OBD 스캐너 몬스터게이지 활용법 - 토크, 마력, RPM, 배기량이란?

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세계최고의 OBD스캐너를 탐내고 있는 몬스터게이지 입니다. 오늘은 무엇을 알아볼까요? 이제까지 너무 엔진정보 페이지와 배터리에만 집중한 것 같아 오늘은 한번 기본적인 이야기를 해볼려고 합니다. 어쩌면 너무 기초적인 이야기라 사용자분들께서 지루해 하실지 모르지만.. 그래도 기초는 중요한거니간 ㅎㅎ 또 혹시 모를 분들을 위해서 준비했습니다. 


OBD스캐너 몬스터게이지 활용하기! - 배기량, RPM, 토크, 마력

 

OBD스캐너 몬스터게이지가 말해주는 자동차 이야기 - 배기량이란 

배기량은 영어로 Displacement라고 부릅니다. 의미로는 내연기관 연소 수준에 영향을 미치는 용적의 크기를 의미합니다. 피스톤이 실런 내에서 1행정 (즉 1번 폭발)하였을 때, 흡입하거나 배출한 혼합가스의 체적을 의미하는데요. 다들 아시다시피 표기방법은 cc나 리터로 표시합니다. 계산법은 각각의 실린더 기통의 면적에 스트로크(Stroke)에 기통수를 곱하면 됩니다. 

 

조금 예로들어 볼까요? 엔진을 뜯어보면 여러개의 실린더로 구성되어 있다는 것을 알 수 있습니다. 직렬 4기통이라면 4개의 실런더로, V6라면 6개의 실린더가 V짜로 박혀(?)있는 모습이죠. 배기량이란 이 각각의 실린더의 부피에 갯수를 곱한 값이라는 말씀. 

 

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일반적으로 배기량이 커진다면, 같은 시간당 흡입할 수 있는 산소와 혼합가스의 양이 많아져 폭발력이 그만큼 커지고 토크와 출력을 증가하게 됩니다. 하지만 연비는 그만큼 악화될 수 있습니다. 이렇게 말하면 배기량이 크면 연비가 안좋다고 오해하실 수 있지만... 이러한 문제는 다양한 엔진 설계와 윤활제로 커버가 되기 때문에 배기량과 연비간의 역의 관계는 존재하지 않습니다. 

 

참고로 승용차의 경우, 1000cc미만은 경차, 1600cc미만은 소형차, 1600~2000cc는 중형 2000cc이상을 대형으로 구분합니다. 

 

OBD스캐너 몬스터게이지가 말해주는 자동차 이야기 2 - 토크란? 

위에서 막바지에 토크와 출력에 대해 이야기 했습니다. 그럼 이번에는 토크에 대해 이야기해보겠습니다. 

토크는 가운데 중심축 대비 끝에 있는 물체를 회전시키는 힘의 양을 말합니다. 식으로 나타내보면,

T = r X F 이고, 단위는 N*m 또는 kgf*m입니다. r 만큼 떨어져 있는 물체를 F라는 힘으로 회전시키는데 필요한 중심에서의 에너지를 의미합니다. 

 

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조금 쉽게 이야기하자면, 실린더 내부에 뿌려진 연료가 폭발을 하면, 그 아래 커넥팅 로드가 아래로 밀리게 됩니다. 그리고 이 폭발에 의해 발생한 힘은 캠 샤프트를 돌리는데요, 이 캠샤프가 돌아가는데 사용되는 회전력을 토크라고 합니다. 

토크는 한 시점 (순간)의 힘이라고 생각하시면 조금 이해하기 편합니다. 토크가 높으면 그만큼 순간적인 가솔력이 높아집니다. 그렇기 때문에 대형화물트럭이나 승용차보다 큰 SUV는 토크가 높습니다. 토크의 단위는 kgf*m입니다. 공식은 무지하게 복잡함으로 생략... 

 

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OBD스캐너 몬스터게이지가 말해주는 자동차 이야기 - RPM은 또 뭐야!

이제 RPM(Revolution Per Minute)입니다. 의미는 말 그대로 엔진이 1분 동안 얼마나 많이 회전을 하는지 보여주는 수치입니다. 엔진의 크랭크 축이 1분동안 몇 바퀴를 도는지가 왜 중요하냐구요? 뒤에서 조금 자세히 언급하겠지만, 마력은 RPM과 토크의 곱입니다. 많이 돈다면, 그만큼 엔진에 전달에 되는 힘이 커지니간 중요하단 말씀! 

 

RPM은 Rev/min으로 표시되는데요, 고성능 엔진들은 많은 경우 높은 RPM을 사용할 수 있고, 고RPM에서 최대 출력이 뿜어져 나옵니다. 아래에서 언급하겠지만 RPM이 높아진다고 출력이 주구장창 높아지는 것은 아니랍니다. 계기판에 RPM이 나타나있는데요, 계기판에서의 1은 1000RPM을, 2는 2000RPM을 의미합니다. 가솔린 엔진은 디젤보다 더 높은 RPM을 갖고 있습니다. 

 

OBD스캐너 몬스터게이지가 전해주는 자동차 이야기 - 드디어.. 마력(출력)이란!?

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마력(Horse Power)은 다른말로 출력은 단위 시간당 자동차가 할 수 있는 일의 양을 의미합니다. 이 마력은 많은 경우 차량의 퍼포먼스를 나타내는 좋은 지표입니다. 마력이란 말의 기원을 보려면 산업혁명으로 올라가서 제임스 와트까지 건드려야 하는데요... 어원은 바로 말 1마리가 일을 할 수 있는 일률을 의미합니다. 그리고 일률의 단위로 와트(W)를 사용하였습니다. 

 

동력 (일률) 은  일을 시간으로 나눈 값과 같으며, 힘에 거리를 곱한 값에 시간으로 나눈 값인 동시에 힘과 속도를 곱한 값이기도 합니다. 차량에서 사용하는 의미로 토크에 RPM을 곱한 값이 마력이라고 했습니다.점점 이야기가 지루해지죠? 그냥 결론만 놓고 말하면 1마력은 745와트이며, 745와트는 75kg의 물체를 1초에 1m씩 들어올릴 수 있는 힘입니다. 

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당연한 이야기겠지만 마력이 높은 차량은 최고 속도가 그만큼 높으며, 첨언으로는 토크가 높은 차량이 최고속도에 더 빠르게 도달합니다. 토크와 RPM의 곱이 마력이기 때문에 토크가 높거나 RPM이 높아진다면 마력이 그만큼 커지겠죠? 

 

OBD스캐너 몬스터게이지가 말하는 출력, 토크, RPM의 관계! 

이제 정리한번 해볼까요? 다시 한번 강조하자면, 출력은 토크와 RPM의 곱입니다. 출력의 단위는 N*m/sec, 토크의 단위는 N*m, RPM의 단위는 Rev/sec입니다. 결국 출력이 높아지기 위해서는 토크가 높아지던가 RPM이 높아지면 되는데요, 그렇다면 토크를 일정하게 두고 RPM을 높이면 최고출력에 도달하는 것일까요?? 또는 현실성은 떨어지지만 RPM이 일정할때 토크를 계속 올리면 마력이 높아질까요? 


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막상 OBD스캐너 몬스터게이지를 통해서 다이노그래프를 한번 보실까요? 어럽쇼? 최대 출력 194hp에서의 RPM은 5791인데, 최대 토크시 RPM은 4361으로 나옵니다. 더불어 RPM이 올라가니간 도리어 출력이 떨어지는 모습이 나오는데요? 왜 그럴까요? 


실제 엔진의 구동에 있어서 RPM이 증가하게 되면, 피스톤, 실린더 내부에 마찰이 발생하고 흡/배기 밸브의 열리고 닫히는 타이밍 등이 어긋나기도 하며, 엔진 실린더 블록 내외부의 과열등으로 RPM을 무한정 올릴 수 없기 때문입니다. 


다르게 풀어보면 고회전 영역(5000RPM 이상)에서는 RPM이 증가할 때 토크와 출력이 떨어집니다. 이 부분을 조금 다르게 풀어보면, 자전거를 타고 달릴 때 페달을 빠르게 돌려볼 때를 생각해보겠습니다. 어느  정도 빠르게 돌릴 때까진, 가속이 붙어 자전거의 속도는 점점 빨라지고 페달을 밟는 무게가 점점 가벼워집니다. 하지만 어느 순간이 지나면 페달을 아무리 빨리 돌려도 속도가 더이상 붙지 않습니다. 그리고 페달을 돌리는 무게는 엄청나게 가벼워지구요.. 

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이는 돌아가는 회전수가 어느 한계에 도달하면 회전하는 만큼 공기가 유입되지 못하기 때문입니다. 흡기밸브로 들어오는 공기는 4행정 기준으로 크랭크가 2번 돌때 실린더 내부로 유입됩니다. 그런데 이 속도보다 더 빠르게 회전을 한다고 하더라도, 크랭크가 열리고 닫히는데 걸리는 시간이 짧아지는데요. 개폐시간이 짧아지면 짧아질수록 공기의 유입량(부피 대비)이 줄어든다는 점을 고려하면, 출력하락을 이해하실 수 있을 것입니다. 


최대토크와 최대마력 

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다시 위의 그림을 한번 더 살펴보겠습니다. 다이노그래프까지 보여주는 몬스터게이지 OBD스캐너 참 편리하죠!? 아무튼 이 그림에서 보시듯 RPM 3000~6000구간에서 출력은 일정하게 증가하지만, 토크가 증가하지 않고 거의 일정하게 돌아가고 있습니다. 하지만 3000미만 구간에서는 토크는 급격하게 증가하고, 마력은 토크가 확 뛰는 부분에서 함께 팍 뛰는 모습을 보여줍니다. 즉 최대마력은 최대토크가 달성되고 나서, 일정 RPM(보통 5000RPM) 이상에서 달성됨을 알 수 있습니다. 

 

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