자동차의 심장에 해당되는 엔진은 한 사람에 의해서 개발된 것이 아니고 여러 사람에 의해서 개발되었습니다. 디젤엔진, 가솔린엔진 개발이 되었습니다. 수많은 연구원과 엔지니어의 손을 거치면서 수많은 발전을 이루었습니다. 오늘은 자동차 엔진이 개발된 과정에 대해서 알아보겠습니다.
자동차엔진 개발
자동차 엔진은 한 사람에 의해서 개발된 것이 아닙니다. 여러 사람에 의해서 개발되었습니다. 대표적으로 니콜라우스 오트와 칼 벤츠이 있습니다. 니콜라우스 오트는 가솔린 엔진의 선구자로 꼽힙니다. 가스 엔진을 연구 중에 가솔린을 사용한 내연기관 엔진을 개발합니다. 이후에는 이 에진을 사용하여 자동차까지 만들었습니다. 칼 벤츠는 1885년에 자신이 개발한 가스 엔진을 사용하여 자동차를 만듭니다. 이 자동차가 세계 최초로 실용적인 자동차로 인정받았습니다. 그 이후 자동차 회사를 만들게 되는데 그 자동차 회사가 메르세데스-벤츠 자동차입니다.
자동차 엔진은 가스엔진, 디젤엔진, 가솔린엔진 순서대로 개발되었습니다. 대부분의 사람은 가솔린엔진이 제일 먼저 개발되었을 것이다라고 생각하겠지만 최초로 개발된 엔진은 가스엔진입니다. 그리고 그다음으로 디젤엔진이 개발되었습니다. 디젤 엔진은 1892년에 루돌프 디젤에 의해서 개발되었습니다. 디젤 엔진은 가솔린보다 효율적이며, 힘도 강해서 무거운 자동차에 적합한 엔진이었습니다. 트럭, 선박, 철도 등에 많이 적용되었습니다. 디젤엔진이 소음과 환경오염을 많이 일으키지만 연료의 효율과 동력특성면에서는 가솔린 엔진보다 좋습니다. 가솔린 엔진은 가장 보편적으로 사용되는 엔진 종류 중 하나로 자동차뿐만 아니라 비행기, 배, 발전소 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 산업화가 되고 기술적인 발전이 되면서 가솔린 엔진도 많은 발전을 이루었습니다. 현재는 더욱 효율적이고 경제적인 엔진을 만드는 기술 개발이 이루어졌고 친환경적인 엔진을 개발하는 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.
디젤엔진의 개발
디젤 엔진은 루돌프 디젤이 1892년에 개발되었습니다. 디젤은 희귀한 기체인 암모니아 기체를 사용하여 연구를 하였는데 암모니아가 폭발하면서 사고가 발생하게 됩니다. 디젤은 이 사고를 계기로 안전하게 사용할 수 있는 연료를 찾아보게 되었습니다. 디젤은 가솔린과 다른 연료를 사용하고 싶었고, 실험을 통해 파라핀 유류를 사용할 때 더 효율적인 연소가 가능하다는 것을 알아냈습니다. 이를 기반으로 디젤은 디젤 엔진을 발명하게 됩니다. 디젤엔진은 가솔린 엔진과의 가장 큰 차이점은 압축에서 발생한 열을 사용하여 자체적으로 점화시키는 원리를 사용합니다. 엔진 내부에서 고압을 생성하여, 연료와 공기를 혼합한 뒤 압축하여 연소됩니다. 디젤 엔진은 높은 효율성을 가지며, 연료 경제성도 뛰어나게 됩니다. 디젤 엔진은 초기에는 대형 선박, 철도 및 산업용 기계에서 사용되었으나, 1920년대에는 트럭과 버스에서도 사용되기 시작했습니다. 1970년대 이후로는 승용차에도 널리 사용되며, 현재까지도 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.
최근까지 연비가 좋아서 주목받았지만, 지금은 점점 퇴출되는 분위기입니다. 아직 정지상태에서 출발할 때 큰 힘이 있어야 하는 트럭과 버스에는 디젤엔진이 접합합니다. 향후 어떻게 발전할지 기대됩니다.
디젤엔진의 특징
- 연료효율의 향상 : 초기에는 일반적인 유류를 사용했으나, 이후 연료의 품질이 개선되면서 연소 효율이 개선되었습니다. 현재의 디젤 연료는 정밀한 정제 과정을 거쳐 만들어지며, 연소 효율과 환경 친화성이 높아졌습니다.
- 고압분사기술 : 압축발화원리를 사용하기 때문에, 연료와 공기의 혼합을 완벽하게 하여 효율적인 연소가 이루어져야 합니다. 따라서, 고압분사기술이 개발되면서, 연료의 분사량과 타이밍을 정밀하게 조절할 수 있게 되어 연소 효율이 개선되었습니다.
- 터보차저 : 가솔린 엔진에 비해 출력이 낮았기 때문에, 터보차저 기술이 개발되면서 디젤 엔진의 출력을 높일 수 있게 되었습니다. 터보차저는 엔진 내부에서 공기의 압력을 높여 연소 효율을 높이는 기술입니다.
- 배기가스 후처리 : 디젤 엔진은 연소 과정에서 대기 오염물질을 발생시킵니다. 이를 해결하기 위해 배기가스 후처리 기술이 개발되었습니다. SCR (Selective Catalytic Reduction) 기술과 DPF (Diesel Particulate Filter) 기술은 디젤 엔진의 배기가스를 정화하여 대기 오염을 줄이는 효과가 있습니다.
가솔린 엔진의 개발
19세기 후반에 이르러 여러 명의 발명에 의해서 가솔린 엔진이 개발되었습니다. 1886년, 프랑스의 발명가 에타드 르노는 열기관 엔진을 개발했습니다. 이 엔진의 특징은 휘발유를 사용하였고, 피스톤을 이용해 작동하는 내연기관 엔진이었습니다. 그러나 이 엔진은 사용이 불편하고 성능이 나쁘기 때문에 상용화되지는 않았습니다. 이후 1885년, 니콜라우스 오토는 휘발유를 사용하는 4사이클 엔진을 발명했습니다. 이 엔진은 공기와 연료를 혼합하여 폭발하는 과정으로 동작했으며, 이후 현대적인 가솔린 엔진의 원형이 되었습니다. 1886년, 독일의 칼 벤츠는 내연기관을 사용하는 최초의 모터카를 발명했습니다. 이 모터카는 가솔린을 사용하는 4사이클 엔진을 탑재하였으며, 이후로 가솔린 엔진이 자동차에 널리 사용되게 되었습니다.
가솔린 엔진의 특징
- 고속 및 높은 출력: 가솔린 엔진은 높은 회전 수에서 효율적으로 작동하며, 높은 출력을 제공할 수 있습니다. 이는 빠른 가속과 고속 주행에 유리합니다.
- 경제성: 가솔린 자체의 비용이 상대적으로 저렴하고, 가솔린을 효율적으로 연소시키는 기술의 발전으로 연비가 향상되었습니다. 따라서 가솔린 엔진은 일반적으로 경제적인 선택으로 알려져 있습니다.
- 부드러운 동작: 가솔린 엔진은 진동과 소음이 적은 부드러운 동작을 제공합니다. 이는 운전 경험을 향상하고, 주행 중 편안함을 제공합니다.
- 가볍고 작은 크기: 가솔린 엔진은 디젤 엔진에 비해 상대적으로 가벼우며, 작은 크기로 설계할 수 있습니다. 이는 자동차 설계에서 공간 절약과 더 나은 배치 유연성을 가능하게 합니다.
- 낮은 토크: 가솔린 엔진은 일반적으로 토크(회전력)가 디젤 엔진에 비해 낮습니다. 따라서 큰 하중을 견딜 필요가 있는 상황에서는 디젤 엔진이 더 적합할 수 있습니다.
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