[아롱 테크] 열대화 시대 '폭염에 장사없다' 자동차 출력과 연비 뚝뚝

장마가 끝나고 연일 폭염이 이어지고 있습니다. '열대화'로 지구 전체가 몸살을 앓고 있는데요. 30℃를 훌쩍 뛰어넘는 무더위는 사람뿐만 아니라 자동차 역시 지치고 힘들게 합니다. 연일 지속되는 폭염 속에 자동차를 주행하게 되면 평소보다 힘이 떨어지고 연비도 나빠지기 마련이지요.

무더위와 폭염은 자동차의 주행에 다양한 영향을 미치고 있습니다. 우선 무더위나 폭염이 지속되면 대기중의 공기(산소)밀도가 감소하게 되는데 같은 양의 공기를 흡입하더라도 공기밀도가 떨어지기 때문에 엔진의 연소효율성이 떨어지게 됩니다.

자동차 엔진은 산소와 연료가 적절하게 혼합되어야 이상적인 연소로 엔진출력이 높아지고 배기가스도 적게 배출하게 되는데, 폭염일 때는 연료공기혼합비가 희박해지는 경향이 있기 때문입니다.

폭염 때에는 대기온도가 높아지고 습도가 낮아지는 경우가 많기 때문에 대기의 공기밀도가 감소합니다. 공기밀도의 감소로 인해 공기당 연료의 비중이 증가하게 되므로, 연료공기혼합비가 희박해집니다.

희박해진 연료-공기혼합비는 엔진의 출력을 떨어트리기 때문에 희박해진 연료를 이상적인 연료-공기혼합비로 조절하기 위해 엔진은 공기를 더 많이 흡입하게 되고 연료인젝터는 더 많은 연료를 분사하기 때문에 연비가 떨어질 수밖에 없지요.

공기밀도의 저하는 엔진 연소실로 더 많은 공기를 불어넣는 터보차저 엔진의 출력에도 영향을 미칩니다. 터보차저 엔진이 유독 여름철에 힘을 못쓰는 이유도 이러한 공기밀도가 평소보다 떨어지기 때문이지요.

또한 무더위는 엔진의 부하를 증가시키게 됩니다. 엔진의 보기류들이 평소보다 더 많은 일을 하기 때문인데요. 엔진 보기류란 엔진 주변에 탑재되어 있는 다양한 부속장치 (Accessory Drive System 또는 Engine Accessory System)를 의미하는데요.

넗은 의미로는 엔진 냉각시스템과 연료시스템, 흡기 및 배기시스템을 구성하는 모든 부품을 포함하지만 일반적으로 알터네이터와 에어컨 컴프레서, 워터펌프, 파워스티어링펌프, 냉각팬 등과 같이 엔진과 벨트와 풀리로 연결되어 구동되는 장치들을 말합니다.

폭염이 지속될 경우 엔진 주변온도가 높아지므로 엔진의 냉각효율이 떨어지므로 엔진을 냉각시키기 위해 워터펌프가 엔진냉각수를 더 많이 순환시키게 되고 냉각팬도 더 자주 동작하게 되지요. 엔진과 벨트 또는 체인과 연결된 워터펌프를 더 빨리 작동시키기 위해선 엔진이 그만큼 많은 일을 하게 됩니다.

또한 과열된 엔진을 냉각시키기 위해 냉각팬이 더 많이 작동하게 되면 냉각팬을 작동시키기 위해 알터네이터 역시 더 많은 전기에너지를 만들어야 하는데 알터네이터 또한 엔진과 벨트로 연결돼 작동하므로 엔진 부하에 영향을 미칠 수밖에 없지요. 엔진부하가 증가하게 되면 당연히 출력이 떨어지고 연비에도 나쁜 영향을 줄 수밖에 없습니다.

특히 무더운 여름에는 자동차의 에어컨 사용이 증가하게 되는데요. 자동차 에어컨시스템은 연비에 직접적인 영향을 끼칩니다. 엔진과 연결된 에어컨 컴프레서가 엔진부하에 추가적인 부담을 줄 뿐 아니라 에어컨의 사용패턴(에어컨 풍량조절)도 연비에 영향을 미치지요.

이밖에 무더운 날씨로 도로표면의 온도가 높아짐에 따라 타이어의 내부의 공기가 팽창해 공기압이 변화하므로 주행성능과 연비에 영향을 줄 뿐 아니라 뜨거워진 외부기온으로 연료의 증발량이 증가해 연비가 떨어질 수도 있습니다.

한편 최근에는 무더운 여름철 자동차 연비를 향상시키기 위해 실내온도나 에어컨 사용량에 따라 컴프레서의 냉매토출량을 가변적으로 제어하는 가변용량 에어컨 컴프레서를 적용하고 있습니다. 또  엔진과 컴프레서의 기계적인 연결을 마그네틱 스위치와 고무댐퍼 등을 이용해 제어해 엔진부하를 줄여 연비를 향상시키고 있습니다.

이 밖에 엔진대신 전기모터로 구동하는 전자식 에어컨 컴프레서를 적용하고 있기도 합니다. 워터펌프 또한 엔진부하를 줄임과 동시에 냉각효율을 높여 연비를 향상시켜주는 전자식 워터펌프와 열교환기 등을 적용한 냉각순환시스템을 적용하고 있습니다. 무더위에 맞춰 자동차도 진화를 하고 있는 셈지지요.

김아롱 칼럼니스트/[email protected]