자동차의 심장, 엔진의 구조

엔진은 자동차에서 가장 중요한 부분이면서 가장 복잡한 부분입니다. 여러가지 기술과 장치가 집약되고 집중된 곳이고 그만큼 이해가 힘든 곳이기도 합니다. 하지만 차의 겉모습과 디자인만 따지는 수박 겉핥기 단계에서 벗어나 차를 제대로 이해하고 알기 위해서는 엔진에 대한 이해는 필수입니다. 가장 복잡한 부분인만큼 하나하나 풀어나가고자 합니다. 이번 포스팅에선 엔진의 기본적인 구조와 주요 부품들에 대해 알아보겠습니다.

엔진은 크게 실린더 블록(cylinder block)과 실린더 헤드(cylinder head), 이렇게 둘로 나뉩니다. 실린더 블록이 엔진의 뼈대가 되고 실린더 헤드가 그 위에 얹힙니다. 실린더 블록을 먼저 살펴볼까요? 실린더 블록은 엔진의 힘이 발생하는 곳이며 그 힘을 엔진 밖으로 전해줘서 바퀴를 굴리는 역할을 하는 곳입니다. 실린더, 피스톤, 피스톤 링, 크랭크축, 커넥팅로드 등으로 이루어지는데 순서대로 살펴보도록 하겠습니다.

-실린더(cylinder): 연료가 들어와서 폭발이 일어나는 공간, 즉 연소실입니다. 주유소에서 넣은 기름이 기체 상태로 들어와서 불이 붙어 폭발하는 곳입니다. 바로 여기서 엔진의 동력이 발생합니다. 실린더는 기통(氣筒)이라고도 하는데 기통은 주로 실린더의 갯수를 세는 단위로 쓰입니다. 예를 들어 4개의 실린더가 있는 엔진이면 4기통 엔진이라고 부르는 식입니다. 이 실린더의 직경, 즉 밑면의 지름은 보어(bore)라고 부르고 높이는 스트로크(stroke)라고 부릅니다.
-피스톤(piston): 실린더에 들어가는 원기둥 모양의 부품입니다. 실린더 안에서 운동하여 동력을 만들어냅니다. 실린더에서 폭발이 일어나면 이 폭발로 인한 힘 때문에 피스톤은 아래로 밀려 내려가고 폭발이 끝나면 피스톤은 다시 올라가며 상하운동을 합니다. 피스톤이 오르내리며 최대로 올라가는 지점은 상사점(上死點, TDP: Top Dead Point), 최저로 내려가는 지점은 하사점(下死點, BDP: Bottom Dead Point)이라고 부릅니다.
-피스톤 링(piston ring): 피스톤에 반지처럼 끼워져서 피스톤을 실린더에 꽉 끼게 만드는 역할을 합니다. 피스톤과 실린더 벽 사이에 틈이 있으면 동력이 손실될 뿐만 아니라 엔진 내구성에도 악영향을 주기 때문에 이 틈을 없애는 게 매우 중요한데 이 역할을 피스톤 링이 합니다.
-크랭크축(crank 軸): 크랭크샤프트(crank shaft)라고도 불리는데 피스톤 아래에 달려서 피스톤의 상하운동을 회전운동으로 바꾸는 역할을 합니다. 피스톤이 위아래로 움직이면 거기에 연결된 크랭크축이 빙글빙글 돌아가며 힘을 전하는 거죠. 때문에 크랭크축은 곧지 않고 꾸불꾸불 구부러진 듯한 모양입니다.
-커넥팅로드(connecting rod): 피스톤을 크랭크축과 이어주는 역할을 합니다. 줄여서 콘로드라고도 부르고 연결해주는 역할을 한다고 해서 연접봉(連接棒)이라고도 합니다.

실린더 헤드는 줄여서 헤드라고도 부르며 실린더 블록 위에 얹히는 뚜껑 같은 부분입니다. 실린더에 연료를 넣어주고 폭발시키며 폭발로 인해 생긴 배기가스가 빠져나가는 곳입니다. 흡배기 밸브, 스파크 플러그, 캠샤프트 등으로 이루어집니다.

-밸브(valve): 실린더 위쪽에 위치해 연료가 들어가고 배기가스가 빠져나가는 통로입니다. 동그란 판이 막대 아래에 달려서 나팔 모양으로 생겼으며 이것이 위아래로 오르내리며 통로를 열고 닫습니다. 흡기와 배기를 맡는 밸브는 따로 있으며 따라서 밸브는 실린더당 최소 2개가 있습니다. 보통 숫자 뒤에 V를 붙여서 밸브의 갯수를 표시합니다. 밸브가 16개면 16V라고 표시하는 식입니다.
-스파크 플러그(spark plug): 점화플러그(點火 plug)라고도 부릅니다. 말 그대로 불을 붙이는 라이터 같은 역할을 합니다. 연료가 흡기 밸브를 통해 실린더로 들어가면 작동해서 연료를 폭발시킵니다.
-캠샤프트(camshaft): 캠축(cam 軸)이라고도 합니다. 밸브를 여닫는 역할을 합니다. 캠 로브(cam lobe)라고 불리는 달걀처럼 둥글게 생긴 부속품이 끼워져 있으며 그게 돌아가며 밸브 위를 눌러서 밸브를 여닫습니다.

이렇게 엔진의 대략적인 구조와 주요 부품들을 살펴봤습니다. 이외에도 수많은 부품들이 이 주요 부품들에 붙어서 돌아갑니다. 얼핏 보면 굉장히 복잡하고 어려워 보이지만 서로 다르게 생긴 기계들이 맞물려서 돌아가는 원리를 알아가는 재미도 꽤 쏠쏠합니다. 다음 포스팅에선 이 주요 부품들이 어떻게 작동해서 엔진을 돌리는지, 그 원리를 알아보도록 하겠습니다.^^



By 아임시티(rlawodhr93)