자동차의 엔진은 사람으로 치면 심장에 해당한다. 힘의 근원이기 때문이다. 엔진은 각종 첨단 핵심기술들이 모여있다. 기술의 승부가 엔진에서 갈린다고해도 과언이 아닐 정도다. 엔진을 이해하는 데 필요한 용어들을 정리했다.

◆ SOHC와 DOHC 엔진
OHC는 overhead camshaft의 약자다. 캠샤프트는 엔진 실린더의 벨브를 여닫게 하는 작용을 한다. 즉 캠샤프트가 하나인지 두 개인지를 가려서 하나라면 SOHC(single over head camshaft) 둘이면 DOHC(double overhead camshaft)라고 한다. 흔히 밸브가 2개면 SOHC, 4개 혹은 그 이상이면 DOHC라고 하는 데 정확한 구분이 아니다.
DOHC는 샤프트가 두 개 인만큼 흡기밸브용 샤프트와 배기밸브용 샤프트로 나뉘고 실린더당 흡기밸브2개, 배기밸브 2개 도합 4개의 밸브를 적용하는 게 일반적이지만 때로는 흡기1개 배기 1개의 밸브만 사용하는 경우도 드믈게 있다. 따라서 DOHC와 SOHC를 구분하는 건 밸브수가 아니라 캠샤프트 수 임을 알아야 한다.
DOHC라는 말을 많이 쓰지만 일부 메이커는 트윈캠 이라는 말로 부른다. 같은 말이라고 보면 된다.

◆ 쇼트 스트로크 엔진과 스퀘어 엔진, 롱 스트로크 엔진
실린더의 내경과 행정 비율을 보고 엔진의 형태를 구분한다. 스트로크는 엔진 피스톤이 상사점과 하사점의 거리, 즉 피스톤이 상하운동하는 거리다. 보어는 실린더의 지름.
쇼트스트로크 엔진은 보어>스트로크, 즉 실린더의 지름이 스트로크보다 긴 형태다. 고속회전에 유리해 고성능 차에 이같은 형태의 엔진이 어울린다.
롱스트로크 엔진은 보어<스트로크 엔진, 즉 보어보다 스트로크가 긴 형태다. 압축비를 높일 수 있어 효율면에서 유리하지만 고속회전에 약하다. 성능보다 승차감을 중시하는 자동차에 어울린다.
스퀘어 엔진은 보어=스트로크, 즉 보어와 스트로크가 같은 길이다. 정방형 엔진으로 롱스트로크와 쇼트 스트로크의 중간에 서있다고 보면 된다.

◆ 압축비
엔진의 압축비는 엔진의 효율을 결정짓는 중요한 요소다. 피스톤이 하사점에 왔을 때 실린더의 부피와 상사점에 갔을 때 실린더 부피의 비율이 바로 압축비다. 즉 실린더 내부 면적이 최대인 상태에서 압축을 시작해 가장 작은 부피가 됐을 때 얼마만큼이나 압축되는 지를 보여주는 비율이다.
압축비가 크면 폭발력이 좋아 힘이 세진다. 소모되는 연료의 양도 작아진다. 대신 큰 폭발을 하는 만큼 소리가 크고 진동도 많다. 특히 휘발유 엔진은 압축비가 높아질수록 노킹이 발생할 위험이 커 압축비를 높일 수 있는 한계가 있다. 휘발유 엔진은 대게 압축비 10대1을 넘지 않는다.
디젤 엔진은 자연착화 방식인만큼 압축비가 세다. 즉 스스로 폭발할 만큼 세게 압축을 해줘야 하는 게 디젤 엔진이다. 압축비가 크면 훨씬 더 강한 압력에 견뎌야 하는 만큼 더 튼튼하게 만들어야 한다. 대신 점화플러그 등의 전기 점화장치는 필요치 않다. 디젤엔진의 압축비는 15대1 전후다.

◆ 터보차저
엔진의 힘을 세게 하려면 배기량을 함께 키워야 하는데 배기량을 늘리면 세금이 따라 늘어난다. 비용이 느는 것이다. 따라서 배기량을 늘리지 않고 힘을 키우는 방법으로 나온 게 바로 터보차저다. 항공기에서 온 기술로 공기가 희박한 공중에서 연소실로 공기를 압축해서 밀어넣어주는 기술을 자동차에 적용한 게 터보차저다.
배기가스의 힘을 이용해 터빈을 돌려 공기를 실린더에 강제 주입하는 방식이다. 하지만 이같은 방식은 배기가스를 이용해 터빈을 돌려 다시 공기를 강제주입하는 동안의 시차가 발생한다. 가속페달을 눌러 터보를 작동시켜도 엔진이 실제로 터보작동을 하는 순간까지 시간이 걸리는 것이다.
이를 보완해서 나온 게 수퍼차저다. 시간차 없이 기계적으로 터보를 작동시키는 방식이다.
배기가스를 통해 압축된 공기는 뜨거운 상태여서 압축 효율이 높지 않다. 공기를 식혀주면 압축 효율은 더 높아진다. 인터쿨러가 등장하는 이유다. 인터쿨러는 터보에 강제 압축돼 보내지는 공기를 식혀줘서 압축 효율을 높여주는 장치다.

◆ 직분사 엔진
연료를 공기와 섞어 혼합기로 만들어 연소실에 분무해주는게 기존의 엔진 점화 방식이다. 직분사 엔진은 공기만을 압축해 놓은 상태에서 전자제어되는 노즐을 통해 최적의 연료만을 분사해주는 장치다. 미세한 조정이 가능해 엔진의 고성능화, 최적화를 이루는 한편 연비도 획기적으로 개선시켜 준다.
디젤엔진의 커먼레일 역시 이와 비슷한 장치다. 공기가 압축된 실린더에 자연착화가 일어날 수 있게 고압으로 경유를 정밀하게 계산된 양만큼 뿜어주는 장치다. 디젤엔진 최적화에 효과를 보이면서 공해발생도 줄여준다.

◆ 가로엔진, 세로 엔진
엔진룸을 보면 엔진이 가로로 놓였는지 세로로 놓였는지를 두고 구분한다. 엔진룸 정 중앙에 세로로 놓는 게 이상적이다. 무게 배분이 좌우가 정확해지기 때문이다. 하지만 엔진룸 공간이 좁고 제약이 많아 엔진을 가로로 놓는 경우가 대부분이다. 앞바퀴굴림차의 경우 대부분이 가로로 엔진을 배치한다.
세로로 엔진을 배치하는 경우는 뒷바퀴 굴림이나 사륜구동 방식일 때다. 동력을 가운데로 전달해 좌우측 바퀴까지의 거리가 정확하게 가운데여야 사륜구동이 제대로 작동한다. 동력전달축에서좌우측 바퀴까지의거리가 다르면 동력이 전달되는 과정에서 약간의 시간로 인해 차가 한쪽으로 쏠리는 경우가 생긴다. 이를 토크 스티어 현상이라고 한다. 주고 앞바퀴굴림차에 많이 생긴다.

◆ 직렬엔진, V형 엔진
직렬 엔진은 실린더가 일렬로 나란히 배열된 형태다. 6기통까지가 한계로 그 이상의 기통수에서는 직렬 엔진이 불가능하다. 소음 진동면에서 유리하고 공간 활용면에선 불리하다.
V형 엔진은 말 그대로 실린더를 V형으로 배치한 것이다. V형 두 개를 붙이면 W형이 되는 만큼 공간활용성이 뛰어나다. 서로 마주한 실린더들이 서로 충격을 줄여줘 오히려 조용하다고 주장하는 이들도 있다. 요즘엔 관련 기술의 발달로 직렬이나 V형이어서 더 조용하다고 할 수는 없다. 방음대책을 어떻게 세우는가에 따라 소음이 좌우되는 경우가 더 많다.

오종훈 yes@autodiary.kr