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차와 자동차 회사/자동차 기술

대배기량 머슬카의 출력이 낮은 이유는 뭘까?


북미 머슬카. 높은 토크와 낮은 출력



머슬카 하면 보통 북미의 대배기량 스포츠카를 떠올립니다우렁찬 엔진음, 근육질 마초의 이미지가 강하게 박혀 있죠



다지 차져, 포드 머스탱, 쉐보레 카마로가 대표적인 머슬카로 리즈시절 V8 엔진을 달고 높은 토크로 대륙을 누비고 다녔었습니다



머슬카들을 찾아보다가 문득, 단순한 의문 하나가 떠올랐습니다. 왜 머슬카는 토크가 높고 출력이 낮을까 



출처 : www.wallpapervortex.com

 


먼저 토크와 마력을 가볍게 짚고 넘어가보도록 하겠습니다. (관련 포스팅 클릭)

 


토크는 엔진 돌림힘을 이야기 하고 단위는 N.m 혹은 kgf.m로 정의됩니다. 보통 가속력()을 나타내는 척도입니다.



출력은 엔진이 할 수 있는 일량을 이야기 합니다. 단위는 Kw 혹은 마력 - hp(horse power)이고 보통 최고속도()를 나타내는 척도입니다.



출처 : www.grc.nasa.gov


 

그런데 출력은 토크와 회전수의 곱으로 정의됩니다. (출력 = 토크 X 엔진회전수)

 


때문에 대개 토크가 큰 차량은 출력도 높게 나오는 편입니다.



또한 토크가 작더라도 엔진회전수가 높은 차량도 출력이 높게 나오는 편입니다.



출처 : www.autoweek.com


 

머슬카들은 대배기량에 큰 토크를 가지는 편이므로 위의 논리라면 당연히 출력도 높게 나와야 합니다. 



과연 그럴까요?  머슬카 삼대장 중 가장 독보적인 지 차져 스팩을 살펴 보도록 하겠습니다.



Model Year : 1966

Engine : 5.2L V8

Power : 171.5 kW / 233 PS / 230 hp (SAE gross)

Torque : 461 Nm / 340 ft-lb



출처 : cloudlakes.com


출처 : popularhotrodding.com



최대 출력 230마력에 최대토크 47 kgf.m 정도인데요. 





감이 잘 안오시죠? 현대의 쏘나타가 2.0 LF 기준으로 168마력 20.5kgfm 의 토크를 가지고 있습니다. 



비교하면 닷지차져는 소나타보다 약 1.4배의 출력과, 2.3배의 토크 의 성능차이를 보임을 알 수 있습니다. 



흠....뭔가 토크가 비정상인 것이 느껴지시죠?



이번에는 1982년 람보르기니 쿤타치 LP500S의 퍼포먼스를 볼까요?



Model Year : 1982

Engine : 4.7L V12

Power : 276 kW (375 PS)

Torque : 418 N·m (308 lb·ft)



출처 : classicandperformancecar.com


출처 : seriouswheels.com



토크가 닷지 차져보다 작음에도 출력이 무려 100마력 가까이 차이나는게 보이시나요. 


람보르기니 쿤타치가 정상적인 퍼포먼스를 가지고 있다면 차져는 토크빨만 좋은 기형적인 성능을 가지고 있음을 알 수 있습니다.  


그럼 도대체 어떤 기술이 이런 특이한 퍼포먼스를 만들어 낼까요.


답은 바로 OHV (Over Head Valve) 의 엔진 특성에 있습니다. 쿤타치는 당시만 해도 하이 테크놀러지였던 DOHC (Double Over Head Camshaft) 사용하고 있었는데요 .


OHV는 이보다 한세대 전의 엔진으로 밸브를 열어주는 캠샤프트가 크랭크축 바로 위 혹은 옆에 자리하고 있습니다. 반면에 DOHC는 엔진 헤드에 자리잡고 있지요.


출처 : lawnmowerblog.blogspot.com



실린더에 혼합기를 공급하고 연소가스를 배출하는 역할을 하고 있는 밸브는 캠샤프트라는 축에 의해 개폐되는 구조로, 


이 샤프트의 위치가 어디에냐에 따라 엔진의 성능이 달라지게 됩니다. 


DOHC는 밸브 바로 위에 자리잡고 있기 때문에 고속으로 회전이 가능합니다. 덕분에 쿤타치는 9,000 rpm이상으로 엔진을 돌릴 수 있는 거구요.


출처 : m3forum.net



하지만 OHV엔진인 닷지 차져는 캠샤프트와 밸브를 긴 푸쉬로드가 연결하고 있는 구조를 가지고 있어 엔진 회전수를 높이기가 어려 웠습니다. 


'가동부간' 거리가 멀어지면서 에너지 손실이 큰 탓이었죠. 6,000 rpm이 차져가 낼 수 있는 최대 회전수였습니다. 


출처 : dynamicpictures.net



단점이 있으면 장점도 있는 법. 


크랭크축과 캠샤프트간의 거리가 가깝기 때문에 '구동부'간의 에너지 효율이 매우 좋았습니다. 


비록 긴 막대기를 사용해서 고속회전이 어려울지언정, 이 막대기를 밀어주는 힘만큼은 탁월한거죠.  때문에 같은 배기량이더라도 큰 토크가 저 rpm에서 부터 뿜어져 나옵니다.


출처 : motorcycledaily.com



차져의 엔진음이 우렁찬 이유도, 토크빨의 끝판왕이었던 이유도 바로 이런 OHV 엔진의 특성 때문이었습니다. 


새로운 시대에 새로운 하이테크놀러지들이 개발 되었어도, 높은 속도보다 여유로운 토크를 원했던 시대의 흐름, 연비에 신경쓰지 않아도 되는 경제상황, 마초를 연상시키는 이미지까지. 



여러 상황들이 맞물려 OHV의 머슬카들은 1980년대까지 미국을 대표하는 차량으로 남을 수 있었습니다.



출처 : tailfinsandchrome.com



현재 북미에서 출시되는 스포츠카들을 머슬카라고 부르기에는 다소 무리가 있습니다. 



예전에 비해 상황이 바뀐 데다가 변화를 따라가지 못했던 미국 자동차 3사가 정부지원을 받는 위기를 겪기도 했지요. 



연비는 일본차를, 성능은 유럽차를 벤치마킹하면서 미국만의 색깔이 많이 사그러 들었습니다.



하지만 여전히 OHV 엔진의 성능을 업그레이드 하면서 미국인의 향수를 자극하고 있는 머슬카들. 



가변실린더, 캠페이싱, 직분사 등의 기술개발에 힘입어 미국정서에 가장 가까운 기함들을 만들어 내고 있습니다.



[닷지 차져 7세대 모델]



Model Year : 2011–2014

Engine : 6.4L Hemi ESF V8

Power : 470 hp 

Torque : 470 lb·ft (638 N·m)

 


출처 : roadandtrack.com


출처 : cars.findthebest.com


출처 : cars.findthebest.com


출처 : www.peotv.com


출처 : www.roadtesttv.com



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