오토 차량의 경제 운전법
무서운범(neubert) - 2010.09.21. 02:01
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오늘은 오토미션 차량의 경제 운전법에 대해 설명을 드려 보겠습니다.
경제 운전하면 항상 급출발, 급가속, 급정지를 삼가해야 한다는 말은 많이 들었을 것입니다.
그런데, 많은 사람들이 자신은 급출발, 급가속을 하지 않는다고 말합니다. 과연 급출발, 급가속의 기준은 무엇일까요?
여러분들이 운전을 하면서 차량속도계와 엔진속도계(이하 타코미터)를 보실 것입니다. 오늘은 경제운전을 하기 위해 속도계와 타코미터의 정보를 정확히 파악하고, 상황에 맞게 경제운전을 할 수 있는 방법을 설명드리겠습니다.
엔진이 변속기를 거쳐 최종적으로 바퀴를 회전시킨다는 것은 누구나 알고 있을 것입니다. 그럼 이 엔진의 회전속도와 차량의 속도 사이에 뭔가 관계가 있을 것이라는 것을 상상할 수 있을 것입니다.
차량속도는 엔진회전속도에 변속기어의 감속비를 곱하고, 여기에 차동장치의 종감속비, 그리고 타이어의 회전동반경값을 이용해서 구할 수 있습니다.
그러나, 이렇게 복잡한 과정은 모두 생략하고 좀더 쉽게 그 관계를 알 수 없을까?
시속 100km/h를 정속주행하면서 타코미터의 수자를 확인해 보세요. 제차의 경우 2500rpm이지요.
타코미터의 엔진회전수를 N으로 표시하고, 차량의 주행속도를 V로 표시한다면
N/V ratio를 구할 수 있습니다. 엔진속도와 차량속도비라고 할 수 있는데요,
N/V=2500/100=25
제차는 4단 오토미션인데, 4단기어일때 N/V ratio는 25인 것입니다.
각 기어마다 이 N/V ratio는 일정한 상수값을 보입니다.
위의 식을 변형해 보면, N=25xV가 되지요.
따라서, 위 식을 이용해 보면 차량 속도에서의 필요한 엔진회전속도를 알 수 있습니다.
80km/h x 25 = 2000rpm
100km/h x 25 = 2500rpm
120km/h x 25 = 3000rpm
또한, 60km/h로 정속주행 할때에 타코미터 수자를 보면 약2000rpm 입니다.
이는 3단 기어인데, 위의 숫자로 3단 기어의 N/V ratio를 구해보면,
Ratio(3단)=N/V=2000/60=33.33이다.
위에서 구한 N/V ratio로 차량 속도에 따른 엔진 회전속도를 구해보면,
50km/h x 33.33 = 1666.5rpm
60km/h x 33.33 = 2000rpm
70km/h x 33.33 = 2333.1rpm
왜 수식을 소개하고, 차량속도와 엔진회전속도를 구하였는지 궁굼하지요?
조금 복잡해 보일지도 모르겠지만...
위의 수식을 그래프로 그려 보겠습니다.
우선 4단을 그려 볼까요?
3단도 그려 볼까요?
각 단별로 각각 그린 그래프를 한개의 그래프로 그려 보겠습니다.
우리가 운전을 할때에 기어가 자동으로 바뀐다는 것은 잘 알고 계시죠?
그럼, 20km/h에서 2단으로, 40km/h에서 3단으로, 70km/h에서 4단으로 변속되는 것을 아래 그래프에 표시해 보겠습니다.
위 그래프에서 굵게 표시된 선이 실제 차량의 속도와 엔진의 회전속도를 나타내는 이론적 그래프입니다. 수동변속기라면 위의 그래프와 유사하게 됩니다.
하지만, 자동변속기에 있는 토크컨버터(torque converter)의 특성을 감안하여 위의 이론적 그래프를 다시 그려보면 아래와 같이 됩니다.
여러분들이 차량을 출발시키면서, 엔진 회전속도를 보면 차량속도가 증가됨에 따라 엔진 회전속도계의 바늘이 고속쪽으로 이동하다가 갑자기 바늘이 약간 툭 떨어졌다가 다시 증가되어 올라가고 한참 올라가다가 다시 툭 떨어졌다가 올라가는 것을 보실 수 있을 것입니다.
이렇게 바늘이 올라가다가 툭 떨어지는 시점을 변속점(shifting point)이라고 합니다.
자동변속기를 통제하는 TCU(Transmission Control Unit)에는 이 변속점들이 입력되어 있어 적정 차량 속도에 맞는 변속을 하는 것이지요.
우리가 수동 변속기를 운전할 때에도, 엔진회전속도 2000rpm에서 변속하는 사람이 있는가 하면, 어떤 사람은 2500rpm, 또 어떤 사람은 3000rpm에서 변속하는 사람도 있지요. 초보자가 아니라면 위에서 처럼 변속점이 낮거나 높을 경우 차량의 속도가 어떻게 달라질 지 상상이 되시죠?
매 기어단수마다 2000rpm에서 변속을 한다면 차량속도의 증가가 완만하면서 부드럽게 운전을 하게 되고, 3000rpm에서 변속을 한다면 차량속도의 증가가 빠르면서 역동적인 운전을 하게 된다는 것을 아실 것입니다.
자동 변속기도 마찬가지입니다. 자동변속기에는 엔진속도와 차량속도에 따라 변속시점이 입력되어 있습니다. 여기에 한가지 더 변수가 있는데, 이것이 액셀페달을 밟은 정도입니다. 액셀페달을 밟으면, 그 정도가 TPS(Throttle Position Sensor)라는 센서에 의해 측정이 되고 이 값이 TCU에 입력이 되면 그에 따라 변속시점이 달라지게 되는 것입니다.
엑셀페달을 전혀 밟지 않은 상태, 즉 공회전 상태를 TP 0%라 하고, 최대로 밟은 상태를 100%라 합니다. TP를 40% 정도로 밟은 상태에서는 위의 그래프와 같이 변속이 이루어 진다. 하지만, TP를 60% 이상 밟은 경우에는 운전자가 역동적인 운전을 원한다고 판단하여 변속시점이 높아져 아래의 그래프와 같이 변하게 됩니다. (참고: 역동적 운전모드로의 이동 점은 차마다 다르므로 60%와 다를 수 있으므로 참고만 하세요.)
이를 그래프로 표시하면 아래와 같습니다.
위 그래프에서 보면, 변속시점이 2500rpm에서 3500rpm으로 변경된 것을 보실 수 있습니다. 이렇게 되면 차량속도의 증가가 빠르고, 역동적인 주행이 가능해 지는 것이지요.
반대의 경우를 살펴보면, 즉 TP를 25%정도 밟았을 경우는 반대로 변속시점이 낮아집니다.이를 그래프로 나타내면 아래와 같이 됩니다.
위의 그래프를 보면, 변속시점이 2200rpm 정도로 낮아진 것을 보실 수 있습니다. 엔진의 회전속도가 낮으므로 차량속도의 증가가 부드럽고 완만하여 품위있는 운전이 되는 것이지요.
이렇게 엑셀 페달을 밟은 정도에 따라 변속시점이 변하게 되며, 동일한 속도에서 엔진의 회전속도가 높거나 낮을 수 있습니다. 다르게 설명한다면, 시속 80km를 3단으로 운전되면 2666rpm으로 주행하게 되며, 4단으로 운전하면 2000rpm이 되는 것입니다. 이렇게 동일한 차량속도에서 높은 엔진회전수로 운전을 하면 그만큼 많은 연료를 소비하게 되고, 낮은 회전수로 운전을 하면 그만큼 적은 연료를 소비하게 되는 것입니다.
이것이 경제운전의 제1원칙입니다. 가급적 낮은 엔진회전속도를 유지하며 운전하는 것이 경제운전의 제1원칙임을 명심하여 항상 부드럽게 운전하는 습관을 들이시는 것이 중요합니다.
또한, 엑셀 페달을 밟은 정도에 따라 엔진에서 연료의 양을 조절합니다. 엔진은 항상 연료가 완전연소가 이루어질 수 있도록 흡입된 공기량대 연료의 양을 14.7:1로 조절을 합니다. 그러나, 운전자가 엑셀페달을 깊게 밟아 TP가 60%이상이 되면 ECU는 연료의 양을 늘여 12:1 정도로 조정하여 엔진출력이 최대가 될 수 있게 합니다. 이렇게 되면, 평소보다 연료가 20%이상 더 소모되게 되는 것입니다.
이리하여, 엑셀페달을 깊게 밟으면 밟을 수록, 동일 차량 속도에서 엔진의 회전속도가 높은데다, 연료의 분사량도 많아지므로 결국 정상운전의 경우 보다 거의 50~60% 정도의 연료가 더 소모되게 되는 것입니다.
이제, 지금쯤 되면 초반에 던졌던 질문에 대해 생각해 보실 수 있을 것입니다. 급가속에 대한 각자의 의견을 세우실 수 있을 것입니다. 제 견해로는 약 2500rpm이상에서 변속이 이루어진다면 저는 급가속으로 봅니다. 그 기준은 각자가 정하세요. 그리고 가급적 그 변속 시점을 낮출 수록 경제 운전이라는 것을 명심하시고 운전하신다면 지금 보다 연료비를 절감하실 수 있을 것입니다.
다음으로는 엔진속도를 낮추는 법에 대해 한가지 말씀 드리죠.
중형승용차는 보통 1300~1500kg 정도의 무게를 갖고 있습니다. 따라서, 속도를 올리기 위해서는 엔진의 힘이 엄청 필요하죠. 따라서, 가속을 하기 위해서는 엑셀페달을 깊게 밟아 주어야 합니다. 그러다가 원하는 속도에 다다른 경우 엑셀 페달을 어느 정도 놓아 주게 되지요. 그러면서 원하는 속도를 유지할 수 있을 정도만 엑셀페달을 밟고 가게 되지요.
여기서 조금 더 잘 살펴보면, 정속주행을 하면서 약간 엑셀 페달을 더 밟아도 속도가 늘어 나지 않습니다. 차량의 관성저항을 이기고 가속이 되기 위해서는 많이 밟아주어야 하기 때문이죠.
반대로 엑셀을 조금더 놓아 주어도 차량 속도가 변화가 없습니다. 그러다 너무 많이 놓으면 속도가 떨어지지요. 그래서, 이렇게 속도가 떨어지지 않는 한도내에서 엑셀페달을 최소한으로 밟고 가는 것이 경제 운전법의 하나 입니다.
한가지 더,
차량의 속도 변화를 최대한 줄이세요. 즉, 정속주행을 할 수록 무거운 차를 가속하기 위한 연료 소비가 줄어 들므로 최소의 연료로 운전할 수 있습니다. 앞차와의 간격을 적절히 유지하여 잦은 브레이크 사용을 삼가한다면 연비 향상에 상당한 도움이 됩니다. 조금 과장해서 예기한다면, 브레이크 한번 밟을 때마다 100원짜리 동전 하나씩 뒤로 나갔다고 볼 수 있지요. 도로를 달리시면서 계속 뒤로 동전을 흘리며 가시겠습니까?
운전과는 상관없지만 연비에 영향을 미치는 한가지.
바로 주차장소 입니다.
여름철 햇빛이 강하게 내리 쬐이는 곳에 차를 주차 하시면 하루 종일 연료가 증발하게 됩니다. 차량은 철판으로 만들어져 있고, 햇빛에 달궈 지면서 연료탱크도 뜨거워 지고 내부의 연료가 증발하여 날아가게 됩니다.
물론, 이렇게 날아가는 연료분자가 대기로 그냥 방출되지 않도록 Canister라는 부품이 달려 있지만, 장시간 주차하면 1리터 남짓한 깡통속의 숯으로는 어림도 없습니다. 정확히 재보지는 않았지만 한여름 땡볕에 하루종일 세워두면 약 1리터 정도의 연료는 증발되어 없어질 것입니다. 보통 짧은 거리 출퇴근 하는 사람에게 하루 1리터 가까운 기름이 증발한다고 생각하면 작은 량이 아니죠? 연비 엄청 나빠 집니다.
반대로 겨울에는 엔진과 변속기가 차갑게 냉각되어 윤활유의 점도가 낮아 회전저항이 커지고, 또한 엔진을 워밍업 하기 위해 연료를 많이 사용합니다. 그래서 겨울철에도 연비가 나빠지지요.
결론적으로 말씀드리면, 도시인에게는 지하 주차장이 최고입니다. 날씨에 상관없이 차안 온도가 적당하여 좋고, 증발이나 워밍업을 위한 별도의 기름 소모가 적어지니 가장 최적의 주차 장소라 할 수 있지요.
경제운전 하세요.
- [직접서술]
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