스크랩 [할리공부-67] 배압(Back Pressure)에 대한 이해

[펀치]

더할리 클럽의 펀치입니다.

이 글에 등장하는 모든 자료는

제가 구글과 유튜브를 검색해서

모은 내용을 정리한 것인데,

바이크 구조나 정비 쪽으로는

거의 문외한이라 내용 중

잘못된 부분이 있을 수 있으니

지적해 주시면 반영하겠습니다.

자료를 정리하면서 자가 정비의 달인

흥달님의 도움을 많이 받았습니다.

깊이 감사드립니다.

---

 배압이란 무엇인가? 

배기 시스템에 대해 이야기할 때

'배압'이란 단어를 들어봤을 겁니다.

배압(back pressure, 背壓)이란

액체나 중기가 관을 통해 배출될 때

유체가 흐르는 방향과 반대 방향으로

작용하는 저항 압력을 말하는데,

유체의 진행 방향과 역방향으로 압력이

발생하므로 '역압'이라고도 합니다. 

쉽게 예를 들자면, 씽크대에서

물을 내릴 때 하부 배관의 구부러진

곳에서 역방향의 저항이 발생하면서

물이 일단 멈췄다가 서서히 내려가는

현상이 배압의 증거입니다.

배관의 구부러진 형태

바이크의 배기 시스템에서는

배기가스가 배기 파이프의 굴곡,

구경의 변화, 촉매, 배플 등의

장애물 등에 의해 배기가스의 흐름이

방해를 받으면 배압이 생기고,

이것이 엔진 출력에 영향을 줍니다.

그래서 배기 시스템의 튜닝에서

배압의 관리가 중요한 것입니다.

 유체의 흐름 

유체의 흐름에 대한 원리를

그림을 보면서 알아보겠습니다.

 넓이와 속도 

모든 유체는 넓은 곳을 지날 때는

속도가 느려지고, 반대로

좁은 곳을 지날 때는 빨라집니다.

(베르누이의 법칙)

통로의 넓이와 유체의 이동속도

 터뷸런스 현상 

그리고 폭이 넓어지면 압력이

줄어들기 때문에 유체가 직선으로

흐르지 못하고 이리저리 와류 하는

터뷸런스 현상이 발생합니다.

넓은 곳에서의 터뷸런스

 저항과 변화 

또 넓은 곳을 느리게 지나던 유체가

좁은 곳에 도달하면 저항을 받으면서

반대 방향으로 작용하는 힘이 생깁니다.

혹은 장애물을 만나거나 굴곡진 곳을

지날 때도 유체의 흐름에 저항하는

반대의 힘이 나타납니다.

통로 폭의 변화

이렇게 반대방향으로 작용하는 힘을

'배압'이라 부르는 것입니다.

 압력과 이동방향 

모든 유체는 압력이 높은 곳에서

낮은 곳으로 이동하는 특징이 있습니다.

배기 파이프 안에서 배기가스가

촉매나 배플 등의 장애물을 만나거나,

파이프가 휘어지는 굴곡 지점에 오면

저항이 생기면서 압력이 높아집니다.

특정 지점에서 압력이 높아지면

유체의 흐름에 변화가 생기면서

반대 방향으로 움직이게 됩니다.

이렇게 되면 앞에서 뒤로 흘러가야 할

배기가스의 흐름이 반대로 뒤집히는

'역류 현상'이 발생합니다. 

아래 그림에서 보듯이, 길이가 같은

두 개의 파이프에서 하나는 직선이고,

하나는 굴곡이나 구경의 변화가 있다면

배압의 영향으로 2번 파이프에서의

배기가스 배출 속도가 훨씬 느려집니다.

파이프 모양의 설계 차이

배기 파이프의 굴곡과 구경의 변화가

많은 순정 배기 파이프를

일자로 뻗은 풀 배기 시스템으로 바꾸면

배압이 줄어드는 것도 같은 이치입니다.

스트레이트 풀 배기 시스템

 이상적인 배기 시스템 

배기가스가 잘 배출되려면 파이프의

구경이 크거나, 유속이 빠르거나,

밴대 방향의 배압이 없어야 합니다.

하지만 바이크의 배기 시스템에서

구경이 큰 곳을 지나던 배기가스가

구경이 작은 곳에 오면 필연적으로

배압이 생기기 마련입니다.

또한 배기 파이프 안에 들어 있는

촉매나 배플 등의 장애물을 만나도

흐름이 달라지면서 배압이 생깁니다.

뿐만 아니라 파이프를 휘게 설계한

굴곡 지점에서도 배압이 만들어집니다.

배압이 만들어지는 지점

이처럼 엔진 배기가스의 흐름은
배기 시스템의 구조, 모양, 굵기에

따라 달라지는 압력에 영향을 받고,

이것이 엔진 성능에 영향에도 미칩니다.

따라서 가스의 배출을 방해하는

배압을 최소화하면서 동시에

유속을 빠르게 하는 것이

가장 이상적인 배기 시스템입니다.

---

[Stealth]

투어링 7:3 머플러를 5:5 로 바꾸게면 바로 이렇게 배압이 달라지면서 두 실린더의 박자가 더 또렷해지지요. 대신 초기설계된 배압을 바꾸면서 실린더 셋팅이 달라지면서 열문제가발생합니다 1450cc이전은 거의 달라짐이 없지만, 그 이후 엔진들은 무리가 온다고 해외컬럼에 많이 나오지요..

[펀치]

네, 자도 그렇게 들어서 알고 있습니다.^^

[호무호무]

드랙파이프가 제일 이상적인 배기 시스템이었군요 ^^

[Stealth]

아. 그건아니고요.이상적일때 그렇구요.
현실은 흡기압.배기압. 이에 맞는 정확한 연료분사 및 타이밍가 이루어져야 좋은 시스템입니다.

[로드킹황인섭]

좋은정보 잘배워 봄니다

[죤맥클레인]

열 공~~~

[커널]

그래서 마지막 튜닝은 순정이군요? 좋은 정보 고맙습니다.

[Tree frog]

여러가지 사운드를 들을 수 있게 소프트웨어로 나오면 좋겠네요. 머플은 순정이지만 사운드는 선택....