그림보다는 글 위주니까 따분하실 수도 있겠지만 자동차를 좋아하시는 분이라면 한번 정독하시면 도움이 되실겁니다. 

 

 

   

    

사실 저는 자동차 튜닝을 무척 좋아하고 지금까지 탔던 모든 차들을 튜닝해서 탔었습니다.  

 

제가 처음으로 튜닝했던 차가 엘란트라 1.6 이라는 차였는데 2.0 엔진으로 스왑을 했었죠.

당시에 엘란트라에 소나타의 2.0 엔진을 스왑하는 경우는 종종 있었지만 저같은 경우는 일본에서 하이캠이 올라간 2.0 엔진을 구해와서 스왑을 했었습니다.

 

마력이나 토크 같은건 알수도 없었지만 엔진회전수제한을 풀고 8000rpm까지 사용하면서 탔었죠.

당시 엔진에 들어간 캠은 280도가 넘는 캠으로 아이들시에 시동이 꺼지는 것을 방지하기 위해 공회전을 1400rpm으로 셋팅하고 타고 다녔죠.

 

그리고 다음으로 튜닝했던 차는 기아자동차의 콩코드라는 차를 탔었는데 배기량 2리터의 자연흡기 엔진이였지만 2.2리터로 배기량을 올려서 탔었습니다.

 

역시 출력이나 토크같은건 알수없었지만 시속 230km정도는 무난히 나와주었습니다.

지금이야 이정도 속도가 아무것도 아닐지 모르지만 당시로서는 엄청난 속도였습니다. ㅎㅎ

 

그뒤로도 타는 차마다 자연흡기와 과급튠을 해가면서 탔었고 그러던 와중에 퍼포먼스 튜닝을 통해 성능이 얼마나 올라갔는지에 대한 궁금증들이 생기기 시작했죠.

 

그냥 단순히 체감에 의존하던 성능에 대한 데이터를 뭔가 눈으로 확인해 보고 싶어졌던 겁니다.

 

이제 부터 본론으로 들어갈텐데요.

많은 분들이 자동차의 성능을 따질때 가장 먼저 보는것이 바로 스펙상의 최고출력과 최대토크입니다.

 

그럼 먼저 마력이라는 것과 토크라는 것에 대한 개념부터 알고 넘어가야 할텐데요.

의외로 정말 많은 분들이 마력과 토크에 대한 정확한 개념이 없으시더군요.

정확한 개념이 없는것까지는 괜찮지만 오히려 잘못된 개념을 가지고 계시는분들이 무척 많았습니다.

 

그런데 마력과 토크에 대한 개념이 정확하게 잡혀있지 않은 상태에서는 이 포스팅의 내용을 이해하기가 조금 어려울 수 있기 때문에 우선, 마력과 토크에 대한 개념을 간단히 짚고 넘어가도록 하겠습니다.

 

사실 두가지를 설명하려면 복잡한 공식이나 수식이 빠질 수 없는데 그런것들까지 넣으면 어렵고 복잡해지기 때문에 어려운 공식은 빼고 실질적인 예를 들면서 쉽게 설명해 보도록 하겠습니다.

 

 

우선 마력(출력)과 토크에 대한 간단한 정의를 하자면 다음과 같습니다.

 

마력 (출력) : 보통 HP로 표기하며 단위시간동안 하는 일의 양을 말합니다.

비슷한 단위로는 와트 같은 것이 있죠.

 

예를 들면 1마력은 0.746kw인데 마력에는 시간의 개념이 포함됩니다.

마력은 힘의 크기와 비례하고 같은 일을 하는데 걸린 시간에 반비례합니다.

 

즉, 힘의 크기가 같더라도 단위시간동안 하는 일의 양이 많아지면 마력이 높아지고, 반대로 단위시간동안 하는 일의 양이 같더라도 힘의 크기가 커지면 마력도 높아집니다.

물론, 힘의 크기와 수행한 일의 양이 동시에 많아지면 마력은 급격하게 상승하게 되는거죠.

 

반면에 힘의 크기가 조금 줄고 수행한 일이 많이 증가하면 마력은 증가하고, 수행한 일의 양이 조금 줄어들더라도 힘의 크기가 많이 증가하면 마력이 증가합니다.

 

엔진의 성능지표로 바꿔애기한다면 수행한 일의 양은 엔진회전수에 해당되고 힘의 크기는 토크에 해당됩니다.

아시다시피 자동차 엔진은 수시로 엔진회전수가 바뀌며, 토크역시 엔진의 사용영역대에 따라 수시로 바뀌게 됩니다.

 

따라서 엔진의 마력이라는 것은 복잡한 상관관계에 의해 영향을 받게 됩니다.

 

 

 

토크 : 보통 kg.m로 표기하면 힘의 크기를 말합니다.

비슷한 단위로는 Nm 등이 있습니다.

 

토크는 아주 단순합니다. 그냥 단순한 힘의 크기를 말합니다.

토크가 마력과 다른점은 시간의 개념이 포함되지 않는다는 겁니다.

 

마력과 비교해서 쉽게 설명하면 1kg의 물체를 1초만에 1미터 들어올릴때와 2kg의 물체를 2초만에 1미터 들어올리는 상황에서 마력은 같지만 토크는 후자가 높다는 것이죠.

 

여기까지 읽으시고 이해가 안가시는 분들을 위해 좀더 자세히 설명하겠습니다.

위에서 설명한 상황에서 전자는 후자보다 1kg이 가벼운 물체를 들었기 때문에 힘의 크기로 본다면 후자가 들어올린 힘의 크기는 더 큽니다.

위에 설명했다시피 토크에는 시간개념이 없거든요. 1초가 걸리든 2초가 걸리든 20초가 걸리든 들어올리는 순간의 힘의 크기는 같다는 것입니다.

즉, 2kg의 물체를 1초만에 들었든 2초만에 들었든 물체를 들어올린 힘의 크기는 같다는 뜻입니다.

그러니 위의 상황에서 전자와 후자는 당연히 2kg을 들어올린 후자쪽이 토크가 큰것이죠.

 

그러나 마력은 다릅니다.

마력은 시간의 개념이 포함되죠.

같은 일을 했더라도 마력의 크기는 걸린 시간에 반비례 하게 됩니다.

또 같은 시간동안이라면 더 많은 일을 한쪽이 마력이 높아지게 됩니다.

 

위의 상황에서 전자와 후자모두 물체를 1미터 들어올린것은 같기 때문에 상쇄하고 무게가 1kg과 2kg으로 후자가 무겁기 때문에 후자쪽이 더 많은 일을 한것이고 따라서 마력이 더 높아야 합니다.

그런데 상황을 보면 전자는 1초만에 들어올렸고 후자는 2초만에 들어올렸죠.

이렇게 되면 마력은 걸린 시간에 반비례하기 때문에 후자가 전자보다 힘의 크기는 2배지만 걸린시간은 절반이기 때문에 결국 마력은 같아지게 됩니다.

 

아직도 이해가 안가신다면...대략 난감 ㅠㅠ

 

자, 그러면  자동차로 다시 돌아가서 보통 많은 분들이 엔진의 성능을 볼때 최대토크와 최고출력만을 많이 비교해보시는데 여기에는 몇가지 문제가 있습니다.

 

가령 A라는 차는 170마력에 20토크, B라는 차는 150마력에 40토크라면 어느쪽이 성능이 좋은걸까요?

보통 이런 경우는 동일차종에서 가솔린 엔진과 디젤엔진의 비교로 많이 볼 수 있는 경우죠.

 

다만, 여기서는 자동차의 성능을 비교하기 위해 미션의 기어비나 무게에 대한 부분은 차이가 없다고 가정하고 보겠습니다.

그래야 마력과 토크의 성능비교에 대한 개념을 설명하기가 쉬워질테니까요.

 

결론부터 말하자면 위의 A,B 두차량중 A차량이 가속력과 최고속도등 퍼포먼스면에서는 모두 뛰어납니다.

 

여기서 의문을 가지시는 분이 꼭 생기십니다.

가속력은 토크, 최고속도는 마력이라는 단순한 개념을 떠올리시는 분들이 많거든요.

 

그런데 이 개념은 어디서 나온건지 모를 출처불명의 완전히 잘못된 내용입니다.

토크는 가속력이나 최고속도 어디에도 직접적인 연관이 없습니다.

 

위로 돌아가서 처음에 설명할때 토크에는 시간개념이 없다고 분명히 말씀을 드렸죠.

즉, 토크의 크기가 크건 작건 자동차를 빨리 달리게 하는데 있어서는 직접적인 연관이 없습니다.

 

따라서 위의 A,B차중에서 어느차가 퍼포먼스가 좋은가를 볼때는 간단합니다. 마력이 높은차가 퍼포먼스가 뛰어나다는 것입니다.

 

그렇다면 토크는 아무 의미가 없을까요?

아니죠. 관련이 있습니다. 직접적이진 않지만 간접적으로 관련이 있습니다.

여기서 중요한 것은 토크의 크기가 아니라 토크의 분포입니다.

즉, 최대토크의 크기보다는 최대토크를 어느영역대에서 얼만큼 낼 수 있는가가 중요하고 최대토크까지 도달하는 형태, 최대토크 이후의 하강하는 형태가 중요한것이죠. 

왜냐하면 이로 인해서 마력의 수치에 영향을 주기 때문입니다. 

 

위에서 마력에 대해 설명할때 마력의 크기는 토크의 크기와 비례한다고 말씀드렸습니다.

그리고 수행한 일의 양, 즉 엔진회전수에도 비례하구요.

 

그렇다면 마력을 높이기 위해서 해야 할 일은 분명해지죠? 토크를 높이거나 회전수를 높이면 됩니다. 

가장 좋은 것은 높은 회전수에서도 최대토크가 유지될 수 있도록 해주는 것이 궁극적인 고성능 엔진이 되는 것이죠. 

 

그런데 토크라는 것은 엔진의 피스톤이 폭발력에 의해서 커넥팅 로드를 누를때의 힘의 크기를 말하는 것인데 엔진의 회전수가 변하게 되면 가장 효율적인 힘을 내는 구간이 있고 급격하게 토크가 떨어지는 구간이 생기게 됩니다.

 

토크가 떨어지는 이유는 어려가지가 있지만 토크를 발생시키는 에너지원, 즉 연소실의 폭발력의 저하라던가 기계부품간의 마찰의 증가등의 여러가지 원인이 있습니다.

 

엔진에서 토크는 처음에는 회전수가 증가할 수록 점점 함께 증가하다가 어느싯점에서는 정점을 찍고 (바로 이부분이 스펙상 표기되는 최대토크입니다) 다시 하강하기 시작하게 되는데 마력은 토크가 다소 하강하더라도 회전수가 상승하면서 지속적으로 상승되게 됩니다.

그러나 어느싯점에서부터 엔진회전수의 상승에 비해 토크의 하강이 급격해지게 되면 마력도 하락하게 되는 것이죠.

 

일단 여기까지 읽어보셨을때 마력과 토크에 대한 개념이 어느정도 잡히셨다면 이제부터 읽기가 다소 수월해 지실 겁니다. 

 

간단히 말해서 튜닝을 할때 최대토크를 무리하게 올리기보다는 토크의 형태를 플랫하게 후반까지 유지시켜 주는 것이 고성능 엔진이 될 수 있는 것이죠. 

 

그렇다면 토크의 분포를 고성능과는 무관하게 본다면 후반부에 토크하락이 심한 엔진은 잘못만든 엔진일까요? 

 

그렇지 않습니다. 

 

토크의 크기가 커지면 견인력에 직접적인 영향을 미치기 때문에 저속등판력이나 저속견인력에 큰 역할을 하게 됩니다. 

그리고 저속에서 토크가 높게 나오는 형태의 엔진은 출력을 낮은 엔진회전수 영역대에서 높게 발휘하기 때문에 스피드를 지행하는 차라기보다는 운전하기 편하고 견인력이 좋고 등판력이 좋은차가 되는것이죠. 

 

극단적으로 트럭이나 오프로드용 찦차를 연상하시면 됩니다. 

 

일단 여기까지 설명은 마력과 토크에 대한 개념이지만 사실은 여기서 더 깊게 들어가면 풀로드와 파트로드에 대한 설명도 따라야 하지만 일단은 생략하겠습니다.

너무 복잡해지니까요.

 

 

그래도 모르시겠다... 그런데 꼭 알고 싶다 하시는 분들은 궁금한 점을 댓글로 질문해 주시거나 너무 어려워서 글로는 모르겠다 하시는 분들은 전화주시거나 찾아오시면 쉽게 설명해 드리겠습니다.

 

 

자, 그럼 여기까지 마력과 토크에 대한 기본적인 개념이 잡히셨다면 다음에는 이 마력과 토크로 엔진의 성능을 판단할 수 있는가 라는 질문을 던져보겠습니다.

 

적어도 지금까지 내용을 이해하셨다면 답은 아주 간단하다는 것을 아실 수 있을 겁니다.

정답은 마력만 보면 됩니다.

 

그냥 가속력, 스피드라는 측면으로 본다면 마력이 높으면 더 고성능이라고 생각하시면 별로 틀리지 않습니다.

 

뭐야 ? 이거 결론이 너무 쉽잖아? 라고 생각하시는 분들 분명히 있겠죠?

그런데 이렇게 쉬우면 얼마나 좋겠습니까?

 

제가 또 질문을 하나 던져볼께요.

 

똑같은 차가 두대 있습니다.

A라는 차와 B라는 동일 차량을 다른 방식으로 튜닝해서 최고출력 200마력 최대토크 40kg,m가 동일하게 나왔다고 한다면 두대중에 어느차가 성능이 좋은걸까요?

 

결론부터 말하면 이것만 가지고는 답이 안나오죠?

 

제가 오늘 하고 싶은 주제가 바로 이겁니다.

결국 스펙으로 보는 최고출력, 최대토크는 실제 성능을 가늠하는데 있어서 하나의 참고가 될뿐 절대수치가 될 수는 없다는 겁니다.

 

왜나하면 각 차량의 엔진이 내는 토크의 분포나 마력이 발휘되는 형태가 어떤지 모르기 때문이죠.