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RPM
Rpm(revolutions per minute, 분당 회전수)은 주파수의 단위이다. 엔진 내부의 연소작용을 거쳐 최종적으로 회전 운동으로 출력이 되는 엔진 크랭크 축의 분당 회전수를 나타내는 수치이며 기계가 얼마나 빨리 작동되는가를 측정하는데 사용되며 모든 회전체의 회전수를 나타낼 때 쓰는 단위이다. 차에서 Rpm은 매 60초마다 얼마나 많이 엔진의 크랭크 축이 완전하게 한 번의 회전을 하고 마찬가지로 각각의 피스톤이 엔진 실린더에서 위아래로 얼마나 많이 움직이는지를 측정한다.[1]
목차
개요
자동차·오토바이 등의 경우에는 회전속도계를 통하여 표시되는데, 자동차는 일반적으로 계기판에 설치된 엔진 회전계를 가리킨다. 회전계를 보면 0에서부터 9까지의 숫자가 표시되어 있다. 여기서 1은 1,000rpm을, 2는 2,000RPM을 의미한다. 1,000RPM은 엔진의 주축인 크랭크축이 1분에 1,000바퀴를 돈다는 뜻이다. 다시 말하면 엔진이 1분당 1,000번을 돌면 1,000RPM, 1,500번 돌면 1,500RPM이다. Rpm이 높아지는 것은 곧 엔진의 회전수가 많아진다는 뜻이고, 회전수가 많아진다는 것은 그만큼 자동차의 출력과 속도에도 영향을 준다는 뜻이다. 다시 말해 토크가 일정하다면, Rpm이 높아질수록 속도가 높아진다. 그러나 Rpm과 자동차의 속도가 꼭 비례하는 것은 아니다. 왜냐하면 자동차의 출력(마력)은 엔진의 회전력인 토크와 Rpm을 곱한 값이기 때문에, 토크의 영향도 받는다. 컴퓨터에서는 하드디스크의 플래터(platter)가 1분당 회전하는 속도를 일컫는다.일반적으로 Rpm이 높을수록 고급 제품이고, 가격도 비싸다. 플로피 디스크의 속도는 보통 300RPM 정도인 데 비해, 하드디스크의 회전속도는 3,600RPM 이상이다. 최근에는 5,400·7,200RPM 제품도 생산되고, SCSI 하드디스크는 10,000RPM 이상도 출시되고 있다.[2]
Rpm의 종류
엔진
엔진의 크랭크샤프트가 1분에 몇번 회전을 하는지를 나타낸다. 예를 들어 회전수가 7,000RPM이라면 1분에 7,000번 회전을 한다는 뜻이다. Rpm이 높다는 것은 곧 엔진의 회전수가 많다는 뜻이고, 회전수가 많다는 것은 그만큼 탈것의 속도와 출력과 먹는 기름의 양이 커진다는 뜻이다. 다시 말해 토크가 일정하다면, Rpm이 높아질수록 속도가 높아진다. 그러나 Rpm과 자동차의 속도가 꼭 비례하는 것은 아니다. 왜냐하면 자동차의 출력(마력)은 엔진의 회전력인 토크와 RPM을 곱한 값이기 때문에, 토크의 영향도 받는다. 토크는 엔진 회전수에 따라 시시각각 변하고 최대 토크 구간은 엔진마다 다르며 대부분의 경우 레드존 직전 회전수에선 토크가 매우 낮아지게 된다. 따라서 자동차를 살펴볼 땐 최대RPM 외에도 최대 토크와 최대 출력을 살펴보는 것이 상식이다. 스포츠카 및 버스에서는 속도계보다 이 RPM 게이지가 운전 하는데 있어서 더 중요하다. 변속타이밍과 속도 조절을 위해 속도계보다 자주 보기 때문. 포르쉐 차종들은 이 RPM 게이지가 중앙에 제일 크게 자리잡고 있다. 특히 영업용 버스는 RPM에 따른 변속타이밍이 승객의 승차감에 큰 영향을 주기 때문에 적극적이든 소극적이든 레브매칭이 필수적이다. 일반적으로 가솔린 승용차의 경우 8~9,000RPM까지, 디젤 승용차나 SUV는 5~6,000RPM까지, 대형트럭, 버스의 경우에는 2,500~3,500RPM까지 표기되어있다. 숏 스트로크 엔진인 오토바이의 경우에는 8,000~11,000RPM이 일반적이지만, 2행정이나 4기통 초고회전형엔진같은경우엔 20,000RPM까지 올라가는 회전수를 자랑하기도 한다. 가스터빈 차량은 더 심해서 RPM이 10,000에서 25,000RPM 까지도 찍는다. 항공기용 가스터빈은 더 심해서 터보제트나 터보팬은 500,000RPM 까지 찍는 경우도 있다. 정반대로 특대형 디젤기관차는 최고 회전수가 고작 1,075RPM이다.
레코드판
78RPM, 45RPM, 33 ⅓RPM이 있으며 78회전은 60년대 중반 이후 생산되고 있지 않다. 음반 크기가 일정한 상황에서 당연히 회전수는 해당 음반의 재생시간과 직결되며, 회전수가 느린 LP가 사용하는 33 ⅓RPM이 가장 긴 재생시간을 가지며 78RPM은 2차 대전 이전까지 주류였던 SP 음반의 회전수이다. 2차 대전이후 1948년 컬럼비아 레코드사에서 33 ⅓RPM의 LP가 나오게 되며 SP의 경우 한면의 재생시간이 채 5분이 안되었기 때문에, 연주시간이 긴 곡을 수록하는데 애로가 많았으며, 때문에 한면당 30여분을 수록 가능한 LP가 출시되면서 SP는 빠르게 자취를 감추었다. 긴 재생시간이 가능한 LP가 자리잡으면서, 이전까지 드물었던 오페라 전곡녹음 음반 등이 가능했으며, 클래식의 경우에는 기존 SP가 일부 성악곡을 제외하면, 한 면에 한 악장도 담기 어려웠던 애로사항이 단번에 해결되었기 때문에, 더더욱 LP가 각광을 받을 수밖에 없었다. 이후 컬럼비아 레코드사의 LP가 음반의 표준사양으로 거의 자리잡게 되는데, 콜롬비아사와 라이벌이었던 RCA에서는 45RPM의 EP(흔히 도우넛 판이라고 불린다)를 표준으로 채택하게 되며 힙합그룹 45RPM의 이름의 유래가 위에 설명한 EP의 45RPM이다. EP는 78RPM의 SP보다는 수록시간이 길었지만, 한 면당 5분 정도밖에 되지 않았기에 LP의 아성을 깨는 데는 실패하였으며, 결국 50년대 초반 RCA에서도 33 ⅓RPM의 LP를 채택하게 된다. 다만, 1~2곡만 수록하는 싱글음반이 활성화된 서구의 음반시장 구조상 45RPM의 EP가 (33 ⅓RPM 방식의 LP보다 음질이 근소하게 좋기 때문에) 살아남을 수 있었으며, 오늘날도 고음질 LP의 경우, 한 면당 수록곡을 줄이고, 레코드 매수를 늘려서 45RPM으로 수록한 LP가 나오기도 한다. 거의 모든 턴테이블에는 33 ⅓RPM과 45RPM을 선택할 수 있는 변환스위치가 달려있으며, 일부 고가 턴테이블이나, 오래된 기종 중에서는 SP의 78RPM 선택이 가능한 경우도 있다.
하드디스크
컴퓨터에서는 하드디스크의 플래터(platter)가 1분당 회전하는 속도를 일컫는다. 플래터가 하드디스크의 자료를 읽기 위해서는 회전을 해야 하는데, 회전속도가 빠를수록 읽는 속도도 빨라진다. 그러나 RPM이 커질수록 고속으로 회전하기 때문에 발열량이 많아지고 소음이 커지는 단점이 있다. 또한 RPM이 높을 수록 원심력으로 인한 안정성 문제로 플래터가 작아야 하기 때문에 일반적으로 높은 RPM의 하드디스크는 고용량 제품을 찾기 힘들며, 높은 RPM의 하드디스크는 일반적으로 쓰는 3.5인치 계열이 아니라 노트북에서나 쓰는 2.5인치 이하의 플레터를 사용한다. 이 때문에 용량 대비 가격이 비싸다. 노트북 하드디스크는, 400RPM, 데스크탑 하드디스크는 7,200RPM이 주류이며 10,000RPM 제품도 있다. SCSI 하드디스크 중 가장 빠른 것은 15,000RPM 제품이 있다. 하지만 요즘 사용되는 SSD 그중에서도 느린 SATA 계열 SSD 보다도 느리거나 겨우 비슷한 수준이기 때문에 빠르게 사장되고 있다.
컴퓨터용 쿨러
컴퓨터 특성상 최근에 나오는 컴퓨터는 특별히 따로 개조를 하지 않는 이상 최소 2개의 쿨러는 반드시 달고 있으며, 보통 3개정도는 달게된다.(CPU, VGA, 케이스 쿨러, 파워 서플라이 등) 대체로 컴퓨터에 많이 쓰이는 쿨러는 120mm, 와 92mm 이다. 전자는 시스템 쿨러로 많이 쓰이고 약 800~1600 RPM의 회전수를 가진다. 후자는 CPU 쿨러에 많이 쓰이는 규격으로인텔 정품은 1000대 후반~2000대 후반사이의 RPM을 가지게 되며 2000이 넘으면 조금 거슬리는 소음을 낸다. [AMD]]는 적으면 3000, 많으면 5000의 RPM을 가지게 된다. AMD의 쿨러 자체가 시끄럽고, 좀 발열이 높은 모델은 더 시끄러워서 소리를 감당 못하고 사제쿨러를 사다 끼우는 사람도 종종있다. 그러나 2012년 기준 현재 생산되는 모델들은 쿨러가 개선되어 나온다. 소음도 적어지고 RPM도 유휴 상태에 1900 ~ 2000RPM정도. 겨울에 켜면 1500대 까지 RPM이 내려간다. 자신의 것이 신형 쿨러인지 알고 싶다면 본체 뚜껑을 열어서 쿨러에 AMD 로고 대신에 하얀 바탕에 숫자와 알파벳이 섞인 것이 써져있다면 신형 쿨러이다. 온도가 거의 마지노선까지 (CPU한계 근처)올라가도 1000~2000RPM에서 버티다가 안되겠다 싶을때 막 돌기 때문이며 덕분에 웬만한 작업을 해도 조용하다. 외장그래픽이 달린 맥북프로의 경우 CPU 온도가 낮아 보이더라도 GPU의 상태에 따라 다를 수 있다. 서버용, 특히 1U 랙형 서버의 냉각팬의 경우에는 10,000RPM을 넘어 거의 2만 RPM에 육박하는 놈을 열 개 넘게 사용하기도 한다. 소음은 비행기 엔진에서 나는 소리와 거의 같은 데시벨이라 엄청난 굉음이다. 당연히 전용 서버실이 아닌 일반 사무실에서는 사용이 불가능하다. 풍량도 엄청나서 실제로 이런 서버의 뒷쪽으로 가보면 진공청소기가 내뿜는 수준의 엄청난 열풍이 분다. 너무나 풍량이 강한 나머지 먼지가 쌓이질 않고 오히려 불려나가버릴 정도이다. 공장 등 산업 현장에서 사용할 때도 다른 기계들이 내는 소음을 뚫고 이 팬 소음이 들릴 정도이니 사무실 같은데서 사용하는 건 딱 잘라 말해 불가능. 사무실 사람들이 귀마개를 상시 끼고 있어도 영구적인 청력 손상을 유발할 정도로 큰 소음이 난다.
자전거 크랭크
통상적으로 페달질할 때 크랭크의 회전수를 RPM이라 한다. 케이던스(Cadence)라고도 한다. 자전거 페달질을 할 때 에너지를 적게 소모하면서 가장 빠른 속도를 낼 수 있는 최적의 RPM은 90RPM, 1초에 한 바퀴 반 수준이라고 흔히 알려져 있다. 그러나 이는 절대적인 기준이 아니다. 개인의 체형 혹은 라이딩 스타일에 따라80~100RPM 정도로 편차가 나며 최적의 RPM은 평지, 업힐, 댄싱, 스프린팅 등의 라이딩 환경에 따라 다르므로 본인에게 가장 알맞는 수준을 찾아주는 것이 좋다. 최적 케이던스에 대한 지식 없이 자전거를 그냥 타는 사람은 보통 50~60RPM이고 업힐시에는 더 떨어져서 30~40RPM에서 힘으로 밟는 사람이 많다. 평소에 60RPM으로 타던 사람이 기어를 낮춰서 90RPM으로 페달링을 하면 왠지 헛발질하는 느낌이 들고 안장에서 엉덩이가 들썩일 텐데 본인이 그만큼 페달링을 잘못하고 있었다는 증거다. 단, 페달이 플라스틱 평페달이고 신발 밑창도 마찰이 작아 미끌거리는 상태에서 90RPM은 오히려 부상을 부른다. 이런 미끌거리는 페달을 가진 사람은 페달을 금속제로 바꿔 주거나 최대 80RPM으로 돌려주는 게 좋다. 다리가 굵고 무거운 스프린트형이라면 저속에서는 80RPM 수준으로 돌려주는 것이 무거운 다리를 들어주는 횟수가 적어져 상대적으로 피로가 적으며, 스프린팅 시에는 당연히 자신이 가지는 최고의 RPM으로 밟아줘야 한다. 이는 동호인 수준으로는 연습에 따라서 120~150RPM정도이다. 한편, 업힐 스페셜리스트처럼 호리호리한 채형으로 비교적 가는 다리를 갖고 있다면 90~100RPM이 적절하며, 업힐 시에도 90RPM을 유지하는 것이 피로가 적게 온다. 통상적으로 평지에서는 90, 업힐에서는 60~80, 댄싱은 70~90, 스프린팅은 120~150RPM 정도를 적절한 수준으로 본다. 이 수준을 목표치로 잡고 꾸준히 연습하면서 자신에게 가장 잘 맞는 RPM을 찾아주면 된다. 동일한 코스를 기존의 습관대로 페달링할 때와 80~90RPM사이로 유지하면서 달려보면 확실히 체력소모가 적다라는걸 체감할 수 있다.[3]
Rpm과 연비 관계
일반적으로 RPM이 높아지고 자동차의 속도가 빨라지면 연비는 낮아질 것이라고 생각하기 쉽다. 하지만, 똑같은 RPM 상태 이더라도 주행 상태, 주행 환경에 따라 연비가 달라질 수 있기 때문에 반드시 맞다고 할 수는 없다. 예를 들어 일반적으로 가솔린 차량의 경우를 연비는 엔진에 들어가는 공기 흡입량에 따라 결정된다고 볼 수 있다. 공기 흡입량은 엔진에 장착된 스로틀 밸브를 통해 조절되게 되는데, 운전자가 가속페달을 깊게 밟으면 엔진에 공기가 많이 유입되어 연료가 많이 소비되고, 그렇지 않을 경우 연료 분사량이 적어지게 된다. 또한 주행 중 운전자가 가속 페달을 밟은 후 다시 발을 떼게 되면 스로틀밸브가 서서히 닫히게 되어 엔진에 공기가 거의 유입되지 않는 '무부하 상태'로 된다. 이때 크랭크축은 계속 회전상태를 유지하고 있어 높은 RPM이 유지되고 있지만 연료는 전혀 분사가 되지 않는 상태이다. 따라서 RPM이 똑같더라도 연비가 달라지는 현상이 나타날 수 있다. 스로틀 밸브가 닫힘과 동시에 메인 라인의 가솔린 공급을 멈추고, 자연 공급이 중지될 때까지 필요 없이 소비되는 연료를 절약하기 위한 차단하는 장치 또는 상태를 말한다. 연비를 향상시키기 위해서는 차종마다 정해진 해당 RPM에 맞춰 정속주행을 하면 최대의 연비 효과를 볼 수 있다. 또한 최대의 연비를 위해서는 주행환경, 주행 습관 등의 복합적인 요인들에 대해 주의를 기울여야 한다.[4]
Rpm이상 증상 원인
에어크리너(aircleaner)
에어크리너는 엔진에 있는 연소실에 흡입되는 공기를 필터로 걸러내어 불순물이나 이물질들을 제거하여 깨끗한 공기로 바꿔 엔진 연소실에 공급해주는 역할을 하는 부품이다. 에어크리너가 불순물을 걸러서 공기를 보내주는 과정에서 불순물이 많이 쌓이게 되면 공기가 연소실로 들어가는 양이 상대적으로 줄어들면서 출력저하에 영향을 미치게되고 그 결과 RPM이 오르락 내리락 하는 증상으로 이어질 수 있습니다. 엔진오일 교환시 반드시 에어크리너 교환 정비를 통해 사전 예방관리를 해 주는 것이 좋다.
스로틀보디(Throttle body) 불량
스로틀보디는 자동차 엔진으로 유입되는 공기량을 조절해주는 장치로서, 이 스로틀바디에 이물질이 끼거나 쌓이게 되면 적정의 공기량을 흡입시키는데 문제가 발생하게 된다. 차량 시동시 RPM 불안정하게 나타나고 시동꺼짐 증상까지 발생한다면 스로틀바디 또는 카본 찌꺼기로 인한 흡기 불량이 의심되는 증상으로 스로틀보디 청소가 필요하다. 일반적으로 스로틀보디에 쌓이는 불순물을 카본 또는 카본찌꺼기 라고도 많이 부르는데, 흡배기 과정에서 역화 현상이 발생하면서 완전하게 연소되지 않았던 연료들이 흡기 매니폴드(통로)에 달라붙고 에어크리너에서 걸러지지 않은 먼지들이 같이 섞여서 이물질 층을 발생시킨다. 또한 스로틀 위치 센서의 출력 전압은 스로틀 밸브의 개도량과 비례하게 된다. 따라서 스로틀 위치 센서의 출력전압의 변화 상태에 따라 ECU가 엔진의 가속상태를 조절하게 된다. 이 스로틀 위치 센서가 오류 또는 불량이 생기게 되면 엔진 공회전이 불규칙해지고 가속 응답속도가 느려지게 된다.
에어플로우센서(Air Flow Sensor) 불량
에어플로우 센서(Air Flow Sensor)란 엔진으로 보내는 흡기 공기량을 파악하여 체크하는 센서로 ECU에 공기 흡입량에 대한 정보를 신호로 전달해주는 역활을 한다. 자동차에 사용되는 에어플로우 센서는 감지된 공기 흐름률을 ECU에 공기 흡입량 신호로 보내 주게 되는데 ECU에서는 이 흡입 공기량 신호와 엔진 회전수 신호를 기초로 하여 기본적인 연료 분사 작동 시간을 결정하게 된다. 따라서 에어플로우센서가 불량일 때에는 RPM 불안정 증상이 발생하면서 시동이 꺼지기도 한다. 에어플로우 센서의 문제가 있다면 1차적으로 에어플로우 클리닝 정비를 하여야 한다. 에어플로우 클리닝을 할 경우 차량의 가속성능이나 출력 향상 효과를 가져올 수 있습니다.[4]
동영상
각주
참고자료
- radioKOREA,〈엔진 RPM이란?〉, 《radioKOREA》, 2017-10-25
- 〈분당 회전수〉, 《위키백과》
- 〈RPM〉, 《나무위키》
- 바름정비,〈자동차 RPM에 대한 이해와 주요 원인 3가지〉, 《카카오》, 2019-03-27
