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자동차 사양과 제원

사양과 제원이란

자동차의 외양, 크기, 무게, 성능, 구성품 등의 명세나 형식 등은 자동차 각 부품의 설계와 제조의 표준이 되며 이를 바탕으로 자동차의 형식승인이나 필요한 인증을 받는데 이러한 것을 통칭하여 사양(사양) 또는 제원(제원 : Specifcation)이라고 하며 이들 용어의 정의나 측정방법은 자동차관리법과 한국공업규격(KS)에 규정되어 있다. 이러한 제원은 카다로그, 설명서, 사양서 등에 표시되어 자동차 사용과 정비 기타 기술적 목적에 이용되고 있으며 자동차의 특성항목과 비교우위를 파악하는 가장 객관적 자료가 될 수 있다. 제원치에는 치수(Dimensions), 질량(Masses), 하중(Weights) 및 성능(Performances)이 있으며 기준조건으로 치수는 수평의 직진자세로 정지된 공차(공차)상태에서, 성능은 최대 적재상태에서 측정하며 공차상태란 기본사양에 필요한 최소한의 장치,장비를 갖추고 윤활유, 브레이크액, 냉각수, 연료를 포함한다. 또한 최대 적재상태랑 공차상태에서 승차정원(1인당 55kg)과 최대 적재량을 균등하게 적재한 상태를 말한다.

치수제원

저장, 전폭, 전고(Overall Length/Width/Height) - 외형크기로서 최대치를 말하며 저장은 앞범퍼에서 뒷범퍼까지의 길이, 전폭은 차체이 가장 넓은 부분의 길이(단 백미러 제외), 전고는 지면에서 가장 높은 루프까지의 길이이다. 이를 전길이, 전너비, 전높이라고도 한다.

축간거리(Motor Vehicle Space/Wheel Base) - 앞뒤 차축의 중심에서 중심까지의 거리를 말하며 이는 앞뒤타이어 접지 중심에서 세로 중심면에 내린 수직 사이의 거리와 가다. 이것이 길수록 차체와 내부공간이 크고 안정감이 있는 대신 회전반경이 커진다.
차륜거리(Track/Tread) - 좌우 타이어 중심 사이의 거리로서 앞뒤 바퀴폭의 차이로 앞뒤거리가 다른 경우도 있다. 트레드가 길면 실내폭이 커지고 코너링 성능이 좋아진다.
최대 안전경사각 - 자동차를 측정대 위에서 오른쪽 및 왼쪽으로 기울였을 경우, 반대쪽의 모든 차륜이 측정대 바닥면에서 떨어질 때 측정대 바닥면과 수평면이 이루는 각도를 말한다.
최저지상고(Ground Clearance) - 접지면과 자동차 중앙 부분의 최하부와의 거리로서 타이어, 휠, 브레이크 부분을 제외한다. 이 수치가 높으면 험로주행성이 좋은 반면 안정성이 떨어진다.
실내치수(Interior Dimensions of Body) - 자동차 실내의 각종 치수는 거주성과 운전 조작성에 기준이 되며 길이는 계기판으로부터 최후로 좌석 뒤끝까지, 폭은 객실 중앙부의 최대 폭, 높이는 차량중심선 부근의 바닥면부터 천정까지의 길이를 말한다.
오버행(Over Hang) - 자동차 바퀴의 중심이 지나는 수직면에서 자동차의 맨앞 또는 맨뒤까지(범퍼, 견인고리, 윈치 등을 포함)의 수평거리로 Front/Rear Overhang이라고 하며, 바퀴의 접지점과 차량 앞뒤끝단 하부를 연결하는 선과 노면과이 경사 각도를 앞바퀴는 접근각(Approach Angle), 뒷바퀴는 이탈각(Departure Angle)이라고 한다.
최소 회전 반경(Minimum Turning Radius) - 자동차가 최대 조향각으로 저속회전할 때 바깥쪽 바퀴의 접지면 중심이 그리는 원의 반지름을 말한다. 따라서 실제로 차가 장애물을 접촉하지 않고 회전하려면 타이어의 궤적이 아닌 차체의 바깥 궤적이어야 하므로 이 수치보다 크다.

질량·하중제원

공차중량(Complete Vehicle Kerb Weight) - 자동차에 사람이나 짐을 싣지 않고, 연료, 냉각수, 윤활유 등을 만재하고 운행에 필요한 기본장비(예비타이어, 예비부품, 공구 등의 제외)를 갖춘 상태의 차량중량을 말한다.
최대 적재량(Maximum Payload) - 적재를 허용하는 최대의 하중(하중)으로 하대나 하실이 뒷면에 반드시 표시하여야 한다.
차량 총중량(Gross Vehicle Weight:GVW) - 승차정원과 최대적재량 적재시 그 자동차의 전체 중량으로 예를 들면 차량공차중량 1100kg, 승차정원 2명, 최대적재량1,000kg의 트럭 차량 총중량은 [1100+(55x2)+1000=2210]로 2,210kg이 된다. 국내 안전기준에서 자동차의 총중량은 20톤(1축 10톤, 1륜 5톤)을 초과해서는 안된다. 단, 화물자동차 및 특수자동차의 총중량은 40톤을 초과해서는 안된다. 연결시 중량은 트레일러를 연결한 경우 차량 총 중량을 말한다.
축하중(Axle Weight) - 차륜을 지나는 접지면에서 거리는 각 차축당 하중으로 도로, 교량 등의 구조와 강도를 고려하여 도로를 주행하는 일반자동차에 정해진 한도를 최대 축하중이라고 한다.
승차정원(Riding Capacity) - 입석과 좌석을 구분하여 승차할 수 있는 최대인원수로 운전자를 포함한다. 좌석의 크기는 1명 당 가로세로 400mm 이상이어야 하며 버스의 입석은 실내높이 1800mm 이상의 장소에 바닥면전 0.14m2에 1명(단 12세 이하 어린이는 2/3)으로 하고 정원 1명은 55kg으로 계산한다.

성능제원

자동차 성능곡선(Performance Digram) - 자동차의 성능곡선은 엔진 성능곡선과 주행성능곡선의 두 가지가 있다. 엔진성능곡선은 엔진회전수에 대한 마력, 토오크값, 연비를 나타내며 주행성능곡선은 주행저항, 구동력, 엔진회전속도 및 차속을 종합하여 표시한 것으로 성능의 검토나 해석에서 사용된다.
공기저항(Air Resistance) - 자동차가 주행하는 경우의 공기에 의한 저항으로 공기저항계수의 식은 다음과 같다.
동력전달효율(동력전달효율) - 엔진 기관에서 발생한 에너지(동력)가 축출력과 클러치, 변속기, 감속기 등의 모든 동력전달 장치를 통하여 구동륜에 전달되어 실사용되는 에너지(동력)의 비율을 말한다.
구동력(Driving Force) - 타이어와 노면과이 접지점에 있어서 자동차의 구동에 이용되는 엔진으로부터의 힘을 말한다.
저항력(Resistane Force) - 자동차 주행을 방해하는 방향에 작용하는 힘 즉 단순구름저항, 내부저항, 공기저항, 구배저항, 가속저항의 힘의 총합을 말한다.
여유력(Excess Force) - 엔진의 구동력과 전 주행의 저항 차이로서 이 여유구동력은 발진이나 추월의 가속력, 견인력, 등판력으로 나타난다.
등판능력(Gradability/Hill Climbing Ability) - 차량총중량(최대적재) 상태에서 건조된 포장노면에서 정지하여 언덕길을 오를 수 있는 최대 능력으로 'tan ' 혹은 '%' 단위로 표시하며 지도상 A·B 지점간의 거리가 1km이고, A·B 두 지점간의 고도차가 480m(0.48km)이면 48%가 된다.

가속능력(Accelerating Ability)

자동차가 평지주행에서 가속할 수 있는 최대여유력으로서 발진가속능력은 자동차의 정지상태에서 변속 및 급가속으로 일정거리(200m, 400m)를 주행하는 소요시간을 말하며 추월가속능력(Passing Ability)은 어느 속도에서 변속없이 가속페달을 조작, 급가속하여 어느 속도까지 걸리는 시간을 말한다.

변속비(Transmission Gear Ratio)

변속기의 입력축과 출력축의 회전수 비율로서 주행상태에 따라 선택할 수 있다.

압축비(Compression Ratio)

피스톤이 하사점에 있는 경우의 피스톤 상부 育馨泡피스톤의 상사점에 있는 경우의 피스톤 상부 용적과의 비율을 압축비라고 한다. 일반적으로 압축비가 높을수록 폭발압력이 높아 높은 출력과 큰 토오크를 얻을 수 있지만 가솔린 엔진의 경우 지나치게 높아지면 혼합기가 타이밍에 관계없이 자연착화되어 노킹의 원인이 된다. 압축비가 8:1이라면 흡입된 혼합기의 체적을 1/8로 압축시킨다는 뜻이다. 현재 일반승용차의 압축은 7.5~9.0이다.

배기량(Displacement)

엔진의 크기를 나타내는 가장 일반적인 척도로 엔진이 어느 정도 혼합기를 흡입하고 배출하는가를 용적으로 나타내는 것이다.

최대 출력(Maximum Power)

엔진의 힘을 나타내는 가장 일반적인 척도로 엔진이 행할 수 있는 최대 일의 능률을 말한다. 보통 마력/ps(Pferdestarke) 또는 HP(Horse Power) "말의 힘"으로 경험적으로 말 한 마리의 힘을 나타내는데 1마력이란 75kg의 물체를 1초 동안 1m 움직일 수 있는 힘을 말한다. 출력은 대부분 회전력(Touque)와 속도(회전수)를 결합한 능률을 나타내는 척도로 회전수를 병기하는 경우가 많다. 예를 들어 '120ps/6000rmp'이라면 매분 6000회전을 할 때 출력이 최고에 달하며 그 때 출력이 120ps라는 의미이다. rpm(Revolution Per Minute)은 1분간 몇 회전하는가를 표시하는 단위로 1분간 엔진의 회전수를 말한다. 4행정 엔진의 경우 2번 회전에 1회 팽창하므로 1분 동안 개별 실린더에서 1500회 팽창이 발생, 피스톤의 왕복운동이 있었다면 이때 rpm은 3000(1500´2)이 된다. 이 엔진출련 수치는 Net 값과 Gross 값으로 구분하여 표기하는데 SAE 규정에 따르면 'Net'는 엔진본체에 머플러, 배기가스 정화장치, 라디에이터 등의 부속장치를 붙인 상태에서 측정한 것으로 도로주행에서 보여주는 마력과 차이가 별로 없다. 반면에 'Gross'는 에진 자체만 다이나모에서 측정한 것이어서 일반적으로 양산차의 주행마력보다 크게 나온다.

토오크(Torque/rpm)

일반적으로 누르고 당기는 힘이라고 말하지만 이것에 대해 회전하려고 하는 힘을 토오크라고 한다. 토오크는 자동차의 성능 가운데 견인력, 등판력, 경제성을 좌우하는 요소가 된다. 단위는 'kg·m'로 하나의 수평축으로부터 직각 1m 길이의 팔을 수평으로 하여 그 부분에 1kg의 힘을 가할 때 축에서 생기는 것이 1kg·m이다. 예를 들어 15kg·m/4500rpm이라면 매분당 4500번 회전할 때 1m의 팔 끝에 15kg의 무게가 가해지는 것을 뜻한다. 따라서 토오크는 초기발진시 필요한 힘을 얻는데 필요하고, 탄력을 받은 후 가속하기 위해 필요한 것이 마력이다. 휘발유엔진보다 디젤엔진은 낮은 rpm에서 최대토오크가 나오도록 한다. 그러나 토오크가 강하면 최고속도를 손해보기 때문에 어떤 성격의 엔진이나 차를 만드느냐가 처음부터 고려되어야 한다.