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성능
성능(性能)은 기계 따위가 지닌 성질이나 기능을 말한다.[1]
목차
개요
제조업에서 여러 부품들이 가지고 있는 특성, 사용하는 기계, 장비들의 기능, 만들어지는 제품들의 다양한 용도와 기능 등을 모두 성능이라 할 수 있다.
자동차는 이동 수단으로 설계되어 주요 성능은 이동, 혹은 운동의 능력이며 배기량과 마력은 불과 몇 년 전까지만 해도 자동차의 성능을 판단할 때 이 두 지표를 기준으로 삼는 경우가 많았다. 소비자들 사이에서는 배기량이 큰 차가 힘이 좋다는 것이 일종의 공식처럼 여겨졌고, 자동차 회사들도 자동차의 성능을 강조하고 싶을 때 주로 배기량과 마력을 앞세웠다.
하지만 최근 자동차 시장에서 변화의 모습이 감지되고 있다. 엔진이 순간적으로 낼 수 있는 힘을 좌우하는 토크(Toque)가 성능을 판단하는 새 지표로 떠오른 것이다. 소비자들이 자동차를 선택하는 기준이 토크로 바뀌고 있으며 자동차 회사들은 신차를 개발하며 토크를 높이는 데 주력하고 있다.
다만 토크를 높이면 초반 가속력이 좋아지지만, 더 많은 연료를 써야 해 연비가 나빠지는 경우도 있으며 토크와 연비를 동시에 잡기 위해 엔진과 변속기 개발에 더 많은 투자를 해야 한다.[2]
자동차의 성능
성능 구성 요소
자동차를 달리고, 좌우로 돌고, 달리다 멈추는 동작을 하는 기계로 볼 때 주요하게 동력, 제동, 조정 등의 운동성능으로 나누어진다. 또한 이런 운동성능이 탑승자나 차체에 전달되는 승차감, 교통수단인 만큼 필수적인 안전성, 기계로서의 수명에 해당되는 내구성 등 성능들이 있다.
동력 성능
구동력
자동차가 움직이고 있을 때에는 언제나 구동력과 그것에 대항하는 힘, 주행저항이 작용하여 그 힘의 크기에 따라 속도가 빠르거나 늦거나 한다. 엔진에서 나오는 토크는 변속기 기어(Transmission Gear)와 파이널 기어(Final Gear)를 통해 타이어에 전해져 자동차를 움직이는 힘 즉 구동력이 된다. 한편 자동차가 주행 중에 받는 주행저항은 구름저항, 공기저항, 구배저항 및 가속저항의 4종류로 구분된다.
가속성능
발진 가속이란 정지 상태에서 일정 거리를 주행할 때 생기는 최대 가속을 말한다. 엔진 시동을 건 정지 상태에서 기어 변속으로 일정 거리를 최단 시간 내에 주파할 때 얻은 최대 가속능력을 말한다. 추월 가속이란 일정 속도에서 다른 속도로의 변화를 얻을 수 있는 최대 가속능력을 말하며 추월 성능을 판단할 수 있다.
운전성능
운전성능(Drivability)이란 운전이 부드럽게 이루어지는 것을 말하는데 주로 발생하는 성능 부족은 엔진의 엑셀러레이터 컨트롤(Accelator Control) 계통이나 구동계의 이상에서 생기며 비정상적인 조건(기상, 도로, 연료의 성질)도 관계된다. 일반적으로 다음과 같은 현상이 생기면 운전성능이 나쁘다고 평가하며 대부분 운전자가 직접 느끼는 현상이다.
- 주행 중 출력 변동으로 생기는 차량 진동 현상
- 가속 시에 나타나는 초기 응답이 늦는 현상
- 가속 중에 일시적으로 발생하는 출력 저하 현상
- 공회전 중 생기는 공회전 불량 현상
- 주행 중 엔진 정지 현상 또는 등판 시 출력 저하 현상
- 가속 중이나 언덕 주행 중 이상 연소로 폭음의 불쾌한 금속 소리 현상
- 엔진의 흡배기관의 연료 폭발 역화 현상
- 연료 출구 부에 공기 중의 수분이 결빙되는 현상
- 연료 파이프나 연료 펌프 내에 연료가 대량으로 기화하여 엔진으로 연료가 압송되지 않는 현상
연비
연비는 연료 효율을 의미하며, 적은 기름을 먹고도 장기간 운행 가능한지에 대한 성능이다.
일반적으로, 차체와 엔진의 크기가 작은 차량, 하이브리드 차량, 엔진차 중에는 디젤 차량이 연료 효율이 높다.
제동 성능
제동 성능이란 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 얼마나 빠르게 브레이크가 작동되고, 짧은 거리에서 멈출 수 있는지에 대한 항목이다.
차량의 속도를 올리려면 큰 엔진 출력이 필요한 것은 알고 있지만, 차량을 정지시키는 데에는 보다 큰 힘이 필요한 것을 아는 사람은 드물다. 예를 들어 출력 100ps의 승용차가 100km/h까지 가속하는 데 약 15초가 걸리지만 100km.h에서 급브레이크로 정지할 때까지 3.6초가 걸린다고 한다. 공기저항이나 구름저항을 무시한다면 브레이크로 정지할 때까지 필요한 힘은 출력의 5배, 즉 500ps로 되어 가속에 필요한 힘과 비교할 때 제동 시에 필요한 힘이 매우 큰 것을 알 수 있다.
브레이크력
브레이크 조작으로 브레이크 내부의 Shoe와 Drum, Tire와 노면 사이에 마찰력이 발생하여 차의 움직임을 막는다. 일반적으로 마찰계수인 Drum과 Lining 사이에는 일반적으로 0.3~0.5이며 또 노면의 상태, 타이어의 종류에 따라 건전 포장로에서 0.6~0.9, 습기 포장로에서 0.3~0.6, 결빙 도로에서는 0.1~0.3이다. 눈이나 비가 올 때는 2배 이상의 제동거리가 필요하다.
정지거리와 제동거리
운전자가 위험을 감지하고 브레이크를 조작하여 차량이 정지할 때까지 거리가 정지거리이다. 위험을 감지한 때부터 브레이크가 작동을 개시할 때까지 걸리는 시간을 공주시간이라고 하고 그 사이에 간 거리를 공주 거리라 한다. 일반적으로 0.5초 이내라고 한다. 브레이크 거리란 브레이크가 작동해서 정지한 거리로서 브레이크의 기본적인 능력을 나타낸다. 이 브레이크 거리는 차종과 중량에 따라 다르고 노면 마찰계수에 좌우되며 또 노면 상태에 따라 비가 올 경우 1.5배, 빙판길에서는 3배 이상 길어진다.
조종 안전성
조종 안전성이란 운전자가 생각하는 데로 선회한다거나 컨트롤할 수 있는가 어떤가를 나타내는 것으로 좁은 산길에서 자유자재로 코너링 하거나, 고속 도로에서 주행 중에 바람이 갑자기 불어도 안심하고 주행할 수 있거나 장애물을 여유 있게 피해 갈 수 있는 등의 자동차 자체의 성능과 운전자의 의도대로 움직여지는 것을 말한다.
자동차의 주행은 기본적으로 6가지 운동의 조합으로 이루어지다. 즉 전후 운동, 좌우 운동, 상하운동, Yawimg 운동, Rolling 운동, Pitching 운동으로 나누어지고 선회 시에는 좌우 운동, Yawing, Rolling의 3종류가 대표적인 운동이라고 할 것이다. 이와 같은 조종 안정성에 영향을 주는 선회 특성과 고속 시 안정성 등은 핸들의 무게, 서스펜션 시스템, 스티어링 시스템 등 밀접한 관련성이 있다.
승차감
승차감(Ride)은 차량 주행 시 도로 노면으로부터 오는 충격을 자동차가 얼마나 흡수하는지에 대한 지표이다.
넓은 의미로 승차감(Comfortability)이라고 하는 경우는 실내의 크기, 시계, 시트의 승차감, 실내의 정숙함, 각 부위의 진동 크기를 가리키지만, 일반적으로 승차감이란 이 가운데 진동에 관계된 승객의 쾌적함을 의미하는 경우가 많다.
자동차가 주행하는 상태에서는 엔진, 구동계, 타이어 등 많은 물체가 운동을 하게 된다. 이 운동 시 요철 등의 노면 상태, 타이어 상태의 Unbalance, 추진축의 회전 불량, 엔진 폭발로 생기는 토크 변화 등으로 이상진동이 발생한다. 노면이나 타이어에서 발생한 진동은 먼저 서스펜션에 전달되고 서스펜션 자체의 지동 특성에 의해 변화하여 차체로 전달된다. 플로어에서는 승객의 발에서 시트를 매개로 등과 허리에서 전달되고, 차체에서 스티어링으로 전달된 진동은 핸들 진동으로 손에 전해진다. 한편 엔진, 트랜스미션, 프로펠라 샤푸트에서 생긴 진동은 Mount Rubber에서 감퇴시킨 후 차체에 전달된다. 이 승차감을 해석하는 경우, 자동차에서 발생한 진동에 대한 인간의 반응 즉 인체의 진동 특성과 진동에 대한 생리적 반응을 알 필요가 있다.
충돌 및 안전 성능
충돌 및 안전 성능이란 차량이 규정에 맞는 속도(고속 충돌의 경우 약 64km/hr로 충돌)로 장애물에 충돌 시 사람을 보호하는 정도를 판단하는 성능이다. 차량의 충돌에는 정면, 측면, 후방, 루프 등과 같은 충돌이 있고, 장애물의 종류도 여러 가지이며, 충돌 성능 판단을 에어백에 의한 사람 형상을 보호하는 것으로 할 것인지, 아님 찌그러짐 정도로 할 것인지 전부 각각이다.
내구 성능
자동차의 내구 성능은 운전자가 차량을 고장 없이 얼마나 오래 탈 수 있는지를 평가하는 항목이다.
자동차의 내구성을 예측하기는 정말 어렵다. 자동차 회사들은 일반적인 보통 운전자가 차량 1대를 구입하고 폐차할 때까지 약 10년 (16만 km)을 주행한다고 가정하고 내구 수명 설계를 수행한다.[3][4][5]
각주
- ↑ 〈성능〉, 《네이버 국어사전》
- ↑ 강도원 기자, 〈자동차 성능의 기준_ 지금은'토크' 시대〉, 《조선비즈》, 2014-11-18
- ↑ 월하, 〈자동차 성능〉, 《말없는 마차》, 2017-09-29
- ↑ 하체미남, 〈자동차의 5대 성능 1편〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-02
- ↑ 하체미남, 〈자동차의 5대 성능 2편〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-03
참고자료
- 〈성능〉, 《네이버 국어사전》
- 하체미남, 〈자동차의 5대 성능 1편〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-02
- 하체미남, 〈자동차의 5대 성능 2편〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-03
- 월하, 〈자동차 성능〉, 《말없는 마차》, 2017-09-29
- 강도원 기자, 〈자동차 성능의 기준_ 지금은'토크' 시대〉, 《조선비즈》, 2014-11-18
같이 보기
