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작동
작동(作動, operation)은 움직임 또는 움직이게 함을 말한다.[1]
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개요[편집]
작동은 움직임을 한다는 의미에서 가리키는 경우가 많다.[2]
제조업에서의 작동은 상기 사항에 전부 해당된다. 예하면 기계 장비들이 움직이는 것, 컴퓨터, 시스템 등이 가동되고 데이터를 주고받는 것, 제품으로 보면 자동차의 엔진이 돌아가는 것, 장착된 시스템이 돌아가는 것 등등이다. 반대로 작동이 제대로 안되면 오작동(誤作動)이다.
자동차의 작동[편집]
개념[편집]
자동차가 작동했다 하면 이는 바로 엔진이 작동했다는 말과 같다. 자동차는 엔진이 작동됨에 따라 동력전달장치, 서스펜션, 타이어, 스티어링, 브레이크 등 다양한 부품이 모여 각자 역할을 하면서 움직이게 된다.[3]
엔진[편집]
자동차가 움직일 수 있는 힘의 원천지 바로 자동차의 심장이라고 불리는 엔진이다. 엔진은 자동차에 필요한 동력을 발생시키는 기능을 가지는 시스템으로 동력 전달 장치로 힘을 전달해 바퀴가 움직이게 해주는 역할을 한다.
또한 사용하는 연료에 따라 움직이는 방식도 달라진다. 엔진은 크게 가솔린(휘발유), 디젤(경유), 가스 연료로 구분할 수 있으며 이 세 가지 연료를 사용하는 자동차를 내연기관 자동차라고 한다.
가솔린 엔진[편집]
자동차를 움직일 때 필요한 에너지는 엔진에서 발생되는데 엔진 내에서 연료와 공기의 혼합기가 폭발하며 에너지가 생기는 것이다. 이러한 폭발이 일어나도록 불꽃을 발생시켜 주는 장치, 점화 플러그(스파크 플러그)이다. 자동차의 연료실에 휘발유를 주입하면 점화 플러그에서 전기 방전을 일으켜 불꽃이 발생한다.
그다음 폭발과 함께 압축된 힘으로 피스톤을 아래로 밀며 왕복 운동 에너지를 만들어 내는데. 그 에너지를 ‘ㄹ’자 모양으로 연결된 크랭크 축에 전달해 자동차를 움직이게 하는 회전 힘을 만들어내다. 가스 엔진 역시 같은 구동 원리로 움직인다.
디젤 엔진[편집]
휘발유 엔진과 같은 순서로 작동되지만 다른 점이 있다. 점화 플러그 같은 불꽃을 만드는 장치가 따로 없다는 것이다. 경유 자동차의 엔진은 점화 플러그가 없는 대신 훨씬 뜨겁게 온도를 높여 자연적으로 폭발을 발생시킨다.
LPG 엔진[편집]
LPG 역시 내연기관에 속하며 가솔린 엔진과 비교했을 때 연료비의 저렴함, 그리고 유해 물질의 발생량이 적을뿐만 아니라 엔진의 수명 역시 길다는 장점을 갖고 있다. 다른 말로는 LPG기관이라고도 부르며 특징은 가솔린 엔진의 고압용기 안에 있는 LPG 가스를 액화석유가스라고 표현하는데 이 가스가 감압 기화장치를 통하게 되면 기회기를 거쳐서 기관에 흡입시키는 방식이다.
LGP 엔진이 작동하는 원리는 가솔린 엔진과 기본적으로 같으며, 연료 폭발 후 완전히 연소하기 때문에 대기오염의 정도, 오일 교환, 엔진의 수명 등이 장점으로 작용한다.
전기차 전동기[편집]
전기차는 엔진이 없다. 전기차의 가장 큰 장점이자 내연기관 자동차와 가장 큰 차이점은 엔진과 연료를 이용하지 않고 배터리를 충전하여 모터를 가동한다. 이 덕분에 배기가스로 인한 대기 오염을 줄일 수 있는 것은 물론 소음도 적다.
수소연료전지차[편집]
수소를 활용하는 수소 차량이 있는데 정식 명칭은 수소연료전지차이다. 작동 원리는 수소와 산소가 촉매를 통하여 반응하고 이 반응에서 발생되는 전기를 활용해 모터를 구동하는 방식인데 물을 전기 분해하여 양극에서 산소를 생성하고 음극에서 수소를 생성하며 이를 반대로 작동하게 해서 수소를 이용해서 물을 만들게 되는 과정에서 전기가 발생 되게 하는 것이라고 생각하면 된다.
수소연료전지차는 전기차와 마찬가지로 공해물질이 거의 배출되지 않기 때문에 환경오염이 적고 일반적인 고전압 배터리에서 전력을 얻는 일반적인 전기차량보다 적은 연료를 활용해 더 먼 거리를 주행할 수 있다. 그리고 긴 충전 시간을 가지는 전기 배터리 차량에 비해 짧은 충전 시간을 가졌을 뿐만 아니라 연료의 가격 역시 더 저렴하다는 장점이 있다.
동력전달장치[편집]
동력전달장치는 기관의 출력을 구동 바퀴에 전달하는 장치이다. 엔진의 힘이 클러치 → 변속기 → 추진축(앞 기관 뒷바퀴 구동의 경우) → 종 감속 장치 및 차동기어 장치 → 차축 → 구동 바퀴의 순서로 전달된다.
클러치는 마찰판과 압력판으로 되어 있으며, 스프링의 힘으로 압착하여 동력을 전달하게 되어 있다. 변속기는 자동차가 원활하게 움직일 수 있도록 변속을 돕는 역할을 한다. 이러한 순서대로 힘이 차축과 구동 바퀴로 전달되면서 자동차가 앞으로 나아가게 된다.
바퀴[편집]
바퀴는 자동차를 움직이게 해주는 발 역할이라고 할 수 있다. 바퀴는 기능에 따라 구동 바퀴와 피동 바퀴로 나눌 수 있다.
구동 바퀴는 자축에 작용하는 회전력을 이용하여 바퀴의 타이어로 노면을 미는 힘, 즉 구동력을 발생시킬 수 있는 바퀴이다. 반면 피동 바퀴는 단순히 구르는 기능만을 가진 바퀴이며 자동차 작동에 필요한 바퀴는 바로 구동 바퀴이다.
자동차의 바퀴는 허브(Hub)에 의해 액슬(Axle)에 장착돼 노면에 접한 상태에서 굴러가는 구조인데. 엔진의 동력으로 액슬을 회전시키는 회전력이 타이어에 전달되면 타이어에는 접지되는 노면을 뒤로 미는 힘이 발생한다. 이때 발생된 힘이 바로 구동력이며 이 힘으로 자동차가 앞으로 나아가는 것이다.
스티어링[편집]
스티어링은 자동차의 방향키라 할 수 있다. 자동차가 목적지에 가기 위해서는 길을 따라 자동차의 방향을 바꿔야 한다. 스티어링 시스템은 자동차의 진행 방향을 운전자의 의도대로 바꾸기 위한 장치이다. 방향을 잡는 장치라는 뜻으로 조향장치라고 부르기도 한다.
사실 자동차가 처음 만들어졌을 때는 오직 운전자의 힘만으로 바퀴의 방향을 움직여야 했다. 이를 기계식 스티어링 시스템이라고 하는데. 이후에 더 쉽고 부드럽게 움직일 수 있는 유압식, 전자유압식, 전동식 파워 스티어링 시스템으로 발전했다.
브레이크[편집]
잘 달리는 것만큼 잘 멈추는 것도 중요한 법, 자동차의 브레이크는 자동차의 속도를 줄여주거나 멈추게 하는 장치이다. 현재 사용되고 있는 드럼 브레이크, 디스크 브레이크를 대표적으로 볼 수 있다.
- 드럼 브레이크 : 휠 안쪽에 있는 드럼에 벽돌모양으로 생긴 슈(SHOE)라는 마찰제가 바깥으로 팽창하면서 드럼을 조여 속도를 줄이는 방식이다.
- 디스크 브레이크 : 디스크 브레이크는 원반(DISC) 형태로 된 브레이크로 드럼 브레이크보다 제동력이 좋다. 바퀴에 연결된 디스크를 디스크 패드가 양쪽에서 눌러 속도를 줄이는 방식이다.
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차체와 차대[편집]
자동차의 뼈대라고 할 수 있는 차체와 차대이다.
- 차체 : 차체는 자동차의 겉모습을 이루는 틀이다. 차 문, 바닥, 창문 등의 구조물이 바로 차체이며 승객과 화물을 안전하게 지켜준다.
- 차대 : 차대는 한 마디로 자동차의 핵심을 이루는 틀이다. 엔진의 동력을 전달하고, 속도를 줄이고, 전기 장치가 연결되어 있다. 섀시만 있어도 주행은 가능하다.
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈작동〉, 《네이버 국어사전》
- 〈작동〉, 《네이버 지식백과》
- 〈자동차의 구동원리〉, 《키즈현대》
- 다이렉트애드, 〈자동차 엔진 작동 원리와 종류 알아보기〉, 《네이버 포스트》, 2019.10.04.
같이 보기[편집]
