이성원/교통안전공단 진주검사소 주임-부지불식간에 개발되는 혁신적인 자동차 신기술

1769년 퀴뇨의 증기자동차를 최초로 시작해서 1955년 최초의 국산차 ‘시발(始發)’까지 기술 개발 기간은 약 186년, 최초의 국산차를 기점으로 현재 ‘세계에서 다섯 번째로 많은 차를 생산하는 자동차 강국’이 되기까지 약 62년 밖에 걸리지 않았다.

단기간의 신기술 개발. 소비자 시장에 펼쳐지는 부지불식간에 개발되는 혁신적인 자동차신기술에 대해 알아보려고 한다.

△차체 및 외관의 발전

1955년 최초의 국산차 ‘시발(始發)’의 차체 디자인은 군용 지프와 다를 것이 없었다.
한국 전쟁 이후 폐허 속 미군이 버리고 간 군용 지프들을 수리하고 해체시키고 다시 재조립 하는 자동차 재생사업을 통해 탄생한 자동차가 최초의 국산차 ‘시발(始發)’이기 때문이다. 그만큼 철판 가공 기술과 설비가 부족하여 일일이 드럼통을 망치로 두들겨 펴서 외형을 제작하고 쓸만한 부품을 골라내 재생해서 사용했던 시대와는 다르게, 지금 현 시대에는 고강도 경량 소재를 이용한 초고장력 강판, 가가스틸등 여러 가지 차체 외관 소재와 디자인, 컬러 마케팅등 소비자의 구매 욕구를 자극하고 안전성을 높일 수 있는 차체를 만들어 내고 있다. 이뿐만 아니라 자동차 차체를 제작하는 기술에 공기역학 기술을 복합적으로 적용하여 연료 소모의 효율성과 관계를 이루는 현 시대의 혁신적인 자동차 차체가 완성되고 있다.

▷공기저항계수가 낮은 자동차

흔히 자동차 광고나 카탈로그를 통해 연비에 대한 이야기를 많이 보거나 들을 수 있다.
그 중 연비와 관련된 이야기 속 ‘공기저항계수(Cd)’라는 기술적인 단어는 생소하지만 이해만 한다면 친환경적인 연비 기술력 중 하나인 것을 알 수 있다.

공기저항계수란 공기역학을 통해 자동차가 진행하고자 하는 역방향의 공기저항을 말하며, 이론적인 계산으로는 공기저항계수가 10% 낮아지면, 즉 공기 저항을 10% 줄이면 연비는 2% 정도 좋아지는데, 공기저항이 클수록 자동차의 연비, 동력성능, 고속주행 안정성, 소음 등 많은 영향이 끼치게 됨을 알 수 있다. 이러한 공기저항계수를 낮추기 위해 세계 완성차 제작업체들은 풍동 실험실을 이용한 신기술 연구를 통해 차체의 높이를 낮추는 다운포스와 수많은 선과 굴곡을 이룬 디자인을 만들어낸다.

△냉각기술의 발전

자동차의 신기술 개발 사업에서 미약하게 떠오르는 것 중 하나는 냉각기술이다.

종종 고속도로를 운행하다 보면 갓길에 세워진 자동차 본네트 위로 흰 연기가 솟구치는 것을 볼 수 있다. 엔진의 냉각을 돕는 냉각수가 순환이 되지 않아 엔진과열로 인해 냉각계통의 문제가 생긴 것인데 이것을 엔진과열 또는 오버히트이라고 한다.

이러한 경우 자동차를 안전하고 바람이 잘 통하는 그늘진 곳에 주차시켜 엔진의 냉각을 도와야 하는데, 시간이 부족한 바쁜 현대인들에게 이러한 문제는 치명적이다.

기존의 자동차의 냉각 방식인 공랭식(Air Cooling Type), 수랭식(Water Cooling Type)과는 다른, 가스 터빈의 연소실 또는 압축기의 실린더 속에 연료와 함께 물을 뿌려 실린더의 온도를 낮추는 워터 인젝션(Water Injection) 신기술이 발전 되고 있다.

▷워터 인젝션(Water Injection)

엔진의 연료소비율 중 20%가 엔진과열로 낭비된다는 사실에 착안해 자동차 부품업체 보쉬는 워터 인젝션을 개발했다고 밝혔다. 보쉬에 따르면 워터 인젝션을 적용한 엔진의 연비는 최대 4%이상 향상되는 것으로 실험 결과 입증되었고 고속도로와 같은 고속 주행에서는 14%까지 절감 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이와 같이 연소실의 온도를 낮춤으로 연료를 절감하고 출력을 높일 수 있다.

일반적으로 기름(연료)과 물을 섞일 수 없는 존재이고, 액체는 압축을 가할 수 없는 질량과 밀도를 가지는 물질이지만 연소실의 높은 온도에 물이 닿으면 기화되고, 이러한 기화열을 통해 액체가 기체로 변하면서 주위의 열량을 빼앗는 물리학을 통해 자동차 냉각 신기술을 발전 시켰다. 또한 워터인젝션 기술에 필요한 물의 공급은 자동차 공조시스템인 에어컨을 틀 때 생기는 물을 재순환시켜 사용할 수 있어 따로 물을 공급하지 않아도 유지 할 수 있다.

자동차 신기술 개발을 통해 자동차 유지비용을 절감시킬 뿐만 아니라 운전자의 안전을 조금 더 보안 할 수 있는 시대가 점점 다가오고 있다.