한페이지의 자동차 역사

  아주 처음에는 나무를 밑에 깔아서 움직였을지도 모르고 이 때 나무를 매번 앞에다 가져다 놔야 했던게 불편했을지도 모른다. 그래서 바퀴라는 것을 달아서 그러한 불편을 해소했을 것이다. 그리고 그것을 사람이 밀면서 혹은 끌면서 다녔을 것이다. 그러다 어느날 앞에가는 짐승(말?, 돼지?)잎에 물려주며 "니가 끌어라! 도저히 힘들어 못가겠다."라며, 짐승이 끌고 다니기 시작했을 것이다. 그렇게 한참동안 '수레가 혼자서 갈 수 있나?'라는 의문을 가지기 까지 꽤 시간이 걸렸을테고, 그런 계기중에 하나가 혹시 끌고가는 짐승의 똥냄새가 맡기 싫어서가 아닐까라고도 생각을 해본다. 어쨌든, 그 처음은 '바람으로 가는 차'라고 기록되어있다. 1335년 Guido da Vigevano의 설계가 바로 그것이다. 이것은  기어를 이용하였던 것이었는데 실제 만들어지지는 않았다. 후에 Leonardo da Vinci에 의해 키로 조종하고, 태엽구조가 달려있는 삼륜차가 설계되었는데 이 또한 제작되지 못했다.

  다음으로 등장하는 것이 증기차이다. 증기차의 시초로 일컫어 지는 것은 1678년 카톨릭 신부 Ferdinand Verbiest에 의한 것으로 이를 중국 친룽황제에게 바쳤다고 전해지지만 정확한 기록은 없다. 증기기관에서 실린더의 첫 모형을 제작해 낸 사건이 있었는데 이것이 Thomas Newcomen의 증기기관이다. 이 기관은 증기가 윗쪽의 거대한 빔을 밀어올리며 물을 끌어 올리고, 여기에 차가운 물을 뿌려 부압(마이너스 압력)을 유도하여, 올라갔던 빔을 내려오게 하는 방식이다. 이것은 거대하여 지면에 고정한 상태에서 물을 끌어올리는데 사용하였다. 그리고 이후에 그 유명한 James Watt가 Newcomen이 제작한 것보다 더욱 작고 효율적인 증기기관을 만들어 냈다. 스스로의 동력으로 움직이는 차중에 기록으로 남은 그 첫번째는 1769년에 Nicholas Joseph Cugnot에 의해 설계되고,  M. Brezin에 의해 제작되었다. 우리는 이 차를 최초의 교통사고를 낸 차로 많이 기억한다. 위의 그림이 바로 그것이다. 이것의 복제품은 파리의 Conservatoire des Arts et Metiers에 전시되어있다. 두번째 차는 1770년에 제작되었는데 무게가 8000파운드(약 3.6톤, 현대의 소나타는 약1.4톤 임.)였고, 최고속도는 시속 2마일(약 시속 3.2km)이었다. 이것은 당시 사회환경에서는 누구나 선호할 만한 속도였다.(중세 마차의 하루 이동거리는 약 15km) 하지만 이 차는 너무 무거워서 단단하고, 평탄한 길 위에서만 달릴 수 있었다. 그래서 이때부터 철로만든 길이 생겨났고 이것은 무려125년 동안이나 표준으로 정해져 시행되었다. 그리고 차는 승객과 화물을 실을 수 있는 많은 객실이 달린 기차를 끌 수 있도록 더 크고, 무겁고, 힘이 세지는 방향으로 발전해갔다.

  내연기관의 개발은 연료가 스스로 연소되는 기술이 개발될 때까지 기다려야 했다. 이때까지 아직 기화기가 개발되지 않아 액체나 고체상태의 연료를 가스상태로 전환할 수 없었다. 그래서 처음에는 가스 그대로를 연료로 사용했다. 이 가스는 주로 보일러에서 발생하는 석탄가스였다. 1860년 파리에서는 Etienne Lenoir가 사상 첫 가스엔진에 대해 특허를 냈다. 이것은 5인치(약 12.7cm)실린더 구멍과, 24인치(약 61cm)의 행정을 가지고 있었다. 하지만 이것 역시 너무 크고 무거웠고, 100rpm정도밖에 발휘할 수 밖에 없었다. Lenoir는 현대의 엔진과는 달리 압축과 발화하는 공간이 따로 있었다. 1862년에 Alphonse Bear de Rochas는 연료가 동일한 실린더에서 압축되고, 연소되는 방법을 알아냈으며, 이 방법은 우리가 현재 사용하고 있다.
  1898년 도이츠에서는 가장 오래되었다고 알려진 가솔린 엔진이 개발되었다. 그리고 이시대의 자동차산업은 다임러, 벤츠, 르노 등과 같은 유럽지역의 회사에 의해 주도되었다. 하지만 1900년대에 이르면서 자동차산업이 미국에도 넘어가게 되었고, 이때 포드사에서 개발한 대량생산체계와 미국내 대규모 유전의 발전으로 미국이 세계 자동차 산업에 중심이 되기 시작했다. 1차 세계대전 이후 자동차 엔진에서 주요 이슈는 노킹(knoking)이었는데 이때 납 성분이 노킹을 억제한다는 사실이 발견되어, 이를 첨가한 연료가 사용되어 엔진효율이 개선되기 시작했다.
 1900년대 초까지 거의 모든차가 기화기를 사용하여 연료를 실린더내에 공급했지만, 이는 1975년 캘리포니아에서 엄격한 배기가스 규제가 시작되면서 변화되기 시작했다.  사실 전자제어식 가솔린 분사장치가 개발된것은 1957년 미국의 Bendix사에 의한 것인데, 이것에 관한 특허를 Bosch사에서 매입하여 계속해서 발전시켜 나갔다. 여러가지 모델이 나오기는 했지만, 당시 전자부품에 대한 신뢰도가 그다지 높지않아 많은 비중을 차지하지는 못했다. 1979년에는 연료분사장치와 점화장치를 1개의 마이크로 컴퓨터로 제어하는 통합제어시스템이 등장하였다. 또한 이당시는 거의 모든 가정에 자동차가 보급되기 시작하며 대중화가 된 시기여서 자동차기술의 급속한 발전이 일어났다. 터보차저가 일반차량에 적용된 시기도 이때이다.

 1980년대와 90년대 들어서는 대기오염 그리고 석유파동으로 인한 연비에관한 이슈가 중점이 되었던 시기였다. 이를계기로 발전된 기술이 배출가스 정화를 위한 촉매장치, 린번엔진등의 개념이 이때 나온것이다. 마침내는 1990년대 후반 2000년대에 접어들면서 사람들의 공해에 대한 관심도는 더욱 높아졌고 캘리포니아에서는 일정 비율의 무공해 차량의 의무적인 판매를 요구했다. 이는 내연기관의 생존기반 위협과 새로운 동력원 개발의 촉진이라는 새로운 시대를 열었고 현재는 우리나라에서도 앞다투어 기술개발에 매진하고 있다. 현재 나와있는 여러 대안으로는 클린디젤, 전기, 연료전지 등이 있다. 결론적으로 현재는 내연기관의 시대가 막을 내릴 것인가, 아님 더욱더 발전된 기술로 내연기관으로 인한 공해 문제를 해결할 것인가에 대한 각각의 기술의 개발이 앞으로 자동차 산업에서의 생존을 결정하는 참으로 긴장되는 시대를 살고 있는 것이다.

자동차 엔진 그 모든 것을 파헤친다-(3)냉각 장치 2편(Cooling system)

1. 공냉식 냉각장치(air cooling system)

 공냉식 냉각의 핵심은 냉각 핀이다. 냉각 하고자 하는 부분위에 냉각핀을 설정하여 그 위에 바람을 불어 주든지, 아니면 달릴 때 발생하는 맞바람이 핀위를 지나가게 해서 자동으로 냉각되게 한다. 이 때 냉각 핀은 찬공기와 맞닿아서 열교환 할 수 있는 표면적을 늘려주는 역할을 한다.수냉식과 비교시 장점은 수냉식과 같이 냉각매체를 따로 저장하거나 장비를 갖추거나 하지 않아도 되기 때문에 이로인해 발생할 수 있는 문제점이 발생하지 않는다. 예를 들면, 겨울에 냉각수가 얼어버리는 문제가 발생하지 않고 특별히 장비가 필요 없으므로 경량화가 될 수 있다. 그리고 엔진과 외부의 온도 차가 크기 때문에, 수냉식의 수온조절기로 온도를 조절하는 것보다 더욱 민감하게 온도를 조절할 수 잇다. 하지만 이 방식에도 단점은 있다. 가장 뚜렷한 단점은 각 표면적의 불규칙적으로 냉각되기 때문에( 맞바람이 어디에 더 빠르게 많이 부느냐, 냉각핀 설치 구조에 따라서) 냉각부분이 변형될 수 있다.
 공냉식 냉각장치는 주로 2륜차에 사용된다. 그 이유는 소음 발생과 냉각을 완전히 조절할 수 없음에 따른 과냉각 혹은 과열에 따른 차량 출력 저하를 야기할 수 있기 때문이다.

2. 냉각액과 부동액
  이전 차량들은 냉각장치에 물을 냉각매체로써 사용해왔다. 하지만 차량의 경량화가 대세가 되면서 재료로써 알루미늄의 사용이 증가하게 되었고, 물은 알루미늄의 부식성에 악영향을 미쳤다. 그리고 물은 0℃가 되면은 얼면서 그 부피가 약 10%정도 증가하게 된다. 이는 냉각수가 흐르는 부분(라디에이터, 재킷(실린더 근처의 물이 흐르는 통로))의 파손을 야기한다. 그래서 물에 부식방지성분과 동결방지 성분을 첨가 하였는데 이것이 냉각액이다. 특히 동결을 방지하기위한 것을 부동액이라고 한다.

자동차 엔진 그 모든 것을 파헤친다-(2)냉각 장치 1편(Cooling system)

1. 냉각 시스템이 없으면?

 - 실린더 안의 연소가스 온도는 2000℃ 이상이며, 이 때 발생한열은 엔진 각 부에 전달된다.

 - 그리고 이열을 구성부품의 강도를 저하 시키고, 센서고장을 일으키고, 조기 점화로 인한 불규칙 연소로 노킹을 발생시키며 그 결과 기관의 출력을 저하 시킨다.

2. 수냉식 냉각 시스템(Water cooling system)
가. 전체적 메카니즘

   냉각수를 사용하는 방식으로 냉각수를 펌프에 의해 실린더 블록과 실린더 헤드에 있는 물재킷을 통해 순환시켜 엔진의 열을 흡수한 후 열을 머금은 이 냉각수가, 레디에이터 쪽으로 흘러가고 냉각수 받은 열을 공기중에 방출하고 이때 엔진에 장착된 냉각팬이 이를 돕는 방식이다.

나. 구성요소

  1) 라디에이터(radiator)

   가) 라디에이터 코어(radiator core)

     라디에이터 코어는 흡수한 열을 공기중에 방출하는 핵심부품이고, 이를 위해 재질은 열전도성이 우수한  알루미늄이나 구리를 사용한다. 이전에는 보통 황동이 열전도성이 더욱 우수하기 때문에 이를 사용 했지만, 최근에는 차량경량화 기조로 인해 알루미늄을 사용한다.구조상으로는 물이 흐르는  관의 형태에  따라 냉각 작용을 하는 공기 통로에 따라 구분될 수 있다.

   나) 윗 탱크(upper tank)

   다) 아랫 탱크(lower tank)

   라) 사이드 멤버(side member): 코어를 보호하고 라디에이터를 차체에 고정하기 위한 부분이다.

   마) 팬시리우스: 팬으로부터 오는 공기를 효과적으로 코어에 보낸다.

   바) 라디에이터 캡: 물은 압력이 높아지면 그 비등점이 높아진다. 그리고 비등점이 대기온도와많은 차이가 날 수록 냉각속도가 빨라진다. 이것은 냉각에 필요한 라디에이터 면적을 줄이는데 영향을 주게 되고, 이를 통해 차량 경량화가 이루어지게 된다. 라디에이터 캡은 이런 역할을 하는 핵심 부품이다. 작동방식은 라디에이터 내부의 온도가 110~120℃정도가 되어 캡에 압력을 가하면 압력밸부가 열려 냉각수가 보조탱크쪽으로 나가고, 냉각수가 식어서 라디에이터 안에 부압(마이너스 압력, 진공압)이 생기면 부압밸브가 열려 보조탱트쪽의 냉각수가 유입되어 라디에이터 내부의 압력이 일정하게 유지되는 방식이다.

  사) 물 펌프: 아래 영상은 물 펌프에 대한 영상이다. 작동시 임페러가 회전을 하며 흘러들어오는 물을 바깥쪽으로 뿜어내고, 뿜어진 냉각수는 물재킷 쪽으로 흘러들어가는 방식이다.

        

 아) 수온조절기:  수온조절기는 냉각수 온도에 따라 자동적으로 개폐하여 라디에이터로 흐르는 유량을 제어하는 장치이다. 아래 영상은 펠릿 타입인데 작동과정은 이렇다. 아래 그림에서 동그라미로 표시되어 단면으로 그려진 부분을 보면 냉각수 온도가 상승시 내부 왁스 부피가 증가하고 이에 내부의 고무가 압축된다 이때 연결되어있는 조정나사가 위로 올라가는데 조정나사가 케이스에 고정되어 있으므로, 동그라미 친 부분(펠릿)은 내려가게 된다. 이때, 수온조절기는 개방상태가 되고 온도가 낮아지면 스프링에 의해 모든것이 제자리로 오므로 수온조절기는 폐쇄상태가 된다.

자) 냉각 팬: 보통 워터펌프축과 일체이며, 라디에이터 뒤쪽에 위치한다. 이는 라디에이터로 바람을 불어주어냉각 시스템의 효과를 더욱 배가 시켜준다.

대자로 누은 애완 고슴도치 샤잠

위 그림은 포치안에서 자다가 살짝 뒷태(?)가 포치 밖으로 나온모습이다. 자세히 보면 꼬리, 다리 쭉 뻗고 자는 모습을 볼 수 있는데, 안을 보면 대자로 누워있다. 이는 바닥이 따뜻해서 그러는 것인데, 안쪽에서 보면 대자로 누워있을 것이다. 아직까지 우리 샤잠이는 포치밖으로 잘 안나오려고 하기 때문에 이런 모습은 촬영하기 어려웠다. 어쨌든 고슴도치가 잠을 잘시 방어자세인 몸을 웅크리지 않고 푹 퍼진 자세로 잔다는것은, 아주 편안하거나, 따뜻하거나이다. 여름에 더울때도 이런 증상을 보인다고 하는데, 나는 아직 샤잠이와 여름을 지내보지 않아서 그 사진은 다음으로 미룬다. 아래는 샤잠이의 잠꼬대 영상이다.

애완 고슴도치 샤잠이가 손에있는 먹이를 먹어요.

샤잠이와 나는 요즘 관계 재정립중이다. 원래 처음 고슴도치를 입양할 시 1주일간은 혼자만의 시간을 가지도록 배려해주며 적응할 시간을 주어야 한단다. 그런데 나는 사흘을 넘기지 못하고 샤잠에게 지나친 관심(?)을 보이고 말았다.그래서 현재 핸들링정도는 가능하지만 샤잠이 먼저 나에게 다가오적이 없다. 그래서 지금은 샤잠을 절대 건드리지 않고 먹이 먹을때만 손에서 먹도록 하고있다. 처음에는 1시간동안 기다렸지만, 절대 나오지 않았고, 이틀째 되는날에는 30분만에 나와서 2알먹고, 사흘째에는 9알, 나흘째는 14알, 닷새째 되는 오늘은 16알씩이나 먹었다. 샤잠이가 날이 갈수록 나와 친해지길 바란다.
위에서 보는 동영상을 잠시보면 내가 포치위에서 주먹을 흔드는 모습을 볼 수있다. 이때 나는 손에 먹이를 한 움큼 쥐고 있었는데, 샤잠에게 '밥왔다~'라고 신호를 보내주는 것이다.고슴도치에게는 실제로 '밥왔다'라는 소리보다 냄새로 말하는 것이 더 잘 먹히는 것 같다.그리고 샤잠이 잠시 포치 입구에서 냄새를 맡으며 주변을 살핀 후, 나와서 손에있는 먹이를 먹기 시작한다.이때 나는 엄청난 양의 먹이를 손에 쥐었는데, 이는 고슴도치가 실수로 손을 무는 것을 방지하기 위해서다. 먹이가 수북히 쌓여 있으면 손을 물 여유가 없기 때문이다. 그리고 고슴도치는 절대 이유없이 물지 않는다. 이는 내 앞의 '고슴도치의 제스츄어'에 대한 글을 보면 간단한 것은 알 수있다.이때 가장 중요한 것은 물릴까봐 두려워 하지 않는 것이다. 실제로 새끼 고슴도치가 물면 별로 아프진 않지만 성체정도 되는 고슴도치가 물면 피가 난다. 그렇다고 살점이 뜯어질 정도는 아니니 걱정하지 말길 바란다. 결론은 좀 물려도 괜찮으니 물리기 전까지는 두려워 하지 말고 손을 편안히 두어야 고슴도치도 편안히 먹더란 내 경험이다.

안팅하는 애완 고슴도치 샤잠이

샤잠이 침대위에서 놀다가 내 바지(검은색)에서 못 맡아본 냄새가 났던지, 안팅을 하고 있다.
보통 고슴도치가 안팅을 하는 이유는 냄새를 몸에 베이게 하여 기억하기 위함이라고 알려져 있다. 이것이 정확하지는 않지만, 고슴도치가 새로운 냄새를 만났을 때 이러한 행위를 한다는 것은 확실하다.
그래서 고슴도치가 안팅을 하는 동작을 단계별로 나누면 다음과 같다.
1. 냄새를 맡는다.( 그 긴 코를 실룩거린다.)
2. 핥는다.( 만약에 물리는 것을 피하고 싶다는 것 피하고 싶다면 이때 피해라. 이것은 호기심으로 인해 물기위한 98.9%의 예비동작이다.)
3. 문다.(단순히 무는 것이 아닌 위에서 보면 알 수 있듯이 물어서 잡아당긴다. 이것은 모든 고슴도치에게 일반적인 것은 아니다. 간혹 물지 않는 고슴도치도 있다고 한다.)
4. 얼굴을 찡그리며 액을 짜낸다.( 이것은 순간적인 것이라, 못보고 지나갈 수 도 있다. 하지만 자세히 관찰하면, 3번동작 이후로 얼굴을 찡그릴때 턱이 아닌 주둥이 윗부분에서 거품과 같은 것을 분비하는 것을 볼 수 있다.)
5. 혀로 분비액을 가시에 묻힌다.(이때 머리가 가시있는 부분으로 돌아가 눈이 찔릴까 걱정도 했는데, 그럴 염려는 없는듯하다. 자세히 보면 5번동작시 머리 윗부분의 가죽이 눈부분으로 내려와 가려주는 것을 알 수 있다.)
고슴도치는 안팅시 절대적 집중력을 보여준다. 평소에는 왠만한 소리나, 움직임에도 반응하며 경계하던 고슴도치도 안팅시에는 '그래 넌 떠들어라. 난 안팅한다.'라는 식으로 자신의 주인을 무시한다.
마지막으로 고슴도치를 처음입양했을때 98.9%의 고슴도치가 처음 맡는 주인의 손냄새에 대해 안팅을 할 것이다. 이때 어떤 고슴도치는 물기도 하는데, 나의 경우에는 샤잠이한테 물렸었다. 그래서 난 평소에 내가끼고 있던 장갑을 버리는 셈 치고 샤잠의 집안에 넣어주었고, 샤잠은 위의 행위를 장갑에게 했다. 그 후로는 샤잠이 내손의 냄새를 기억하고, 물지 않았고 경계도 풀기 시작했다. 고슴도치와 친해지지는 않더라도 경계를 빨리 풀게하고 싶다면, 자신의 장갑, 옷을 넣어주는 것을 추천한다. 왜냐하면 고슴도치는 자신이 안팅한 냄새에 대해서는 불안해 하지 않기 때문이다.

애완 고슴도치의 몇가지 제스츄어

고슴도치는 사람의 말을 할 줄 모른다. 그리고 지금 사람들은 고슴도치를 자신의 곁에 두려고 하고있다. 그 가운데 사람은 고슴도치의 표현 몇가지 행동들을 알 필요가 있다. 그리고 그것에 대해 배려 할 수있어야 한다.

1. 쉭쉭쉭쉭: 무서워요

2. 휙 휙(짧고 작게 내고 새소리 비슷하다.): 무서워요

3. 꼬리를 드는 행동(동시에 뒷다리를 뒤로 쭉 뻣기도 한다.): 똥싸기전행동

4.(수컷의 경우)엉덩이 쪽에 약간의 경련을 일으키는 것: 발정전에 행동일 수 있다.

- 수컷의 경우 배쪽에 항문과 일정거리 떨어진 배꼽이 있다.

- 배쪽이 보이는 상태로 핸들링(손에 올려놓는 것)하다가 갑자기 누운상태로 몸을 쫙 폈을 때 배꼽이 거의 목부분까지 올라가고 고슴도치가 배꼽을 핥거나 물면 선홍색 혹은 검붉은 끝부분이 개뼈다귀 같은 것이 나오는데, 이것이 고슴도치의 성기다.

5. 고개를 높이 들고 킁킁 거리는 것: 이게 무슨 냄새지?

(이렇게 킁킁거리다가 일정방향으로 기어가기도 한다.)


6. 땅을 파는 행위: 불안해요, 잘 놀다가 자기전에도 몇번 파준다.


7. 무는행위: 불편해요. 그만해요. 혹은 안팅전에 무는 고슴도치도 있다.
- 이때 처음 만난 경우라면, 자기방어로 물 수도 있다. 이는 보편적인 것이다. 하지만 주인과 잘 지내다가(핸들링 잘되고 주인이 손으로 먹이를 주면 잘받아먹는) 물려고 하는 경우도 생기는데 이때는 빨리 물려고 하지 않고 다 보이도록 느릿하게 행동을 취한다. 이때는 무슨 문제가 있는지 자신의 손을 체크해야한다. 고슴도치 가슴을 누르고 있지는 않은지, 다리를 이상한 방향으로 꺽고 있지 않은지 말이다. 예로 나의 경우는 샤잠 핸들링상태에서 배를 만지다가 가슴을 누르고 있는 경우가 생겼는데 이때 느릿하게 물려고 했고 나도 화들짝 놀라손을 치웠고 주의하고 있다.

애완 고슴도치에게 포치란?

1. 포치의 기능
가. 고슴도치에게 은신처(구석진곳)를 제공하여 안정을 준다.
나. 포치의 안감과 고슴도치의 가시가 서로 비벼져서 보온역할을 한다.

2. 포치선택시 주의점

가. 배변훈련을 거치지 않음 포치안이 똥범벅이 될 것이다.

나. 안감이 실밥이 잘 생기지 않아야 한다. 그렇지 않으면, 고슴도치가 포치안에서 바닥을

긁다가 발톱이 실에 걸려 빠지고 피가 날 수 있다.

다. 권장사항

1) 안감과 겉감사이에 푹신한 소재가 있으면 좋다.

3. 포치세탁법

손빨래, 세탁기 어떤것을 사용하든 상관은 없는데, 주의할 점은 세제가 어딘가 묻어있는지 꼭 확인해야 한다. 왜냐하면 고슴도치는 새로운 냄새에 굉장히 많은 관심을 가지는데, 이때 들어나는 고슴도치 특유의 특성이 안팅이다. 그리고 안팅을 할 때 어떤 고슴도치는 대상물을 핥거나, 무는데 이때 고슴도치가 먹을 수도 있다. 또한 코를 촉촉하게하기위해 자주 핥으므로 이 때 먹을 수도 있다.

4. 혹시 포치를 제거한다면?

등에 가시나고 한번도 포치를 보적이 없는 고슴도치의 경우라도 어딘가는 파고 들려고 할 것이다. 일례로 우리 샤잠이는 천배딩을 깔아주는데 밤새 자고 일어나보니 천배딩 밑으로 들어가 있었다. 그리고 만약 방안에 방목한다면 날마다 가구 밑 방구석을 뒤져야 할지도 모른다. 그렇다면 포치를 쓰고 있던 고슴도치에게서 포치를 빼앗는다면? 성격 나빠진다. 물고, 가시세우고, 쉭쉭거리고 그래도 안되면 먹이안먹고 구석에서 움직이지안고 등등 주인이 봤을때 걱정할 수 있는 요인들은 골고루 발생한다. 결론은 아무리 활발한 고슴도치라도 숨을 곳은 주어야 한다는 것이다.