터보 엔진, 터보 차저
저번 글에서는 자연흡기 엔진에 대해서 알아보았다. 자연흡기 엔진은 정말 매력적인 엔진이다. 이러한 자연흡기 엔진과 항상 비교되는 대상이 터보 엔진, 터보 차저이다. 터보 또한 자연흡기처럼 출력을 높이는 역할을 하지만 방식과 기능이 자연흡기와는 다르다. 오늘은 터보 엔진, 터보 차저에 대해서 알아보도록 하자.
터보 차저란? 터보 차저 작동 원리
터보 차저는 자동차 엔진의 출력을 높이기 위해 사용되는 장치이다. 배기 가스의 에너지를 활용하여 터빈을 돌려 압축된 공기를 엔진에 공급함으로써 연소 효율을 증가시키는 장치이다. 이러한 터보 차저는 두 가지 부품으로 구성되어 있다.
터빈
엔진에서 배출되는 배기가스가 터빈휠을 회전시키며 에너지를 전달한다. 터빈이 회전하면서 축에 연결된 컴프레서 (압축기)가 함께 돌아간다.
컴프레서 (압축기)
이름에서도 알 수 있듯이 압축기이다. 터빈과 연결된 축을 통해 회전하면서 외부의 공기를 흡입하고 압축시킨다. 이 공기는 엔진의 연소실로 공급되고 더 많은 연료와 혼합하여 폭발력을 증가시킨다. 이는 높은 연소 효율, 출력 증가라는 결과를 도출시킨다.
터빈, 컴프레스(압축기)를 이루는 부품도 여러 가지이다. 터빈 하우징, 터빈 휠, 컴프레서 하우징, 컴프레서 휠, 웨이스트 게이트, 인터쿨러. 이 부품들이 터보 차저를 구성하는 요소들이다. 이번 글에서는 자세하게 다루고 넘어가지 않을 예정이다.
터보 차저 장점, 단점
장점
첫 번째 장점으로는 '출력 증가'이다. 가장 중요한 장점이다. 아반떼, 캐스퍼 등 터보 차저를 적용한 모델은 동일한 엔진 배기량보다 더 높은 출력을 낸다.
두 번째는 '연료 효율성 향상'이다. 컴프레서로 공기의 밀도를 증가시키기 때문에 연료 연소효율을 높일 수 있다.
세 번째는 '작은 엔진으로 강한 성능 구현 가능'이다. 첫 번째 장점과 비슷한 개념이다. 원래 작은 엔진이나 다운사이징 엔진에도 적용 가능하기 떄문에 무게나 연료 소비 절감에서 이득이다.
단점
첫번째 단점은 '터보랙'이다. 앞선 글에서 자연흡기 엔진은 반응이 빠르다고 했다. 그러나 터보 차저 엔진은 터보랙이라는 현상 때문에 자연흡기 엔진과 비교했을 때 반응이 느린 편이다.
두 번째 단점은 '열 문제'이다. 터보 차저는 높은 온도에서 작동한다. 따라서 엔진이나 주변 부품들이 열에 노출되기 쉽다. 냉각이 중요하다.
세 번째는 '유지보수 비용 증가'이다. 터보차저는 위에서 언급하였던 추가적인 부품들이 들어간다. 이러한 부품들이 문제를 일으키는 경우가 있기 때문에 유지 보수 비용이 추가로 들어간다.
네 번째는 '내구성'이다. 터보 차저는 고속 회전 한다. 최대 150,000 RPM 정도로 회전한다. 이러한 고속 회전은 부품마모를 야기시킨다.
슈퍼차저와 비교
| 항목 | 터보 차저 | 슈퍼 차저 |
| 구동 방식 | 배기 가스 이용 | 엔진 크랭크샤프트 이용 |
| 반응 속도 | 터보랙 존재로 느린편 | 즉각 반응, 자연흡기와 비슷 |
| 연비 | 상대적으로 좋음 | 연비 저하 가능 |
| 출력 | 고출력 가능 | 일정 수준 출력 증가, 비교적 증가 낮은 편 |
| 가격 | 동일 모델중 터보가 적용되면 비싸짐 | 상대적으로 저렴 |
터보차저의 종류
싱글 터보
일반적인 터보 차저이다. 비교적 간단한 구조로 가격이 저렴한 편이다. 대부분 터보랙이 있다.
트윈 터보
말 그대로 두 개의 터보 차저를 사용한다. 직렬 또는 병렬로 구성되고 터보랙이 줄어든다. 고출력에는 용이하지만 구조가 복잡해진다.
가변 터보
터빈의 날개 각도를 조절하는 방식으로 터보랙을 줄이고 효율을 극대화한다. 이 역시 높은 연비와 강한 출력이 장점이지만 구조가 복잡하다.
전기 터보
전기 모터로 터보 차저를 보조하여 터보랙을 줄인다. 하이브리드, 전기 차량에 적용된 경우가 많다.
터보 차저 관리 방법
예열, 후열
시동을 걸고 바로 고속주행을 하게 되면 터보 차저에 무리가 갈 수 있다. 꼭 예열 후 고속주행을 하도록 하자. 그리고 주행 후에도 바로 시동을 끄는 것이 아니라 1~2분 정도 공회전하여 터보를 식혀 주는 것이 좋다.
오일 관리
어느 차량이든 오일 관리가 중요하겠지만 터보 차저는 특히 중요하다. 엔진오일이 고온에 노출되기 때문에 교환 주기를 약간은 짧게 가져가는 것이 좋다.
인터쿨러 청소
압축된 공기를 식히는 인터쿨러가 오염되면 성능 저하를 야기시킬 수 있다. 주기적으로 청소해 주자.
마무리
터보 차저는 확실히 연비 개선, 출력 향상에 도움이 된다. 그러나 추가적인 장치로 인해 구조가 복잡해지고 열관리를 제대로 하지 않으면 고장이 날 수 있다. 모든 차량이 그렇겠지만 터보 차저 차량의 경우에는 조금 더 세심하게 관리를 해주면 좋을 것이다.
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