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자동차 광고를 위한 브로셔를 보면 항상 강조하는것이 최대출력 / 최대토크 입니다. 대부분의 사람들은
이 수치를 가지고 엔진의 성능을 가늠하여, 타차종과 비교하는 척도로 씁니다. 아주 절대적이지요. 게다
가 자동차를 튜닝하는 사람들은 더더욱 이 수치에 민감합니다.
내차는 몇마력... 니차는 몇마력... 마력수가 높으니깐 막연히 무조건 잘나갈것이다. 전체적인 밸런스는
고려대상에 들어오지도 못하고.. 오직 마력수에만 목숨을 걸정도로 마력수에 절대적인 신뢰를 가지고 있
습니다. 그러다보니 항상 광고하는 제작사입장에서도 마력수를 강하게 어필해야하고, 높은 마력수는 곧장
동급타사 차종과의 비교대상에 들어오게되며, 결국 판매량에 지대한 영향을 미치게 됩니다.
하지만, 자동차란것이 항상 엔진출력을 100% 사용하는 경우는 레이서들을 제외하면 극히 드물고 심지어
는 폐차할때까지도 자신의 차의 100% 출력을 한번도 경험하지 못하는 사람도 많습니다. 오히려 출력면에
서 보면 30% 정도의 출력을 사용하다가 50% 정도로 출력을 서서히 올리거나 하는 경우가 더더욱 많지요.
이런경우에 가속력은 최대출력과는 거의 상관관계가없고.. 전적으로 배기량에 기인하는 토크에 깊은 연
관성을 가지게 됩니다. 따라서 "배기량이 깡패"라는 말은 전설적으로 엔진출력측면으로 보면 바이블과
같은 이야기가 됩니다.
국산 1.6리터급 배기량에 최대출력이 170마력이 나오는 엔진이 있다고 가정을 하게되면, 최대출력이 어
떤식으로 얻어지는지에 대해서 잘 모르는 소비자의 입장에서는 엄청나게 좋은 엔진이라고 생각하기 마련
입니다. 오히려 평범한 세단에 장착된 2.0리터 145마력짜리 엔진보다 무려 25마력이나 높으니, 월등히
가속성능이 좋을것이라는 착각에 빠지게 되지요.
소배기량에 최대출력이 높은 엔진은 그 특성이 아주 독특합니다. 좀더 풀어말하면 매우 신경질적이고 날
카로운 엔진이라고 할수도 있고, 드라이버의 스피드에 대한 욕구를 더더욱 강하게 분출하게 하는 엔진이
라고도 할수가 있습니다. 이런 엔진은 무작정 좋은 엔진은 아닙니다.
일반 세단에 사용되면, 때에 따라서는 아주 한심한 엔진이 될수도 있고, 스포츠성을 살린 쿠페에 사용되
면 극찬받는 엔진이 될수도 있습니다. 이유는 다음과 같습니다. 이런 소배기량 고출력 엔진들은 저회전에
서는 추진력이 영 신통치 않습니다. 더더욱 일반인들이 자주 사용하는 2000~3000 rpm 구간에서는 아주
짜증날만큼 신통치 않은 가속력을 보여줄수밖에 없습니다.
게다가 최근들어 자동변속기의 엄청난 보급율로 인해서 반응성이 느리고 각단의 기어비가 아주 넓게되어
있는 4단자동변속기와 매칭되면, 아무리 자동차 잡지의 시승기에서 극찬한다고 하더라도, 대중성측면에
서는 버림받는 엔진이 되는것은 식은죽먹기입니다.
"최고출력 = 비례상수 * 최대회전수 * 그회전수에서의 토크" 라는 공식으로 얻어지게 됩니다. 여기서 주
목해야할 것이 바로 토크입니다. 자동차의 토크는 어쩔수없이 엔진의 배기량에 의해서 결정됩니다. 과급
을 하지 않고는 2.0 엔진에서 40kgm 같은 토크수치를 만들어 낼수가 없습니다.
이해를 돕기위해서 아주 평범하게 말하자면... 최대토크수치는 그 엔진의 배기량 / 100 정도의 수치밖에
나오질 못합니다. 그나마 이정도 수치만 나와주면 엄청나게 잘 조율되고 잘 다듬어진 엔진입니다.
대부분은 이 수치조차도 안나오게 되지요. 예를 들면 1.6리터 휘발유 엔진의 최대토크는 15kgm 근방입니
다. 1600 / 100 = 16 이지만 그보다도 못한 수치가 나오지요.
2.0리터 휘발유엔진의 최대토크는 20kgm를 넘기지 못합니다. 대부분 18.XX kgm 정도의 토크만을 냅니다.
그나마 이것도 엔진의 흡배기 효율이 가장 좋아지는 회전수영역에서 나오는 수치이고, 최고출력을 위한
고회전영역으로 들어가면 들어갈수록 흡배기 효율이 떨어지게 되어 토크수치는 더더욱 떨어지게 됩니다.
따라서 1.6리터로 170마력을 낸다고 해도, 그 엔진이 내는 토크는 16kgm 미만의 수치이고, 이런 낮은
수치로 높은 출력을 내기위해서는 어쩔수없이 저회전영역을 포기한채...초고회전으로 엔진을 돌려야만
170마력이라는 수치를 달성할수가 있게 되는것이지요. 초고회전이라고 하면 약 8000rpm 근방까지 회전
시켜야만 얻어지는 수치일것입니다.
물론, 항상 초고회전영역에서 신나게 회전하면서 최대출력을 펑펑내는 레이싱의 세계에서라면 아주 환영
할만한 엔진이지만, 일반적인 운전패턴에서는 환영하지 못할엔진이지요.
제작사에서 엔진의 최대출력을 측정할 때는 드로틀벨브를 최대한 열고, 엔진 다이나모미터에 걸어서 출력
을 측정합니다. 다이나모미터는 엔진의 회전수를 원하는 회전수로 조정할 수 있는 기능이 있습니다. 목
표 rpm을 세트하면 그 rpm이 나오도록 부하량을 자동으로 조절하게 됩니다. 제작사에서 사용하는 다이나
모미터는 측정은 최종출력단인 휠에서 하지 않고 대부분 플라이휠에서 하게 됩니다.
즉, 동력계손실은 언급을 하지 않겠다는것이지요. 다이나모미터 세팅을 바꿔가면서 각 rpm에서 나오는 출
력을 비교해서 가장 높은 출력이 나오는 rpm을 광고에 사용합니다. 혹시 자동차 카탈로그에서 rpm에 따른
출력 그래프가 실려 있는 것을 보셨을 것입니다. 그 그래프가 다이나모미터 시험의 결과물입니다.
2.0 리터 145마력짜리 엔진이 최대토크를 4000rpm 에서 19kgm를 내고, 145마력을 6000rpm에서 만든다면
이 엔진은 4000rpm에서 108마력 정도를 냅니다. 물론 6000rpm에서는 145마력을 내겠지요. 6000rpm에서의
토크는 토크저하가 발생하여 약 16.9kgm 정도의 토크밖에 내지 못하게 됩니다.
반대로 1.6리터 170마력 짜리 엔진은 최고출력을 8000rpm에서 발휘한다면, 이때의 토크는 14.8kgm 정도를
내야만 가능합니다. 8000rpm에서 1.6리터 엔진이 14.8kg을 내려면 엄청난 기술력이 필요하거니와, 앞서
말씀드린대로 1.6리터 엔진이 내는 최대토크라고 해봐야 약 15.5kgm 정도라고 가정할때 8000rpm이라는
초 고회전에서 토크저하가 거의 발생하지 않게 설계해야만 가능한 회전수가 됩니다.
이 엔진이 만약에 2.0리터 엔진과 동일한 회전수인 4000rpm에서 15.5kgm라는 최대토크를 내고 170마력을
8000rpm에서 낸다고 하면.. 이 엔진의 토크곡선은 세계최고의 토크곡선을 가지는 엔진이 될것입니다.
4000 ~ 8000 rpm 까지 거의 평평한 토크곡선을 가져야하는데...
현재 엔진의 설계기술상 이런 휘발유엔진은 불가능합니다. 필수불가결하게 최대토크점을 지나고 나면 토
크가 떨어지게 되므로.. 8000rpm에서 저런 토크를 내려면 이차의 최대토크는 약 6000rpm 근방에 위치하게
될수밖에 없지요. 따라서 저회전 영역 2000 ~ 3000rpm에서는 10kgm 이 약간넘는 토크밖에 발휘하지 못하
게 되므로... 비교대상에 올라온 2.0 엔진이 최대토크를 내는 4000rpm 구간에서는 108마력 근방을 사용할
때 1.6리터 170마력엔진은 대충 70여 마력밖에 사용하지 못하게 됩니다.
그러므로 일반인들 측면에서보면 엄청나게 힘이 없는 엔진이 됩니다. 그나마 대부분의 오너들은 4000rpm
까지 엔진을 돌리는것에 대해서 매우인색하고.. 여기에 기어비가 늘어지는 4단 자동변속기까지 조합되면
아주 최악의 상황을 만들어내게 되는것이지요.
각단의 기어비가 상당히 길기 때문에, 초고회전을 돌려서 다음단으로 넘겨받는다고 해도, 쓸만한 추진력
을 내기한참전으로 엔진회전수가 떨어져서 가속이 영 더디게 됩니다. 그러다가 회전수가 상승하면 다시
추진력이 나오고... 4단 자동변속기가 가지고 있는 한계이지요.
그렇다고 해서 5단 또는 6단 자동변속기를 넣을수도 없구요... (제작단가도 문제가 되고 변속기 덩치도
문제가 되기 때문입니다) 이러한 뒷배경을 전혀 모른채 무조건 세금싸고, 1.6이니깐 연비도 좋을것이고
게다가 최고출력도 무려 25마력이나 높기때문에 이러한 평범한 생각을 가지고 1.6리터 170마력 엔진이
들어간 차를 사게되면, 현실정과 너무 동떨어진 특성때문에 막연한 기대로 구입한 사람들은 외면하기 딱
이지요.
오히려 제가생각할때 대중성측면에서 아주 바람직한 엔진들은 최고출력은 낮지만 저회전에서 큰토크가
나오고 토크곡선이 최대한 평평한 엔진입니다. 예를들면 3000rpm 에서 최대토크가 나오고 4000rpm까지
큰 토크하강폭이 없이 유지되는 엔진이지요.. 이렇게 엔진을 설계하면 최대마력수는 2리터 엔진인경우
에 120마력/5500rpm 정도밖에 되지 못합니다.
이런상태로 다른차들과 상대하려면 이미 최대마력수에서 게임이 안되므로 결국 몰락하게 되기 때문에 광
고효과를 극대화하기 위해서 결국 최대토크는 4000rpm 이후에 세팅하고 최대마력수를 6000rpm 근방에서
140마력정도가 나오게 설계하게 되지요.
운전의 패턴에 따라서 앞에 말한 엔진이 좋은사람이 있고, 후자의 엔진이 좋은 사람들이 있지만, 일반적
으로 전자의 엔진특성이 운전자에게 편안하게 그리고 부드럽게 어필할수 있는 엔진입니다. 최고출력은
낮지만 운전하는 느낌이 좋은 엔진들이지요.
실제로 제가 여러차들을 시승할때마다 가장 중요하게 보는것이 엔진의 반응성입니다. 엔진과 가속페달이
얼마나 착착 손발이 잘 맞게 움직여주는지를 아주 중요한 포인트로 생각하지요. 예를들어 엔진에서 지금
30% 정도의 출력을 사용하다가 가속페달에 미세하게 힘이들어갈때 얼마나 엔진이 그 차이를 따라오는지
3% 정도씩 출력을 올릴때 착착반응하는 엔진이 실제로는 아주 좋은 엔진이지요.
반대로 3% 정도의 미세조정에는 미동도 없다가 10%정도 밟았을때서야 반응하는 엔진은 좋은 점수를 받을
수가 없습니다. 마력수가 낮더라도, 반응성이 좋고 회전질감이 매끄러운 엔진이 있는반면에.. 반대로
마력수는 높지만 반응성은 약간 떨어지고 회전질감이 거친엔진들도 있습니다. 이러한 엔진들이라 할지라
도 변속기의 기어비의 설정과 타이어의 직경등이 차의 동력특성을 아주 크게 좌지우지 합니다.
동력성능을 평가할때 엔진마력수와 토크는 평가척도의 큰 비중을 차지하는 부분이지만, 마력수와 토크로
동력성능 전체를 평가할수는 없습니다.
자동차 광고를 위한 브로셔를 보면 항상 강조하는것이 최대출력 / 최대토크 입니다. 대부분의 사람들은
이 수치를 가지고 엔진의 성능을 가늠하여, 타차종과 비교하는 척도로 씁니다. 아주 절대적이지요. 게다
가 자동차를 튜닝하는 사람들은 더더욱 이 수치에 민감합니다.
내차는 몇마력... 니차는 몇마력... 마력수가 높으니깐 막연히 무조건 잘나갈것이다. 전체적인 밸런스는
고려대상에 들어오지도 못하고.. 오직 마력수에만 목숨을 걸정도로 마력수에 절대적인 신뢰를 가지고 있
습니다. 그러다보니 항상 광고하는 제작사입장에서도 마력수를 강하게 어필해야하고, 높은 마력수는 곧장
동급타사 차종과의 비교대상에 들어오게되며, 결국 판매량에 지대한 영향을 미치게 됩니다.
하지만, 자동차란것이 항상 엔진출력을 100% 사용하는 경우는 레이서들을 제외하면 극히 드물고 심지어
는 폐차할때까지도 자신의 차의 100% 출력을 한번도 경험하지 못하는 사람도 많습니다. 오히려 출력면에
서 보면 30% 정도의 출력을 사용하다가 50% 정도로 출력을 서서히 올리거나 하는 경우가 더더욱 많지요.
이런경우에 가속력은 최대출력과는 거의 상관관계가없고.. 전적으로 배기량에 기인하는 토크에 깊은 연
관성을 가지게 됩니다. 따라서 "배기량이 깡패"라는 말은 전설적으로 엔진출력측면으로 보면 바이블과
같은 이야기가 됩니다.
국산 1.6리터급 배기량에 최대출력이 170마력이 나오는 엔진이 있다고 가정을 하게되면, 최대출력이 어
떤식으로 얻어지는지에 대해서 잘 모르는 소비자의 입장에서는 엄청나게 좋은 엔진이라고 생각하기 마련
입니다. 오히려 평범한 세단에 장착된 2.0리터 145마력짜리 엔진보다 무려 25마력이나 높으니, 월등히
가속성능이 좋을것이라는 착각에 빠지게 되지요.
소배기량에 최대출력이 높은 엔진은 그 특성이 아주 독특합니다. 좀더 풀어말하면 매우 신경질적이고 날
카로운 엔진이라고 할수도 있고, 드라이버의 스피드에 대한 욕구를 더더욱 강하게 분출하게 하는 엔진이
라고도 할수가 있습니다. 이런 엔진은 무작정 좋은 엔진은 아닙니다.
일반 세단에 사용되면, 때에 따라서는 아주 한심한 엔진이 될수도 있고, 스포츠성을 살린 쿠페에 사용되
면 극찬받는 엔진이 될수도 있습니다. 이유는 다음과 같습니다. 이런 소배기량 고출력 엔진들은 저회전에
서는 추진력이 영 신통치 않습니다. 더더욱 일반인들이 자주 사용하는 2000~3000 rpm 구간에서는 아주
짜증날만큼 신통치 않은 가속력을 보여줄수밖에 없습니다.
게다가 최근들어 자동변속기의 엄청난 보급율로 인해서 반응성이 느리고 각단의 기어비가 아주 넓게되어
있는 4단자동변속기와 매칭되면, 아무리 자동차 잡지의 시승기에서 극찬한다고 하더라도, 대중성측면에
서는 버림받는 엔진이 되는것은 식은죽먹기입니다.
"최고출력 = 비례상수 * 최대회전수 * 그회전수에서의 토크" 라는 공식으로 얻어지게 됩니다. 여기서 주
목해야할 것이 바로 토크입니다. 자동차의 토크는 어쩔수없이 엔진의 배기량에 의해서 결정됩니다. 과급
을 하지 않고는 2.0 엔진에서 40kgm 같은 토크수치를 만들어 낼수가 없습니다.
이해를 돕기위해서 아주 평범하게 말하자면... 최대토크수치는 그 엔진의 배기량 / 100 정도의 수치밖에
나오질 못합니다. 그나마 이정도 수치만 나와주면 엄청나게 잘 조율되고 잘 다듬어진 엔진입니다.
대부분은 이 수치조차도 안나오게 되지요. 예를 들면 1.6리터 휘발유 엔진의 최대토크는 15kgm 근방입니
다. 1600 / 100 = 16 이지만 그보다도 못한 수치가 나오지요.
2.0리터 휘발유엔진의 최대토크는 20kgm를 넘기지 못합니다. 대부분 18.XX kgm 정도의 토크만을 냅니다.
그나마 이것도 엔진의 흡배기 효율이 가장 좋아지는 회전수영역에서 나오는 수치이고, 최고출력을 위한
고회전영역으로 들어가면 들어갈수록 흡배기 효율이 떨어지게 되어 토크수치는 더더욱 떨어지게 됩니다.
따라서 1.6리터로 170마력을 낸다고 해도, 그 엔진이 내는 토크는 16kgm 미만의 수치이고, 이런 낮은
수치로 높은 출력을 내기위해서는 어쩔수없이 저회전영역을 포기한채...초고회전으로 엔진을 돌려야만
170마력이라는 수치를 달성할수가 있게 되는것이지요. 초고회전이라고 하면 약 8000rpm 근방까지 회전
시켜야만 얻어지는 수치일것입니다.
물론, 항상 초고회전영역에서 신나게 회전하면서 최대출력을 펑펑내는 레이싱의 세계에서라면 아주 환영
할만한 엔진이지만, 일반적인 운전패턴에서는 환영하지 못할엔진이지요.
제작사에서 엔진의 최대출력을 측정할 때는 드로틀벨브를 최대한 열고, 엔진 다이나모미터에 걸어서 출력
을 측정합니다. 다이나모미터는 엔진의 회전수를 원하는 회전수로 조정할 수 있는 기능이 있습니다. 목
표 rpm을 세트하면 그 rpm이 나오도록 부하량을 자동으로 조절하게 됩니다. 제작사에서 사용하는 다이나
모미터는 측정은 최종출력단인 휠에서 하지 않고 대부분 플라이휠에서 하게 됩니다.
즉, 동력계손실은 언급을 하지 않겠다는것이지요. 다이나모미터 세팅을 바꿔가면서 각 rpm에서 나오는 출
력을 비교해서 가장 높은 출력이 나오는 rpm을 광고에 사용합니다. 혹시 자동차 카탈로그에서 rpm에 따른
출력 그래프가 실려 있는 것을 보셨을 것입니다. 그 그래프가 다이나모미터 시험의 결과물입니다.
2.0 리터 145마력짜리 엔진이 최대토크를 4000rpm 에서 19kgm를 내고, 145마력을 6000rpm에서 만든다면
이 엔진은 4000rpm에서 108마력 정도를 냅니다. 물론 6000rpm에서는 145마력을 내겠지요. 6000rpm에서의
토크는 토크저하가 발생하여 약 16.9kgm 정도의 토크밖에 내지 못하게 됩니다.
반대로 1.6리터 170마력 짜리 엔진은 최고출력을 8000rpm에서 발휘한다면, 이때의 토크는 14.8kgm 정도를
내야만 가능합니다. 8000rpm에서 1.6리터 엔진이 14.8kg을 내려면 엄청난 기술력이 필요하거니와, 앞서
말씀드린대로 1.6리터 엔진이 내는 최대토크라고 해봐야 약 15.5kgm 정도라고 가정할때 8000rpm이라는
초 고회전에서 토크저하가 거의 발생하지 않게 설계해야만 가능한 회전수가 됩니다.
이 엔진이 만약에 2.0리터 엔진과 동일한 회전수인 4000rpm에서 15.5kgm라는 최대토크를 내고 170마력을
8000rpm에서 낸다고 하면.. 이 엔진의 토크곡선은 세계최고의 토크곡선을 가지는 엔진이 될것입니다.
4000 ~ 8000 rpm 까지 거의 평평한 토크곡선을 가져야하는데...
현재 엔진의 설계기술상 이런 휘발유엔진은 불가능합니다. 필수불가결하게 최대토크점을 지나고 나면 토
크가 떨어지게 되므로.. 8000rpm에서 저런 토크를 내려면 이차의 최대토크는 약 6000rpm 근방에 위치하게
될수밖에 없지요. 따라서 저회전 영역 2000 ~ 3000rpm에서는 10kgm 이 약간넘는 토크밖에 발휘하지 못하
게 되므로... 비교대상에 올라온 2.0 엔진이 최대토크를 내는 4000rpm 구간에서는 108마력 근방을 사용할
때 1.6리터 170마력엔진은 대충 70여 마력밖에 사용하지 못하게 됩니다.
그러므로 일반인들 측면에서보면 엄청나게 힘이 없는 엔진이 됩니다. 그나마 대부분의 오너들은 4000rpm
까지 엔진을 돌리는것에 대해서 매우인색하고.. 여기에 기어비가 늘어지는 4단 자동변속기까지 조합되면
아주 최악의 상황을 만들어내게 되는것이지요.
각단의 기어비가 상당히 길기 때문에, 초고회전을 돌려서 다음단으로 넘겨받는다고 해도, 쓸만한 추진력
을 내기한참전으로 엔진회전수가 떨어져서 가속이 영 더디게 됩니다. 그러다가 회전수가 상승하면 다시
추진력이 나오고... 4단 자동변속기가 가지고 있는 한계이지요.
그렇다고 해서 5단 또는 6단 자동변속기를 넣을수도 없구요... (제작단가도 문제가 되고 변속기 덩치도
문제가 되기 때문입니다) 이러한 뒷배경을 전혀 모른채 무조건 세금싸고, 1.6이니깐 연비도 좋을것이고
게다가 최고출력도 무려 25마력이나 높기때문에 이러한 평범한 생각을 가지고 1.6리터 170마력 엔진이
들어간 차를 사게되면, 현실정과 너무 동떨어진 특성때문에 막연한 기대로 구입한 사람들은 외면하기 딱
이지요.
오히려 제가생각할때 대중성측면에서 아주 바람직한 엔진들은 최고출력은 낮지만 저회전에서 큰토크가
나오고 토크곡선이 최대한 평평한 엔진입니다. 예를들면 3000rpm 에서 최대토크가 나오고 4000rpm까지
큰 토크하강폭이 없이 유지되는 엔진이지요.. 이렇게 엔진을 설계하면 최대마력수는 2리터 엔진인경우
에 120마력/5500rpm 정도밖에 되지 못합니다.
이런상태로 다른차들과 상대하려면 이미 최대마력수에서 게임이 안되므로 결국 몰락하게 되기 때문에 광
고효과를 극대화하기 위해서 결국 최대토크는 4000rpm 이후에 세팅하고 최대마력수를 6000rpm 근방에서
140마력정도가 나오게 설계하게 되지요.
운전의 패턴에 따라서 앞에 말한 엔진이 좋은사람이 있고, 후자의 엔진이 좋은 사람들이 있지만, 일반적
으로 전자의 엔진특성이 운전자에게 편안하게 그리고 부드럽게 어필할수 있는 엔진입니다. 최고출력은
낮지만 운전하는 느낌이 좋은 엔진들이지요.
실제로 제가 여러차들을 시승할때마다 가장 중요하게 보는것이 엔진의 반응성입니다. 엔진과 가속페달이
얼마나 착착 손발이 잘 맞게 움직여주는지를 아주 중요한 포인트로 생각하지요. 예를들어 엔진에서 지금
30% 정도의 출력을 사용하다가 가속페달에 미세하게 힘이들어갈때 얼마나 엔진이 그 차이를 따라오는지
3% 정도씩 출력을 올릴때 착착반응하는 엔진이 실제로는 아주 좋은 엔진이지요.
반대로 3% 정도의 미세조정에는 미동도 없다가 10%정도 밟았을때서야 반응하는 엔진은 좋은 점수를 받을
수가 없습니다. 마력수가 낮더라도, 반응성이 좋고 회전질감이 매끄러운 엔진이 있는반면에.. 반대로
마력수는 높지만 반응성은 약간 떨어지고 회전질감이 거친엔진들도 있습니다. 이러한 엔진들이라 할지라
도 변속기의 기어비의 설정과 타이어의 직경등이 차의 동력특성을 아주 크게 좌지우지 합니다.
동력성능을 평가할때 엔진마력수와 토크는 평가척도의 큰 비중을 차지하는 부분이지만, 마력수와 토크로
동력성능 전체를 평가할수는 없습니다.
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