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안녕하십니까? 임백두라고 합니다. 호기심 천국 = 임백두인 제가 바이크를 즐겨 타는데 의문을 가지게 된 일이 있습니다. 왜 주유소에서 막 휘발유를 주유하고 나오면 바이크가 부드러워지고 출력이 높아지는 느낌이 드는 것일까?? 바로 본론에 들어가겠습니다. 결론부터 말씀 드리면 1. 휘발유의 온도차에 의한 옥탄가 증가 2. 무게 상승으로 인한 충격흡수 능력의 효율성 증가 사실 저는 처음에는 2번의 이유가 있을것이다 라고만 생각을 했습니다. 이것에 대해 조사를 하기위해 어떤 게시판에 글을 올렸었는데 댓글에 "온도가 낮아서 옥탄가가 증가해서 그런것이다"라는 말이 나와서 1번 항목도 넣었습니다. 기존에 알고 계셨던 분들에게는 별일 아니라고 생각하시겠지만 저는 새로운 사실을 알게 되어 너무 기뻤고 이것에 대해 자세히 조사를 해보게 되었습니다. 1. 휘발유의 온도차에 의한 옥탄가 증가 - 옥탄가란 무엇인가? 옥탄가또는 옥테인가는 휘발유의 노킹 정도를 측정하는 값으로, 원래 2,2,4-트라이메틸펜테인(속칭 아이소옥테인)을 100, n-헵테인을 0으로 하여 휘발유의 안티노킹 정도와 두 탄화수소의 혼합물의 노킹정도가 같을때, 트라이메틸펜테인의 분율을 퍼센트로 한 값이다.(후략)-출처 위키백과
- 노킹은 무엇인가? 가솔린엔진은 피스톤으로 가스를 압축해서 피스톤이 상사점을 지나 내려오는 시점에서 점화가 되면 그 폭팔의 힘으로 피스톤이 내려가고 그것이 크랭크 축을 돌려서 돌아가는 힘을 얻는 방식의 엔진입니다. 하지만 피스톤이 상사점에 올라가기도 전에 가스가 폭팔을 하게 되면서 노크하는 소리가 들린다해서 노킹현상이라말합니다. 노킹현상의 원인은 압축시 온도가 너무 높거나 압력이 너무 세거나 점화플러그의 온도가 높아서 자연발화하는데 원인이 있습니다. 여기서 요점은 온도가 높을수록 자연발화 할 확률이 높다는 점입니다. 그래서 주유소에서 바로 기름을 넣으면(대체적으로 열심히 달린 바이크의 연료탱크의 온도보다 낮음) 휘발유가 차갑기때문에 노킹현상이 줄어서 엔진의 출력이 높아지거나 부드러워 질수 있다는 점입니다. 비슷한 예로 열심히 달린 바이크를 세차하고나면 좀더 느낌이 부드러워질때의 이유과 비슷합니다.
(여담으로 고급휘발유와 일반 휘발유 노킹에 대한 고찰이 있지만 얘기가 길어지니 여기선 생략하도록 하겠습니다.) 2. 무게 상승으로 인한 충격흡수 능력의 효율성 증가 첫번째 이유는 화학적으로 접근을 해봤고 두번째는 물리적으로 접근을 해보겠습니다. 연료탱크의 기름을 넣으면 기름의 무게때문에 앞쇼바의 성능이 증가(?)하게 됩니다. 이제 그 이유를 설명할 차례입니다. 먼저 바이크의 앞쇼바는 크게 정립식과 도립식이 있습니다.
먼저 정립식 포크입니다. 가는 부분이 위로 가있고 두꺼운 부분이 아래로 가있습니다. 이것은 도립식 포크입니다. 정립식과 반대로 가는부분이 아래에 있고 두꺼운 부분이 위에 있습니다. 간지는 둘째로 하고 어떤것이 충격을 흡수하는데 더 좋을까요? 대부분 아시겠지만 도립식이 더 비싸고 충격흡수도 더 잘됩니다. 그 이유는?? 가는튜브(이너튜브)가 더 가볍기 때문입니다. 똑같은 바이크라고 가정하고 정립식은 타이어-휠-아웃튜브++++++++스프링+++++++++이너튜브-핸들-바디 도립식은 타이어-휠-이너튜브++++++++스프링+++++++++아웃튜브-핸들-바디 무게는 타이어-휠-아웃튜브 > 타이어-휠-이너튜브 이므로 도립식의 타이어 휠부분이 가볍습니다. 쇼바는 울퉁불퉁한 노면을 만났을때 스프링에 의해 충격을 흡수하는데 스프링의 힘이 같다고 가정하면 스프링을 경계로 바퀴부분의 무게가 가벼울수록 바디쪽이 무거울 수록 충격흡수가 더 잘됩니다. F=ma (출처:뉴턴) 쇼바의 윗부분이 바디에 연결되기 때문에 튜브의 윗부분이 바이크 구조상 좀 깁니다. 그래서 정립식은 이너튜브가 길고 도립식은 아웃튜브가 길어서 전체적인 무게는 도립식이 더 무겁습니다. 하지만 바퀴를 최대한 가볍게 해야지 충격흡수의 능력이 뛰어나므로 전체적인 무게를 늘림에도 불과하고 충격흡수가 잘되는 도립식을 씁니다. 여기서 결론이 나옵니다. 바퀴가 가벼울수록 충격흡수가 잘 된다면 상대적으로 바디가 무거워도 충격흡수가 더 잘된다는 겁니다. F=ma(이 식을 적용해서 풀어드리기엔 말이 너무 길어집니다.) (그리고 정립식과 도립식의 내부 구조역시 자세히 모르기때문에 생략하도록하겠습니다) 그래서!!!! 이해를 더 돕기 위해 시뮬레이션을 해봤습니다. ㅎㅎㅎ 시뮬레이션을 하기 위해 수백만원짜리 소프트웨어를 사용하기가 어렵기 때문에 이 글을 읽어보는 독자들도 쉽게 해볼수 있는 "Algodoo"라는 소프트웨어를 써보겠습니다. 이 소프트웨어를 한마디로 정의하자면 2D 물리엔진 장난감 이라고 소개하고 싶습니다. 사이트 주소는 http://www.algodoo.com/ 이고 시간제한 무료버젼을 다운받아서 지금 부터 제가 하는것을 똑같이 따라해보실수 있습니다. PC는 기본이고 맥버젼과 아이패드 버젼도 있습니다. 이 프로그램 깔고 다른 사람이 만든것만 다운받으면서 돌려보면 삼라만상이 움직이는 원리도 파악하고 교육상에도 굉장히 좋습니다. 처음 이 프로그램을 접했을때 거의 10시간을 붙잡고 논 기억도 있습니다. ㅋㅋ 자 이제 가보겠습니다. 첫화면입니다. 아마 새로 까신분들과 모양이 다를겁니다. 왼쪽 상단에 지구가 들어있는 폴더를 누르면 인터넷에서 제3자가 올려놓은 파일을 다운받아서 실행해볼수도 있습니다. 검색어에 "bike"라고 누르면 첫번째에 혼다 CRF230이 나옵니다. 플레이를 누릅니다. 그럼 다운을 받고 위와 같은 화면이 나옵니다. 오~~ 위에 보니까 앞뒤쇼바의 세팅값을 조절할수 있는 옵션창이 나오네요...그대로 둡니다. 아래쪽 가운데에 있는 플레이버튼을 눌러봅니다. 그러면 오토바이가 울퉁불퉁한 면을 따라 갑니다. 자 이제부터 실험을 시작해 봅시다 먼저 바이크가 얼마나 흔들리는지를 파악하기위해 트레이서를 설치합니다. 설치위치는 핸들 바로 아래쪽에 설치합니다. 색깔은 파란색으로 하고 옵션에서 "궤적이 지워지는 시간"을 길게 해 놉니다. 크기는 적당히 하시구요 연료탱크 있는 부분의 무게를 확인합니다. 초기값은 1.7kg정도 되어 있었는데 1.5로 일단 맞추고 플레이 해봅니다. 플레이 버튼을 누르면 바이크의 궤적이 생깁니다. 나중에 비교를 하기 위해 스샷을 찍어둡니다. 플레이 버튼 왼쪽에 보시면 뒤로가기 버튼이 있는데 뒤로가기해서 다른 옵션은 만지지 말고 트레이서 색을 빨간색으로 바꿉니다. 그리고 연료탱크를 클릭해서 18kg정도로 합니다.(비교를 하기 위해 좀 무겁게 해봤습니다. ㅋ) 다시 플레이버튼을 누르면 궤적이 생깁니다. 1~5까지 디테일하게 스샷을 찍고 이제 비교를 해봅니다. 사진은 포토샵으로 합성한겁니다. 파란색은 1.5kg 빨간색은 18kg 투명도를 50%주고 격자기준으로 겹쳐봤습니다. 1번 처음에 바이크가 약간 떠 있어서 무거운 빨간색이 땅에 떨어질때 좀더 가라앉습니다.(실제로는 땅위에서 출발하니까 위 그림과는 좀 다르겠죠?) 2번 여기가 중요합니다. 약간의 요철을 만나 바이크가 약간 위로 튕기지만 파란색이 좀더 많이 튑니다. 빨간색은 좀 덜 튑니다. (물론 빨간색이 무게가 더 나가기 때문에 아래쪽에 있지만 여기서는 높낮이의 문제가 아니라 변화량의 문제입니다. 우리가 바이크를 탈때 쇼바가 좋다 나쁘다의 차이는 얼마나 위아래로 덜 움직이는가가 중요합니다. 그래서 무거운 빨간색이 변화량이 적기에 충격흡수가 더 잘된다는 것을 뜻합니다.) 3번 약간 높은경사를 만났습니다. 파란색은 바로 꺾이지만 빨간색은 약간 완만하게 꺾입니다. 그만큼 변화량이 적다는 뜻입니다. 4번 점프한 궤적은 비슷하네요.... 5번 마지막 착지 그림입니다. 빨간색 선이 좀더 흔들림이 적음이 느껴지죠? 끝부분에 빨간색이 높게 올라간 이유는 이부분의 착지가 좀 불안해서 그렇습니다. 그래도 넘어지진 않았네요 ㅎㅎ 결론 바디가 무거울수록 흔들림이 적어져서 충격흡수가 더 잘됩니다. 약간의 부연설명을 드리자면 첫째, 이 시뮬레이터가 실제환경을 100% 대변할순 없지만 각 옵션값이 차이로 최소한 어떻게 변해간다 라는 "방향"은 알수 있습니다. 둘째, CRF230은 연료탱크안에 휘발유 18KG이나 들어가진 않습니다만 차이를 설명하기 위해 좀 많이 넣었습니다.(어차피 공짜인데!!) 셋째, 실제로 바이크에 10리터 정도의 휘발유를 넣었을때 전체 무게에 비해 그리 크지 않아 로보트가 타서 측정하지 않는 이상 사람은 충격흡수가 잘된다는것은 느끼지 못할지도 모릅니다. 하지만 아주 작지만 그에 대한 효과가 있다는 것 자체를 말씀드리고자 합니다. 혹여나 제가 잘못알고 있거나 틀린 정보를 알려드린게 있다면 과감히 지적해주시기 바랍니다. 이상 궁금한것은 절대 못참는 임백두였습니다. (^.^) |
출처: 세상을 제어하라!! 원문보기 글쓴이: 임백두
첫댓글 게시판 성격에 맞지 않으면 옮겨주세요~
저 이거 항상 재주유 직후 느꼈던 점인데, 느낌상으로만 그랬던게 아니었네요 ㅎ
와~! 잘 보았습니다 ^^ㅋ 대단하시네요 ㅎㅎㅎ
감사합니다 ^^;
감사합니다
전 이런걸 느낄젙도의 감각이 부러울 따름입니다.....ㄷㄷㄷ
옥탄가가 온도에 따라 바뀌는게 맞나요?
저도 기름 넣고나면 웬지 잘나가는 느낌이 있었는데 예전에 바이크들은 중력으로 연료계통으로 흘러들어가게끔 하여 주유시 탱크가 꽉 찰 경우 연료의 무게가 누르는 힘이 앵꼬일때보단 클것이고 그렇기에 어느정도 기화기(캬브)의 연료의 압이 상대적으로 약간 증가하고 그로 하여금 실런더에 유입되는 연료의 양이 조금이나마 증가하여 출력이 좋아지나보다... 라고 생각했는데.. 인젝션바이크들을 타면서도 약간 그런느낌이 있어.. 현재는 나도 모르겠다... 라고 생각하고 있음요 ㅋㅋ
저도 옥탄가와 휘발유의 온도의 상관관계에 대해 자세한 내용을 찾아보다 못찾았습니다.
인젝션이든 캬브건 실린더 안에 뿌리는 휘발유는 정확히 기체는 아닙니다. 액체를 분무하는거죠
그래서 그것이 단열압축됐을때 온도가 상승하게 되는데 아무래도 초기 휘발유가 차가울때와 따뜻할때하고
차이가 많이 있을듯 싶습니다.(느낌상 많게는 15도정도요) 그래서 초기온도로 인하여 일어나지 않을 노킹도 일어날수도 있다고 본겁니다.
아 그리고 주유를 하지 않아도 단순히 세차만 했을뿐인데 바이크가 부드러워지는 것을 경험했었는데 이것만봐도 온도의 영향이 있으리라 봅니다. 그게 휘발유의 온도인지 엔진의 온도인지는 정확히는 모르겠지만요 ㅎㅎ
연료펌프안에 레귤레이팅이 되는 시스템이 부착이 되어 있을겁니다. 왜냐하면 필요한 양만 분사를 하고 나머지는 연료탱크로 바이패스시켜버리니까요
만약에 말씀하신데로 연료의 양이 많아 누르는 힘때문에 성능이 좋다면 연료탱크를 완전히 밀폐시켜서 윗부분에 공기압을 넣기만 한다면 출력향상을 항상 느낄수 있을겁니다. 하지만 그런장치가 없는것으로 보아 그 이유는 아닌듯 싶습니다.
저도 무게때문에 한표!ㅎ
출처 뉴턴에서 터졌습니다 ㅋㅋㅋㅋ
임백두님 임팩트있는 포스팅 잘봤습니다:)
스지마 생계형바이크" 입니다 ㅋㅋㅋ
공부글 감사합니다^^
주유하고 나면 순간 허벅지가 쉬원해서 좋았는데..
한표 던집니다. 위의... 너무 고차원적인 스터디에 머리가 지끈했는데 구회성님께 감사드립니다. 시원한게 최고 아니겠습니까? ㅠㅠ
정말 자료 잘만드셨네요
옥탄가 상승보다는 연소실내의 온도를 낮춤으로써 노킹발생률을 낮춰주는 것이 아닐까 싶네요,,,^^;
네 그말이 정확히 맞는것 같습니다 노킹현상이 줄어드는것이요
제가 오래전부터 다루려 했던 내용인데 간단명쾌하게 정리해주셨군요.^^
[공도에서 무거운 바이크가 좋은 이유!]
하나 더 추가하자면 무거운 바이크 쪽이 타이어 그립력도 더 좋아집니다.
그럴듯 하지만 저 시뮬레이션은 비포장 도로이고 저러한 이유로 출력이 상승이 된다면
여기 대부분의 라이더들은 온로드를 달리는데 제시되 예가 적절하지는 않다고 봅니다.
물론 위 이유역시 출력 상승엔 동감합니다.
제의견은 온도가 떨어지면 옥탄가의 상승보다는 혼합기및 연소실로 통과하는 기체의 밀도가 높아집니다.
공기의 밀도가 높아진다는것은 산소량도 많아지고 기화된 연료도 조금 많이 들어간다는 것으로 약간의 가압된상태가 되는것이죠
꼭 기름넣었을때말고도
여름보단 기온이 떨어지는 가을부터 겨울에 바이크 출력이 좀더 높고 고르게 느껴지는 이유이기도 이것때문이라고 알고있습니다.
박수....되게 잘 적으셨네여 글을...
멋집니다. 열정에 박수를!!
우와 엄청나네요 정성에 박수보내드립니다 좋은 정보 잘보고 갑니다
몸으로 느끼는 걸 머리로 보고 갑니다. 감사합니다.
한가지 첨언하자면 "휘발유의 온도차에 의한 옥탄가 증가" 는 엄연히 틀린 말입니다.
옥탄가는 변화하지 않습니다. 수정이 필요할 듯 하네요.
하지만써주신설명은 일리가 있습니다.
차가운 휘발유가 엔진내로 들어가면서 실린더 냉각효과가 커져 노킹현상이 줄어드는 것과 같은 맥락입니다...
이를 charge cooling effect라고 합니다. 한국말로는 "충전냉각효과"정도가 되겠네요.
사실 차지쿨링효과는 더 정확히 말하자면, 가솔린 연료가 기화하면서 실린더를 냉각시키는 효과를 말하는데, 휘발유의 온도가 낮으면 이 차지쿨링효과가 더욱 증대됩니다.
내부온도가 차갑기 때문에 연소상(combustion phase)은 미세하게나마 뒤로 밀리게 되
이에따라 출력자체는 비슷하지만 사이클동안 연소 최고압력이 약간 내려가게 됩니다... 이에 따라 엔진 진동도 줄어들구요..
(일반적으로 엔진 진동은 연소 최고압력, 압력상승률 등에 상관관계가 있다고 알려져 있습니다..)
이에따라 부드럽다고 느끼게 되는것이죠.... 도움되셨길 바랍니다..
내용 감사합니다 ^^
좋은 정보 감사합니다.^^
ㄳ
ㅊㅁ
감사
별말씀을요
아 위에 쓴말을 천만예요 입니다. ^^;
알기쉽게 잘쓰셨네요....^^
자동차 쇽업쇼바를 알아보다가 무거울수록 승차감이 좋을수 밖에 없다라는 것을 배웠습니다.
바이크는 차체무게 대비 연료무게의 비율이 높으니 엥꼬였을때 꽉 채우면 확실히 노면을 부드럽게 탄다고 느껴져요.
그리고 온도에 따라 옥탄가는 변할수 없지만, 밀도는 괜계가 있겠죠.
액체도 온도가 낮으면 밀도가 높아지니 같은 양을 분사해도 연소효율이 높아지고.
공기 온도에 따른 출력차이도 진짜 있습니다ㅎ
좋은 정보 감사히 잘 읽었습니다~