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주유기
주유기(gas pump, 注油機)는 자동차에 연료(기름)을 넣는 기계이다. 크기와 모양은 모든 주유소가 거의 비슷하다.
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역사[편집]
자동차가 운행하려면 반드시 주유기가 필요하다. 그러나 주유기는 늘 자동차 뒤에 가려져 있었다. 주유기는 1885년 발명가 S.F. 보우저(S.F. Bowser)가 만든 케로센(Kerosene) 펌프에서부터 시작된다. 당시에는 주유소라는 개념 자체가 없었기 때문에 식료품 가게나 잡화점에서 연료를 샀다. 이곳에서는 난로나 램프에 들어가는 등유를 손쉽게 옮기기 위해 케로센 펌프를 주문했다. 케로센 펌프는 계량기와 고무호스 없이 펌프 구멍 아래에 양동이나 통을 두고 기름을 담았던 것이 전부였다. 보통 커다란 나무 박스 뚜껑에 부착돼 기름을 퍼 올렸다. 마치 우물 펌프와 비슷한 느낌이다. 원리는 요즘도 흔히 쓰는 '자바라'와 같다. 압력을 이용해 연료를 끌어올리는 방식으로 손잡이를 잡아 돌리면 손쉽게 일정한 양을 퍼올릴 수 있었다. 덕분에 불안하게 좁은 병목을 잡고 기름을 옮길 일이 없었고, 좀 더 안전하게 연료를 관리할 수 있었다. 해외에서는 지금도 자바라를 케로센 펌프로 부르기도 한다. 당시 휘발유는 석유 정제 후 나오는 휘발성 부산물에 불과했다. 석유 정제 기술이 지금처럼 발달하지 않았던 탓에 생산량과 사용량 둘 다 많지 않았다. 결과적으로 주유기 보급이 늦어진 이유이기도 하다. 1900년대 초부터는 자동차가 대량 생산되기 시작했고 휘발유 사용량이 급격히 늘어났다. 전문적인 주유 공간에 대한 필요성이 생겼고, 이때부터 제대로 된 주유기가 등장한다. 당시의 주유기는 '주유기'라는 말을 쓰기는 했지만 오늘날의 주유기와는 많이 달랐다. 자동차 연료 탱크에 손쉽게 기름을 넣기 위해 앙상한 수동 펌프에 고무호스를 추가한 것이 전부였다. 이후 호스 끝에 오늘날의 주유건과 같은 손잡이가 추가됐으며, 나중에는 소형 계량기도 추가됐다. 1910년대 들어서는 앙상한 몸을 가려줄 튼튼한 철제 갑옷이 추가됐다. 가연성 연료를 퍼올리는 장치이므로 안전성이 높아져야 했기 때문이다. 주유소에 사람이 없을 때 혹은 영업 종료 후에는 작동할 수 없도록 덮개로 잠가둘 수 있었다. 주유기 머리 꼭대기에는 전구를 달아 어둠 속에서 잘 보이도록 했다. 지붕 아래에 불을 밝히는 주유기가 나란히 서 있고 차가 지나다닐 수 있는 형태가 널리 쓰이기 시작했다. 사람들은 이를 비로소 '주유소'로 불렀는데 초창기에는 가스 스테이션(Gas Station)이 아닌 필링 스테이션(Filling Station)으로 부르기도 했다. 다양한 형태의 주유기도 이때부터 등장한다.
본격적으로 주유소가 널리 확산되면서 1918년에는 속이 훤히 보이는 주유기가 등장했다. 차가 커지고 소비되는 연료량도 늘어나면서 얼마의 연료를 샀는지 계산이 중요해졌기 때문이다. 속이 보이는 주유기는 펌프 중간에 대형 유리관을 달아 구입한 연료 양을 확인할 수 있었다. 1923년에는 유리관에 직접 펌프를 달아 주유량을 직관적으로 볼 수 있었다. 1930년 들어서는 정밀한 계량기를 적용해 대형 시계식 미터기가 유리관 대신 자리했다. 미터기 숫자가 슬롯머신처럼 올라가는 방식의 디지털(우리가 아는 전자식 디지털이 아님) 계량기는 1930년 후반부터 널리 쓰였다. 1934년 웨인 펌프 회사(Wayne Pump Company)에서 신형 계량기를 개발하면서 주유 펌프는 현대식으로 변화하기 시작했다. 1950년대부터는 박스 형태 주유기에 디지털 계량기가 합쳐져 보급됐다. 이때부터 주유기의 변신은 더뎌지기 시작했다. 물론, 시대 변화에 맞춰 현대화된 디자인과 안전과 관련된 세세한 기능이 추가됐지만 큰 틀은 변하지 않았다. 어쩌면 더 이상 변할 필요가 없고, 한계에 도달했는지도 모른다. 휘발유 외에 디젤, LPG, CNG 가스 등 다양한 연료가 보급되어도 주유기의 형태는 그대로이다. 자동차만큼 오랜 역사를 지녔지만 큰 변화가 있었던 것은 아니다. 일부 자동차 브랜드는 로봇을 활용한 자동 주유 시스템을 선보이기도 했다. 주유기 옆에 차를 대면 로봇 팔이 스스로 주유기를 찾아 주유건을 꽂는 방식이다.[1]
동작[편집]
- 노즐을 들어올리면 노즐 스위치가 ON이 된다.
- 모터를 회전시켜 펌프를 동작시키고 밸브를 열어 기름이 흐르게 한다.
- 기름이 유량계를 지나면 센서가 감지한다.
- 펄스수를 세어 주유량을 계산하고 금액을 표시한다.
- 노즐을 내려 놓으면 모터를 끄고 밸브를 닫고 주유를 종료 한다.
- 셀프 주유기는 ODT라는 컴퓨터를 통해 터치스크린으로 사용자 인터페이스를 제공한다.[2]
구조[편집]
- 솔레노이드 밸브 : 전자감응 ON/OFF 밸브로서 주유기의 프리셋트에서 급유량을 선 지정하여 급유시 셋팅 값에서 자동으로 밸브를 닫아 정확한 양이 급유되도록 제어하는 전자식 주유기의 중요 부품이다. 주요 구조는 하우징, 밸브시트, 코일로 구성되어 있으며 솔레노이드 밸브에 이물질이 끼거나 밸브시트가 손상된 상태이면 주유기 선 카운팅 현상(급유 전 카운터 올라감)이 나타난다.
- 펄스 : 주유기 유량계의 기계적 회전을 전자적 신호로 바꾸어 주는 장치이다. 주유기가 가동되면 유량계의 상단축이 회전하며 몇개의 감속기어를 통하여 펄스로 연결된다. 이 펄스의 전자적 신호는 주유기의 중앙제어장치인 CPU 보드로 들어가서 다시 주유기 표시판인 디스플레이 보드로 숫자화되어 나타난다. 보통 주유기 펄스는 밀폐형으로 되어 있으므로 사용자가 임의로 만지는 것은 삼가는 것이 좋다. 다만 전자 또는 POS 토탈값과 기계식 토탈값이 차이가 발생하거나, 토출은 정상이나 디스플레이 보드에는 숫자가 카운팅되지 않을 경우 펄스계통을 점검해야 한다.
- 공기분리기 : 펌프에서 흡입된 기름에 혼합된 공기를 분리시키는 장치이다. 공기분리기가 정상이 아닐 때는 노즐에서 기름과 공기가 혼합된 상태로 토출이 진행되거나, 공기배출구(Air Vent)에서 기름이 유출된다. 공기분리기는 구조가 간단한데, 섬프(Sump)와 그 속의 웃기(Float), 니들밸브 등으로 구성되어 있다.
- CPU 보드 : 주유기의 중앙제어장치로서 주유기의 모든 동작을 콘트롤하는 가장 핵심적인 보드이다. 사람으로 치면 머리의 뇌 역할을 하는 보드이다. CPU B/D의 역할은 다음과 같다. 첫째, 유량계 펄스 신호를 받아서 디스플레이 보드(표시부)에 숫자가 표시되도록 한다. 둘째, 포스와 주유기의 통신 인터페이스를 주관한다. 셋째, 모터 및 솔레노이드 밸브 신호를 제어한다.
- 파워 보드 : 주유기의 각 전자 부품에 전원을 공급하는 역할을 담당한다. 각 부품이 요구하는 전압이 각기 다르므로 요구하는 다양한 전압을 만들어 공급한다. 전원 공급처로는 CPU B/D, 통신보드, 디스플레이 보드, 펄서 등이 있다. 이 부분들의 전원 상태가 불안정하면 파워보드를 우선 점검해야 한다.
- 디스플레이 보드 : CPU B/D에서 보내 준 신호를 숫자로 표기하는 역할을 한다. 주유기의 종류에 따라 LCD 타입과 FIP(VFD) 타입의 두 가지 종류가 있다. 주유기를 장시간 사용하면 디스플레이의 휘도가 떨어지는 경우가 발생하는데, 이때는 디스플레이 소자를 바꾸면 다시 휘도가 정상으로 된다.
- 프리셋 장치 : 주유량 또는 주유 금액을 사전에 셋팅하는 장치이다. 버튼식(5개의 버튼으로 구성)과 텐키식(1에서 10까지의 숫자판)이 있다. 프리셋 장치는 오랜 기간 사용하면 누름판(멤브레인)이 노후되어 에러가 발생할 수 있으므로 교체해야 한다.[3]
원리[편집]
자동차에 연료가 들어가는 구멍을 주유구라고 하고, 주유기에서 주유구와 연결하는 장치를 주유건이라 한다. 주유건의 레버를 당기면 차에 기름을 넣을 수 있으며, 기름이 지나가는 주유건의 선 부분을 스파우트라고 한다. 스파우트에는 구멍이 2개 있다. 첫 번째 큰 구멍은 기름이 이동하는 통로이고, 다른 구멍은 공기가 이동하는 통로이다. 공기가 이동하는 부분을 벤츄리관이라고 부르는데, 주유하는 사람이 레버를 당기면 기름은 첫 번째 구멍을 통해 차 안으로 들어가고 동시에 벤츄리관으로는 기름과 반대 방향으로 공기가 흡입된다. 이렇게 흡입된 공기는 주유건에서 나가는 기름과 섞여서 다시 자동차의 연료탱크로 나간다. 벤츄리관이 반대 방향으로 공기를 흡입하는 이유는 연료가 꽉 차서 벤츄리관에 기름이 닿으면 주유가 멈추기 때문이다. 연료가 가득 찼다는 말은 연료탱크 안에 공기가 있을 수 있는 공간이 거의 남아 있지 않다는 뜻이기도 하다. 벤츄리관이 더 이상 빨아들일 공기가 없으면 공기 대신 연료를 빨아들이게 되는데, 벤츄리관에 흡입된 연료는 주유건에 압력을 가해 스프링을 펴주는데, 이렇게 스프링이 펴지면서 주유건의 레버가 내려가며 기름이 들어가는 것을 막는다. 주유기가 멈추며 나는 딸깍 소리가는 이 레버가 자동으로 내려가는 소리이다. 이렇게 간단한 원리로 주유기는 자동으로 차에 기름을 가득 채울 수 있다.[4]
기술[편집]
로봇 주유기[편집]
로텍 엔지니어링[편집]
세계 최초의 로봇 주유기는 2008년 네덜란드의 한 주유소에서 등장했다. 니코 반 스타베렌(Nico van Staveren)이라는 주유소 주인이 로텍 엔지니어링(ROTEC Engineering)이라는 회사와 함께 로봇 주유기를 만들어 서비스했다. 탱크 피트 스탑(Tank Pitstop)이라고 불리는 이 로봇 주유기는 기름을 넣는 것은 물론 계산까지 모든 과정을 자동으로 수행한다. 자동 주유 시스템을 사용하려는 사람은 간단한 등록 절차를 거쳐 자동차 앞유리에 RFID 인식 칩을 부착하게 된다. 이 스티커에는 차종, 연료 종류, 주유 덮개의 위치, 연료주입구의 높이와 각도, 주유량 등 차량 정보가 들어 있다. 먼저, 자동차가 주유소로 들어서면 문이 열린다. 지정된 위치에 차를 세우면 로봇은 차량에 부착된 칩을 통해 차종과 연료 종류, 주유구 위치 등을 확인한다. 칩은 로텍 엔지니어링의 메인 서버에 연결돼 있다. 주유구 위치를 확인한 로봇은 연료통 덮개와 마개를 연 다음 기름을 넣는다. LPG를 제외한 디젤과 휘발유만 넣을 수 있다. 또 주유량을 조절할 수는 없으며 탱크를 가득 채우는 기능만 있다. 주유가 끝나면 로봇은 주유구를 닫은 뒤 안으로 들어가고 스크린에 운전자가 출발해도 좋다는 신호가 나온다. 기름값 계산은 차량에 부착된 칩을 통해 다음날 계좌에서 자동으로 빠져나간다. 이 시스템은 노약자, 장애인 등으로부터 높은 호응을 받았다. 그러나 모든 차에 사용할 수 없고, 기기당 가격이 약 1억 2천만 원에 이른 탓에 그저 신기한 서비스에 그치고 말았다.[1][5]
오토퓨얼[편집]
오토퓨얼(Autofuel)은 덴마크의 기업으로, 인간의 도움 없이 로봇이 차량에 연료를 넣는 로봇 시스템인 오토퓨얼을 개발했다. 일부 과정만 자동으로 진행되는 기존 로봇 주유기와 달리 운전자가 손가락 하나 까딱하지 않아도 되는 전자동 시스템이다. 주유 커버를 여는 것은 물론, 차량에 맞는 유종을 골라 정량을 주유하는 이 로봇은 유럽에서 개발되어 운용되고 있다. 운전자는 우선 오토퓨얼 홈페이지에서 자신의 차량 번호와 차종, 연료의 종류 등 정보를 등록해야 한다. 그런 다음 오토퓨얼 시스템이 설치된 주유소를 찾아 모니터에 뜬 위치에 정확히 차를 세우고 간단한 절차를 밟으면 된다. 로봇 팔은 차량의 주유 커버와 주유 캡을 직접 열고 기름을 넣은 뒤 다시 캡과 커버를 닫아준다. 오토퓨얼 시스템은 휘발유, 경유 차량은 물론 수소차, 전기차에도 대응한다. 한 가지 번거로운 점이 있는데, 오토퓨얼 시스템에 차량을 등록하면서 전용 캡을 설치해야 한다는 사실이다. 이는 로봇이 차량마다 제각각인 스크루 방식의 주유 캡을 아직 여닫지 못하기 때문이다. 이 시스템은 따분한 주유 시간을 오롯이 운전자의 자유 시간으로 만들어 준다는 점에서 특별하다.[6]
시노펙[편집]
시노펙(Sinopec, 中国石化)은 중국 최대 국유 석유기업이다. 2021년에 중국 내 첫 스마트 주유로봇을 개발하여 광시성 난닝시의 한 주유소 지점에 설치되어 운영에 들어갔다. 운전자는 시노펙의 모바일 앱을 다운로드받아서 제어할 수 있는데, 주유로봇이 정확하게 주유구를 인식해 낸다. 인식 후에는 로봇팔을 주유구 쪽으로 뻗고 주유기를 맞춰 넣을 수 있다. 주유를 완료하면, 로봇이 주유기를 자동으로 주유구에서 꺼낸다. 이어 주유구 커버도 닫아 원위치해 놓는다. 주유 작업에 소요되는 시간은 총 180초 정도로, 음성 인식과 터치 스크린으로 제어돼 사용하기 편리하다. 이 주유로봇은 시노펙이 직접 개발했으며, 얼굴인식 기능을 갖추고 있다. 중국 자체 베이더우(Beidou) 위성 위치인식 시스템 등도 탑재하여 자동으로 물체와 위치를 인식하면서 제어가 가능하다. 또한, 서로 다른 차량의 주유구 커버가 가진 색깔, 형태, 크기, 위치, 개방 방식 등을 모두 인식할 수 있으며, 이 같은 정보를 토대로 자동으로 차종별로 판단하여 주유구를 파악해서 커버를 열 수 있다.[7]
주유가 조작 방지[편집]
주유가 조작은 계량 값을 속일 목적으로 하드웨어를 부착 및 탈착하고 소프트웨어를 조작해 주유량을 속이는 방법이다. 불법 하드웨어 장착 및 엔코더 변조는 육안으로 식별이 가능하기 때문에 검정 및 단속 시 적발이 가능하다. 이러한 불법 소프트웨어를 주유기에 장착할 수 없도록, 대한민국 정부에서는 스마트카드가 내장된 전자봉인 보안모듈(보안 uSD카드) 및 보안인증 기술 개발에 성공했다. 주유기 소프트웨어 조작을 원천적으로 차단할 수 있는 전자봉인 보안모듈은 정부 지정 검정기관에서 발행한 인증서가 유효한 경우에만 주유기가 정상 작동 할 수 있도록 했다. 주유량을 조작하는 불법 소프트웨어는 유효한 인증서를 발급받을 수 없기 때문에 메인보드에 설치되더라도 주유기는 정상 작동을 할 수 없게 된다. 불법적으로 소프트웨어를 사용하다 적발되는 경우, 증거를 삭제하기 위한 전원 차단 등의 행위로 인해 기술개발 전까지는 조작에 대한 증거 자료를 확보할 수 없어 단속에 어려움을 겪었다. 이를 해결하기 위한 방안으로 주유기 소프트웨어 유효성 검증체계를 구축했다. 이는 주유기 소프트웨어 형식승인 평가 후 재검정 기간까지 소프트웨어 보호를 위한 주유기 전자봉인 기술이다. 보안 uSD카드를 이용해 소프트웨어 형식승인 정보를 디지털인증서로 내장해 인증받은 소프트웨어의 해쉬 값을 상호 비교하는 기술이다. 각종 이벤트에 대한 감사로그를 보안 저장함으로써 주유기 조작 시 발생할 수 있는 감사증거(log)를 수집할 수 있는 기능이 있다. 주유기의 전자봉인 보안모듈과 주유소에 게이트웨이를 설치해 3G/LTE망 기반 IoT 플랫폼을 활용하는 주유기 관리 원격 모니터링 시스템을 구축하면, 소프트웨어 기반으로 운영되는 주유기를 전자봉인할 수 있다. 소프트웨어의 유효성을 검증하였기 때문에 부정사용 시 현장 및 원격지에서 즉시 모니터링 가능하다. 이를 통해 주유기 악용을 위한 소프트웨어의 임의조작을 방지할 수 있다. 전자봉인 보안모듈 기술은 지속적으로 전자화되는 계량기에 대한 조작을 근본적으로 방지 가능한 기술이다. KTC는 향후 주유기 외 타 전자식 계량기에도 확대 적용하는 방안을 적극 검토 추진하고 있다.[8] 이 기술은 2018년에 캄보디아에 전수되었다. 주유가 조작 방지 시스템과 제도가 아직 갖춰지지 않은 캄보디아의 석유 공정 거래 체계 확립에 큰 도움이 될 전망이다.[9]
문제 해결[편집]
평소처럼 주유를 할 때, 갑자기 주유기가 튕기는 경우도 있다. 주유기가 튕기는 이유는 많은 이유가 있지만, 대표적인 원인은 캐니스터라는 장치에 문제가 있기 때문이다. 캐니스터는 엔진이 정지하고 있을 때 연료탱크와 기화기에서 발생한 증발 가스를 흡수 및 저장하는 부품이다. 캐니스터 내부는 흡착력이 강한 활성탄으로 구성되어 있는데, 이 활성탄은 소모품이기 때문에 주기에 따라 교체해 주어야 한다. 캐니스터에 이물질이 많이 끼거나 흡착력이 줄어들면 증발 가스를 제대로 흡수하지 못한다. 따라서 일반적으로 5년마다 캐니스터를 교체해 주는 것이 좋고, 지속적으로 주유기 튕김 현상이 발생한다면 정비소에 가 보는 것이 좋다.[4]
주의사항[편집]
주유를 마친 후 주유기를 꽂은 채 이동하면 자칫하면 큰 사고로 이어질 수 있어 각별한 주의가 필요하다. 강한 힘으로 잡아당겼을 때 연료 누출 없이 자동으로 분리되는 브레이크 어웨이(break-away) 등 긴급 제동 장치가 설치되어 있기는 하지만, 화재가 발생할 위험이 크다. 실제로 2019년 중국에서는 주유건을 꽂은 채 출발한 차량으로 인해 대규모 화재가 발생했다. 당시 주유기 일부가 분리돼 쓰러지면서 불이 났고, 주유소 전체가 화염에 휩싸였다. 소방차 15대와 소방대원 58명이 현장에 투입된 끝에 화재를 진압할 수 있었다. 이 운전자는 방화 및 기물파손 혐의로 입건된 것으로 전해졌다. 또, 주유선에 의한 사고가 발생하기도 한다. 2021년 5월에는 국내 주유소에서 주유기를 꽂은 채 출발한 차로 인해 아르바이트생이 주유선에 걸려 공중으로 날아가는 일이 있었다. 이 아르바이트생은 머리를 세게 부딪히는 부상을 입었다.[10] 2023년 6월 12일 대한민국에서도 사고가 일어났다. 인천의 한 주유소에서 운전자 A씨가 주유건을 꽂은 채 출발했다. 이에 꽂혀 있던 주유건이 튕겨져 나갔고, 맞은편에서 주유를 하던 운전자 B씨에게 날아갔다. 만일 주유기가 넘어졌으면 대형 화재가 발생할 수도 있었던 위험한 상황이었다.[11]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 박지민 기자, 신동빈 기자, 〈자동차만큼 오래된 '130년 주유기 변천사'..미래에는?〉, 《카랩》, 2018-06-26
- ↑ 정량정품, 〈주유기 동작 설명〉, 《네이버 블로그》, 2017-11-16
- ↑ BST, 〈일반 주유기 구조〉, 《네이버 블로그》, 2010-12-20
- ↑ 4.0 4.1 KCC오토, 〈"갈 때마다 궁금했는데.." 주유기가 혼자 멈출 수 있었던 이유〉, 《네이버 포스트》, 2020-02-27
- ↑ 도규만 PD, 〈계산까지 척척……기름 넣은 '주유로봇' 나왔다〉, 《중앙일보》, 2009-10-21
- ↑ 정이안 기자, 〈기름 직접 넣니?...전자동 로봇 주유기 탄생〉, 《스푸트니크》, 2023-02-24
- ↑ Erika Yoo, 〈中 시노펙, 스마트 주유 로봇 개발...난닝시에 첫 설치 운영〉, 《로봇신문》, 2021-09-14
- ↑ 안희민 기자, 〈(⑦) 주유기 불법조작 방지기술〉, 《에너지경제》, 2016-04-07
- ↑ 강유진 기자, 〈우리 주유가 조작 방지 기술, 캄보디아에 전수〉, 《이미디어》, 2018-10-16
- ↑ 박선민 기자, 〈“주유소 날릴 뻔”…주유기 꽂은 채 출발한 차주 뭇매〉, 《조선일보》, 2023-01-04
- ↑ 전기연 기자, 〈주유건 안 뽑은 채 출발...맞은편 운전자 다쳤다〉, 《아주경제》, 2023-06-15
참고자료[편집]
- 도규만 PD, 〈계산까지 척척……기름 넣은 '주유로봇' 나왔다〉, 《중앙일보》, 2009-10-21
- BST, 〈일반 주유기 구조〉, 《네이버 블로그》, 2010-12-20
- 안희민 기자, 〈(⑦) 주유기 불법조작 방지기술〉, 《에너지경제》, 2016-04-07
- 박지민 기자, 신동빈 기자, 〈자동차만큼 오래된 '130년 주유기 변천사'..미래에는?〉, 《카랩》, 2018-06-26
- 강유진 기자, 〈우리 주유가 조작 방지 기술, 캄보디아에 전수〉, 《이미디어》, 2018-10-16
- KCC오토, 〈"갈 때마다 궁금했는데.." 주유기가 혼자 멈출 수 있었던 이유〉, 《네이버 포스트》, 2020-02-27
- Erika Yoo, 〈中 시노펙, 스마트 주유 로봇 개발...난닝시에 첫 설치 운영〉, 《로봇신문》, 2021-09-14
- 박선민 기자, 〈“주유소 날릴 뻔”…주유기 꽂은 채 출발한 차주 뭇매〉, 《조선일보》, 2023-01-04
- 정이안 기자, 〈기름 직접 넣니?...전자동 로봇 주유기 탄생〉, 《스푸트니크》, 2023-02-24
- 전기연 기자, 〈주유건 안 뽑은 채 출발...맞은편 운전자 다쳤다〉, 《아주경제》, 2023-06-15
같이 보기[편집]
