자동차의 제원을 살펴볼 때, 늘 나오는 숫자들입니다. 토크와 마력이 얼마나 될까! 제대로 알고 타는 분들은 정말 없을 겁니다. 이 토크와 마력이 어디에 좋은 건지!! 아는 사람들은 많이 없죠! 토크와 마력의 숫자를 보고, 내가 타는 차들이 이런 힘을 내기에는 좋구나! 과학을 좋아하는 사람들 그것도 물리를 좋아하는 사람이라면, 관심이 있는 사람이라면 모를까! 알고 타는 사람들은 없을 거예요!
하지만, 과학에 관심 없는 일반사람(저도 포함)들이 알기 쉽게 제가 한번 풀어보도록 해보겠습니다. 저도 사실 과학용어나 수식 용어 같은 거 잘 몰라요! 그냥 자동차가 좋아서 관심이 갖게 되어 알아봤습니다!
1. 토크(torque)
물리적인 의미로는 회전력이라고 하며 순간적으로 내는 힘을 말합니다. 그리고 국내에서 사용하는 단위로는 kg*m(무게*길이)를 사용하고 있어요. 미국은 파운드(lb)*인치 또는 피트(inch 또는 feet), 독일은 N(newton)*m(meter) 정도로 알고 계시면 될 듯합니다. 미국에 수출하기 위해선 독일차들도 미국식 단위(lb*in)로 변환해서 쓰이는 걸로 생각하셔도 될 듯!
토크는 물체에 작용하여 물체를 돌리는 힘이라고 생각하시면 돼요! 가장 쉽게 접할 수 있는 부분이 뭐가 있을까 생각해보다가, 십자드라이버로 나사를 푸는 것과 조일 때가 생각이 나더라고요! 토크를 회전력이라고 말을 했지만, 축(막대)을 비트는 힘이라고 보셔도 됩니다.
예를 들어, 타이어가 펑크가 나서 긴급출동을 부르기도 너무 애매한 시골길이어서 어떻게든 정비소가 있는 곳까지 나가야 하는 상황이에요! 그럼 트렁크 안쪽에 있는 예비 타이어를 꺼내서 교체를 해야 차가 굴러가겠죠? 지렛대를 이용해 한쪽을 들어 올리고 타이어를 교체해야 됩니다.
2번째 사진을 보세요! 타이어에 있는 볼트에 축을 연결해 손으로 돌리는 장면입니다! 그럼 저 막대가 돌아가겠죠? 볼트는 풀리고요! 저 볼트를 푸는 회전력을 토크라고 하는 거예요! 이 회전력이 엔진에 들어갑니다. 전에 GDi에 대해 설명할 때 사진을 가져와보면!!
엔진의 4행정으로 인해 밑에 돌아가는 게 보이시죠? 저 돌아가는 힘이 구동력이 되어 바퀴를 굴리는 건데요! 이것을 토크라고 말을 합니다. 자동차가 출시될 때, 소개하는 토크는 단지 바퀴를 한 바퀴 굴릴 때의 힘을 표현한 것이에요! 물리적으로 들어가면 좀 더 복잡할 겁니다. 열에너지와 마찰력도 계산할 테니까요! 일단 이것은 접어두고 바퀴를 돌리는 힘이 토크란 것을 알겠죠?
2. 마력
마력은 '말(horse)이 내는 힘'이라고 다들 많이 알고 계실 텐데요! 맞긴 하지만, 좀 더 정확히 표현하자면 '한 마리의 말이 1초 동안 75kg의 물체를 1m 들어 올리는 힘'이에요!
위에서 나오는 미터 마력도 독일식의 표현입니다. 미국은 kg를 안쓰니까 lb로 환산해서 나오겠죠? 왜 말의 힘으로 처음에 표기가 되었을까요? 이것을 보려면 일단 자동차가 나오기 전의 마차를 생각하시면 됩니다. 자동차가 나오기 전에 증기기관 같은 엔진이 개발되는데요. 그 당시 엔진이 얼마만큼의 힘을 내는지 수치를 정하기 위해 비교된 것이 '말의 힘'이었습니다. 그래서 최근에 나오는 제네시스 G80 3.5T의 마력이 380인데, 380마리의 말이 마차를 끈다고 생각하시면 됩니다.
자동차에서 표기하는 마력은 토크 X 엔진 회전수라고 표기합니다.
3. 토크와 마력이 자동차에 어떠한 영향력을 주는지!!
이 둘이 어떻게 서로 작용하는지 궁금하시죠?
마력은 주어진 시간안에 할 수 있는 총량이고, 토크는 순간적으로 발휘 할 수 있는 힘의 총량 이라고 보시면 됩니다. 다시 말해! 마력은 주어진 시간안에 얼마나 지속적으로 달릴 수 있는가! 토크는 순간적으로 몇 kg의 무게를 들어올릴 수 있는가! 입니다. 마력은 달리기선수, 토크는 역도선수 를 생각하시면 되요.
자 이제! 우리는 rpm도 생각 해야되요! 즉, 엔진이 어느정도 회전할때(몇rpm에서) 최고마력과 최고토크가 나오는지 봐야 비로소 내 자동차의 엔진이 어느정도 일 것이다 라고 추측하게 됩니다. 그래서 신차가 나올때, "이 자동차의 배기량은 몇cc 이고 몇마력에 몇토크를 내는 자동차입니다." 라고 소개 하는거에요!
예를 들어, 최대 출력과 토크가 3000rpm에서 나오면, 일반승용차로서 좋은거에요! 연료는 적게 사용하면서 많은 힘을 발생시키니까요! 레이싱카들의 최대토크와출력은 거의 13000rpm정도라고 생각하시면되요. 1만 rpm차이네 라고 생각하시겠지만, 레이싱카들은 몇바퀴 돌고 돌아와서 주유하고 트랙으로 진입하기도 합니다. 그만큼의 연료소모량이 많은거죠!
4. 디젤엔진과 가솔린엔진
보통 가솔린엔진은 마력이 높은반면 토크가 낮고, 디젤엔진은 마력이 낮고 토크가 높습니다. 거의 반대죠! 트럭이나 버스, 승합차에 디젤엔진이 많고요! 세단이나 스포츠카에 가솔린엔진이 많이 탑재가 되어있죠! 지금까지의 설명을 보면 당연히 그런거구나 라고 하실수도 있어요! 순간적으로 힘을 더 내야하는 차들은 토크가 높아야 하니까요!
하지만, 이것은 연료의 차이 때문이기도 합니다. 디젤연료는 점화폭발하는 가솔린엔진과 달리 압축폭발하기 때문에 회전수가 낮지만, 토크가 더 큰거고요! 같은 배기량과 같은 미션을 장착한 자동차가 연료만 달리해서 달리면, 처음에는 디젤자동차가 치고 나가지만, 목표지점에 먼저 도착하게 되는것은 가솔린자동차입니다.
흔히들 토크가 얼마고, 마력이 얼마인지를 보고 판단을 한다지만! 보통 그것만으로는 부족해요! 거기에 따라가는 기어비와 타이어 등 여러가지 상황도 같이 봐야 하니까요!
알아듣기 쉽게 설명이 되셨는지 모르겠네요! 유용한 정보 되세요!!
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