엔진, 전기모터의 성능지표 : 토크와 마력 개념/차이 + cc(씨씨, 배기량) 개념 - 자동차

- 엔진, 전기모터의 성능지표 : 토크와 마력 개념/차이

- 토크

- 마력

- 토크와 마력의 차이 의미

- 자동차 엔진 배기량 (cc, 씨씨) 에 대해

 

엔진, 전기모터의 성능지표 : 토크와 마력 개념/차이 - 자동차

 

마력과 토크의 차이점은

토크는 바퀴를 돌리는 힘

마력은 달릴 수 있는 힘

토크가 순간적인 힘이라면

마력은 토크에 속도 개념이 들어간 힘이 아닌 일률에 가까운 개념입니다.

 

 

토크가 높은 차량은 순간적인 가속도가 좋아 언덕 주행에 유리하고, 더 무거운 무게(차체+짐+인원)를 움직일 수 있습니다.

(차체가 크거나, 산악지역 운행, 정지와 출발을 반복하는 도심 주행에서 중요한 치수)

동일 차체 무게에서 마력이 높은 차량은 최고속도가 빠르고 평지 주행에 유리합니다. (고속도로, 스포츠에 유리)

 

 

 

 토크

 

토크, 모멘트는 물체를 회전시키는 회전력을 나타내는 물리량,

힘과 받침점까지의 거리의 곱으로, 기호는 보통 τ(타우)다.

단위는 힘x거리 이기에 [N*m]

Nm의 다른 표기법, kgfm

볼트, 피팅된제품을 쉽게 풀고, 강하게 조우기 위해서 몽키스패너, 렌치 등의 손잡이가 길고 홀더가 큰 녀석들을 사용하는 것입니다. 거리를 길게 함으로써, 힘이 적어도 강한 토크를 주어 해당 회전력을 풀어내고 회전력을 주어 조을 수 있게 하기 위함이죠.

손으로만 한다면 슬립이 일어나지 않기 위한 악력, 작은 홀드는 손으로 꽉 쥐는 악력이 아닌 손가락 악력을 사용하기에 가할 수 있는 악력도 줄어들고. 거리또한 짧아지니 큰 힘을 쉬이 낼 수가 없는 것입니다.

 

 

토크에 대한 일을 계산한다면, 힘을 구동한 거리 (회전각도) * 토크 = 일

 

 

 마력

 

 

 

마력은 토크가 한 일을 초당으로 나눈 값입니다.

즉, 초당 토크가 한 일 or 토크의 일률.

 

위의 일

에 초당이라는 시간 개념이 들어간 녀석입니다.

토크는 [N*m]

마력은 [W/s] ? (1초당 한 일의 양)

 

1마력은 75kg의 무게를 1초동안 1m를 들어올리는 단위 시간당 일의 양 = 동력, 출력

마력의 단위는 PS or HP

 

1 PS = 0.735 kW = 75 kgf m/s

1 HP = 0.746 kW = 76.1 kgf m/s

 

경향신

 

1 PS = 0.735 kW = 75 kgf m/s

단위를 보면, ((무게를) 들어올리는 힘) * (들어올리는 거리)가 75 kgfm, 1초당

같은 마력으로 구동할 경우, 들어올리거나 돌리는 무게가 늘어나면 그만큼 초당 이동하는 거리가 짧아지는 것입니다.

해당 동력의 정해진 값이 위와 같다면

무게, 중력이 2배(150kgf)가 됨에 따라 초당 이동하는 거리는 0.5 [m]로 줄게 되겠네요

 

 

그럼 다시 마력 계산 식을 봐보겠습니다.

무게, 중력, 여기서는 토크가 되겠네요 (단위는 kgfm), * 이동거리 (회전한 거리이니  2πr * 회전수)

n : 회전수를 나타내며, 보통 회전은 rpm = rotate per minet으로 나타냅니다.그렇기에 PS 단위를 맞춰주기 위해 /m 을 /s 로 변환을 위한 /60을 해주고1 PS = 75 kgfm/s 이기에 kgfm 기준을 PS 기준으로 바꿔주기 위한 /75를 해주게 됩니다.

 

상수들을 정리하면

PS = r*n*T / 716.2

 

 

 

 토크와 마력이 차에서 의미하는 것은

 

토크는 최고 속도에 이르는 시간을 결정짓는 물리량 (즉, 가속도, 힘에 연결되는 물리량)

토크는 얼마나 강한 추력을 가지고 있는지를 나타냅니다.

에어컨만 틀어도 차의 힘이 주는 것이 느껴지거나, 언덕을 오를 때 속도가 팍 줄고 빌빌 거린다면, 토크가 작은 차 입니다.

 

 

마력은, 최고마력이 차의 최고속도를 결정짓는 물리량으로.

차량의 무게가 같다면, 최고마력이 높은 차의 최고속도가 더 높습니다.

마력은 추력을 얼마나 효율적으로 사용할 수 있는지를 나타냅니다.

 

 

차량 1의 최고속도는 240km/h이나 도달하기까지 오래걸리고

차량 2의 최고속도는 220km/h이나 도달하기까지 짧게 걸립니다.

( = 차량 1과 2의 무게가 같을 시, 마력은 1이 큰 것입니다.)

 

출발 후 20초가 경과했을 때 속도가

차량 1은 100km/h

차량 2는 120km/h 라면

차량간의 무게가 같을 시, 토크는 2가 큰 것이 됩니다.

 

보통 최대속도까지 차를 운전하지 않기에,

무게대비 토크가 크면 구매자들에게 속도가 빠른 것처럼 느껴질 수 있습니다.

 

 

자동차 엔진 배기량 (cc, 씨씨) 에 대해

 

배기량은 엔진 속 실린더 전체에 채워 넣을 수 있는 공기량으로 엔진 출력에 관여한다.

배기량 2400 cc = 엔진 속에 2400 cc 에 가까운 만큼 공기가 들어갈 수 있다는 뜻으로

cc가 높을수록 차량 힘도 좋아지고 가격이 비싸진다 (엔진 자체가 커지니)

 

 

배기량 포함하여 디젤과 가솔린을 가볍게 비교하면

 

디젤은 변속 6단으로 고토크 만들기가 용이하고

고마력을 내기 위한 배기량을 높이는데 제약이 작다

우수한 연비를 뽑아내지만

진동, 소음이 크고 비싸다

 

 

가솔린은 고마력을 얻기 위해 배기량을 높이기 불편하다

실린더 갯수며 엔지 사이즈를 키우기 어렵고

고토크를 만들기 위해서도 (픽업트럭, 트럭, 버스 등에 이용하기 위해) 8단의 변속이 필요할 정도

 

마치며

 

 

토크는 회전하는 힘의 단위, 힘 x 힘에 수직인 회전 중심으로부터의 거리

마력은 토크(힘)의 일률, 즉 일에 초당! 이라는 시간단위가 들어간. 초당 일한 양 입니다.

 

토크는 가해지는 힘이 커지거나, 힘이 가해지는 작용점이 회전 중심으로부터의 거리가 멀어지면 커집니다.

토크가 커지면 그만큼 해당 물체를 돌리기 편해지는 것이고

토크가 저항력을 넘어 회전을 구사하고자 하는,, 저항력에는 마찰력 끼임? 등에서 발생하는 힘이 있지 않을까 싶습니다.

 

마력은 토크 * 거리 / 시간입니다.

짧은 시간에 큰 토크(같은 거리를 가며)를 발생시키거나 먼 거리(같은 토크로)를 간다면 해당 동력은 큰 마력을 낸 것이 되겠습니다.

 

 

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올뉴 아반떼 CN7 : 204마력 최대토크 15.7 kgf m / 4500 rpm

CN7 N LINE : 280마력 최대토크 동일