자동차에 전기 장치가 무엇보다 중요한 이유(2018-02-06) 인터넷에서 옮긴 글

자동차에 전기 장치가 무엇보다 중요한 이유!

최신 자동차에서는 전력과 전압을 유지해줄 전기 장치가 무엇보다 중요하다.

벤틀리 벤테이가에 사용된 전기 장치와 배선 / 사진출처: 벤틀리

 

[김태영의 테크 드라이빙] “자동차 배터리가 방전됐어. 발전기 상태도 안 좋다고 하더라. 그래서 모두 아주 싼 거로 교체했어. 솔직히 엔진 시동이나 라디오를 들으려고 배터리와 발전기에 수 십 만원을 쓸 필요가 없잖아?” 날씨가 급격하게 추워지자 자신의 차에 배터리가 방전됐다며 투덜거렸던 A 씨의 주장이다. 하지만 그의 주장은 완전히 틀렸다. 최신형 자동차에 전기장치는 무엇보다 중요하다. 전자제어 장치가 그만큼 많이 사용되고, 깊숙이 관여하기 때문이다. 단순하게 생각해서 스마트 폰과 노트북 등 같은 최신 전자장비에서 전기가 어떤 역할을 하는지 알면 쉽게 이해가 된다.

 

전기 회로(電氣回路, 전기가 도는 길)를 쓰는 기계장치의 기본 원리는 전류가 순환하면서 작동한다. 하지만 아주 작은 전구가 아닌 이상, 단순히 전기가 공급되는 것으론 부족하다. 특정 장치가 목표한 성능을 실현하기 위해서는 일정한 전압(전기 회로에 전류를 흐르게 하는 능력), 전력(단위시간 동안 전기장치에 공급되는 전기에너지) 같은 조건이 필요하다. 쉽게 말해 전류가 흐르는 과정에 따라서는 기계의 성능이 더 좋아지거나 혹은 나빠질 수 있다는 뜻이다.

사진출처: 보쉬

자동차도 마찬가지다. 배터리 성능이 떨어지고, 발전기가 노후화되면 곧바로 이상 증상이 나타난다. 엔진은 아이들 상태에서부터 불안하게 떨리고, 엔진을 고 회전으로 쉽게 회전시키기 어렵다. 당연히 최고 출력을 뽑아낼 수 없다. 정밀한 연료제어가 어려워지기 때문에 연비는 떨어진다. 최신형 자동차에서 전기 시스템이 불안정할 때는 이것보다 문제가 훨씬 심각하다. 요즘 차는 운전자 몸에 지닌 키를 인식해서 문도 열어준다. 그뿐인가? 시동을 걸고, 움직이고, 회전하고, 정지하는 모든 움직임에 전자제어 장비가 사용된다. 가속/감속 페달뿐 아니라 조향 보조 모터나 변속기 레버, 주차 브레이크 버튼도 모두 전기를 사용하는 방식이다.

최신형 BMW 5시리즈를 완전히 해체한 모습 / 사진출처: BMW 코리아

 

엔진 속 크랭크축은 연료를 태우는 힘으로 회전한다. 하지만 적정한 회전 수에 정확하게 연료를 넣는 것은 컴퓨터(ECU)나 전자식 인젝터의 몫이다. 자세제어 장비가 차의 움직임을 안전하게 제어한다. 네 바퀴 굴림에 동력을 배분할 때도 동력제어 클러치에 달린 전기 모터를 쓴다. 헤드라이트, 에어컨 팬, 오디오, 네비게이션 처럼 아주 기본적인 전자 장비뿐 아니라 요즘 자동차는 아주 근본적인 부분까지 전기를 사용한다. 그러니 내연기관 자동차라고 해서 좋은 연료를 넣고, 엔진 오일 교체에만 신경 쓴다고 컨디션을 유지하는 것은 아니다.

일반적인 자동차의 전력은 12~14V(볼트)를 쓴다. 배터리가 중심에 있다. 이론적으론 2.1V를 내는 셀 6개 직렬로 연결되어서 12.6V를 발휘한다(12~13V). 발전기는 13.5~14V, 차대와 배터리는 12.5~13.5V를 유지한다. 자동차의 배선 구조는 아주 특수한 경우를 제외하곤 대부분 단선식으로 만들어진다. 단선식이란 전원의 (－)선을 차체 또는 프레임에 직접 연결하고, 전원의 (＋)선을 전기장치에 연결하는 마이너스(－)접지 방식이다. 쉽게 말해 자동차는 전기를 발전하고 전압을 유지하고, 전류를 흐르게 하는 하나의 시스템이다. 그래서 균형이 중요하다. 발전을 과하게 하는 것은 효율이 떨어지고, 소비를 과하게 하는 것은 시스템에 부하를 가져온다.

[석남사 헬기장에서본 하늘]