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글 조길현
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우선 배기량은 엔진의 사이즈를 말하는데, 엔진의 전체크기를 말하는 것이 아니라 실린더의 용적을 말하는 것이다. 실린더의 용적은 보어×스트로크 사이즈로 결정되며, 같은 배기량의 차라고 해도 보어와 스트로크의 사이즈가 다르기 때문에 성격이 다른 엔진이 될 수 있다.
4기통 2000cc엔진의 경우, 각 기통의 내경 사이즈가 500cc가 되고 각 기통의 보어×스트로크가 500cc라는 말이 된다. 이때 같은 500cc의 기통이라고 해도 어떤 엔진은 보어가 크고 대신 스트로크가 작을 수 있고, 반대로 보어가 작고 스트로크가 클 수도 있으며 보어와 스트로크가 비슷하게 중간인 엔진도 있게 된다. 이 엔진들을 각각 숏스트로크, 롱스트로크, 스퀘어 타입이라고 한다.
숏스트로크 엔진은 스트로크의 길이가 짧기 때문에 고회전에 유리하지만, 중저속에서는 피스톤 운동에 관성이 작아서 제대로 힘이 나오지 않는다.
롱스트로크 엔진은 중저속에서 피스톤 운동의관성이 크기 때문에 힘이 효율이 좋지만 고속에서는 스트로크가 길어서 저항으로 인해 손실이 커지게 된다.
스퀘어 타입은 이 중간형으로, 좋게 보면 두 가지 장점을 모두 가지고 있지만 나쁘게 보면 두 가지의 단점을 모두 가지고 있다고도 볼 수 있는 애매한 타입이다.
다음으로 마력이라는 것은 일의 양을 말하는 것으로 토크와는 다르다. 토크는 힘 자체를 얘기하는 것이고, 마력은 그 힘으로 할 수 있는 일의 양을 말한다. 굳이 단위로 환산해 보면 1마력은 735.5W이다. 이것은 735.5N의 힘을 1m작용시키는 것으로 735.5N /9.806(중력가속도) = 75kg이 된다. 즉 75kg의 물체를 1초에 1미터 지상에서 들어 올리는 힘이 바로 1마력인 것이다.
자동차 엔진에는 토크와 마력이라는 두 가지 단위가 사용되고 있는데, 마력은 위에 설명했듯이 일의 양을 말하고 토크는 엔진 회전력을 말한다. 말하자면 토크가 좋은 차는 엔진회전력 자체는 높지만 마력이 높으려면 엔진 회전수가 높아야 하고, 짧은 시간에 더 많은 회전을 할 수 있다면 마력이 높아진다. 같은 시간에 더 많은 일을 하게 되기 때문으로, 토크가 높은 차는 회전력 그 자체가 높다는 뜻으로 힘이 좋다는 말과 같은 뜻이 된다.
예를 들면 디젤차와 같은 경우는 토크는 높지만 마력은 낮으며, 가솔린차는 토크는 낮지만 마력은 높다. 즉 엔진을 회전시키는 힘 자체는 디젤차가 높지만(토크가 높음), 엔진의 회전수는 가솔린차가 높아서 속도가 빠르게 되고 결과적으로 엔진이 하는 일의 총량은 가솔린차가 높은 것이다.
그리고 마력이 가장 높게 나오는 영역을 최대 출력 시점이라고 하는데, 엔진의 형식이나 여러 가지 세팅에 따라서 최고마력이 나오는 시점이 달라진다.
예를 들어 어떤 엔진의 최고출력이 100마력/6000rpm이라면 그 엔진은 6000rpm에서 가장 단위 시간당 많은 일을 할 수 있는 엔진이라는 것이고, 최대토크가 13kg.m/3000rpm이라면 3000rpm에서 가장 큰 회전력을 내는 엔진이라는 말이다.
토크가 너무 높은 rpm에서부터 나오면 낮은 rpm에서 회전력을 얻지 못해 운전하기가 힘든 차가 되므로 낮은 rpm에서부터 높은 회전력을 얻을 수 있는 엔진을 만드는 것이 유리하다.
또한 최고출력이라는 것은 ‘몇 단에서 나온다’라는 것은 없다. 이것은 단지 엔진의 회전수에 따라 나오는 것이고, 기어 단수에 따른 힘과 출력은 제원상의 마력과 달리 휠파워라고 한다.
휠파워는 엔진에서 나온 힘이 동력전달계통을 거쳐서 타이어로 지면에 전달되어 최종적으로 나타나는 파워를 말하는 것이다. 위에 설명한 토크와 마력을 이해했다면 알겠지만 휠파워에서는 토크는 저단일수록 높고, 휠마력은 고단일수록 높다. 즉 높은 고바위를 여러 사람을 태우고 올라가는 힘 그 자체는 저단이 높지만, 같은 시간에 더 멀리 이동하는 일의 총량은 고단이 더 높다는 것을 생각하면 된다.
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