1에 가까우므로 이 숫자를 그대로 최고속력으로 보아도 큰 무리가 없습니다. 6. 또 정리해 봅시다. ① 차량제원을 보고 머릿속으로 '최대출력 나누기 차량중량'을 해보면 그 차량의 가속성능을 짐작할 수 있습니다. ② 그리고 '최대토크'란을 보면 그 차량의 토크특성을 짐작할 수 있습니다. ③ 마지막으로 '최고속도'란을 보면 그 차량의 최고속력을 짐작할 수 있습니다. 이상 토크, 출력 등에 대한 설명과 제원 보는 법 설명을 마칩니다. 제가 이 글을 쓴 주된 목적은, 차량제원을 보고서 '아, 이 차는 최대토크가 크니까 가속이 좋겠구나'하는 실수를 하시지 말라는 것입니다. < 이 차는 최대출력이 높으니까 가속이 좋겠구나 > 하는 것이 맞습니다. 하하 아주 논문을 위한 글에서 쉬운 글로 간추리면서 정리하느라 시간이 꽤 걸리고 자세한 부분은 무지 많이 없어졌네요.. 보너스로 국내 승용차들의 가속 지수를 제 후배가 계산한 것을 실어보겠습니다. 가속지수 최고속력 1. 티뷰론 129 (마력/톤) 200 (km/h) 2. 스쿠프 Turbo 129 205 3. 그랜져 3.5 128 210 4. 아반떼 1.8 121 197 5. 마르샤 2.5 121 197 6. 그랜져 GOLD 118 189 7. 엘란트라 1.8 117 195 8. 소나타 GOLD 113 195 9. 마르샤 2.0 107~108 196 10.스쿠프 안터보 105 180 11.쏘나타 1.8DOHC 105 193 12.프로엑센트 102 180 가속지수 100 이하는 엑센트 88~100 아반떼 97 엘란트라 88~96 쏘나타 87~91 그랜져 79~100 아반떼 1.8 참 잘 나가네요. 티뷰론 중량은 1160으로 계산한 겁니다. 잘 보면 주로 각 차종의 최고급 모델이 순위가 높다는 걸 알 수 있습니다. 그리고 참고로 최고속력도 적어 놨는데 몇 개 빼고는 가 속지수랑 거의 일치합니다.. 근거는 없지만. 그랜져가 최고속도가 높은 건 무거울수록 공기저항의 영 향을 덜 받기 때문인 것 같습니다. 아하..후배가 현대차만을 계산했군요..딴 회사 차는 직접 계산해 보시길.. 옆에서 지금 후배가 외치고 있읍니다.. 스쿠프 터보 만세! 지금까지의 장문의 글을 열심히 읽어주신 여러분께 엄청남 감사를 드립니다.. 그럼 또 담에 뵙죠.. 참 위에 출력 토오크에 대한 글들이 몇 개 있었는데 그 글들중 잘 못 된 부분은 지적하지 않았읍니다.. 글을 쓰신 분들중 제글이 이상하다..아니면 나의 글은 잘못되지 않았다 하시는 분들은 저에게 키즈 메일 내지는 hjh@hite.snu.ac.kr 로 메일 주세요... 여러분 안전운행~~~~~~~ **************영원히 솟구쳐라 개바람이여 **************영원히 활개쳐라 개빼밀리여 **************영원한 개이어라 쇼보이 오빠여 |