학교 과학시간에 배운 것 기억나시지요?
연소가 되기 위해선, 땔감과 공기(산소)가 있어야 한다는 것 말입니다.
그래서 자동차 엔진 내부의 연소에서도 땔감과 공기가 필요합니다.
여기서 공기는 우리가 항상 호흡하는 대기중에 머물러 있는 공기를 사용하는 것이구요,
땔감은 휘발유 엔진의 경우 휘발유가 되겠지요.
그래서, 이 휘발유를 태워서 생기는 에너지로 차량이 움직이게 되는 건데요,
연소실 안에서 휘발유가 타기 위해서는 휘발유 뿐 아니라 공기도 필요하겠지요?
그런데 이 공기를 어떻게 공급해주냐에 따라 자연흡기 엔진과 강제흡기 엔진이 분류되는 것입니다.
자연흡기 엔진은 연소실(실린더) 내부에서 생기는 진공을 이용해 압력 0bar의 대기를 빨아들이게 됩니다.
그 공기와 함께 연료도 실린더 내부에 분사를 해서 혼합기(공기와 연료가 섞인..)를 만들어 내고 그 혼합기를 피스톤으로 압축한 다음 스파크 플러그의 튀는 불꽃으로 혼합기를 폭발시켜서 피스톤을 밀어내면 그 밀어내지는 힘으로 엔진이 구동하게 됩니다.
그런데 엔진이 최적의 연소를 달성하기 위해선 꼭 맞추어주어야 하는 연료와 공기의 비율이 있습니다.
높은 출력을 원한다고 연료만 많이 쏘아대도 차가 나가지 않는 이유는 연료와 공기의 비율이 틀려져서(연료가 너무 농후해져서) 연료량에 따른 공기량이 충족되지 못하여 원활한 연소가 일어나지 못하게 되고, 따라서 오히려 출력 저하를 가져오게 되는 것이지요.
반대로 공기만 많이 밀어넣으면 연료가 부족해서 출력저하가 나타나게 되구요.
하지만! 방법이 있습니다.
바로 공기를 강제로 실린더 내부로 많이 밀어넣어 주면서 연료도 그에 맞추어 많이 쏴주는 방법이지요.
이것이 바로 강제흡기(Charged)엔진입니다.
그 방법이 무엇이 되었든, 연소실 내부로 공기를 억지로 밀어넣어 주면서 연료도 많이 쏴주게 된다면
같은 배기량임에도 불구하고 더 많은 에너지가 발생하게 되므로 더 높은 출력을 얻을 수가 있겠지요.
예를 들어 같은 2000cc엔진이라고 칠 때에 0bar의 대기압만을 이용한 자연흡기 방식에서 낼 수 있는 힘이 2000cc엔진의 힘이라고 한다면 1bar로 공기를 과급(강제 흡기, Charging)시켜서 불어넣어 주면서 연료도 그에 맞게 쏴준다면 2000cc엔진으로 4000cc엔진의 힘을 내 줄 수가 있는 것입니다.
따라서 공기를 공급하는 방식으로 보면 엔진은 크게 자연흡기(N/A)엔진과 강제흡기(Charged)엔진으로 나뉘어집니다. 그 강제흡기 방식에서도 크게는 2가지로 분류할 수 있지요. 하나는 Super Charger이고 다른 하나는 Turbo Charger입니다.
Super Charger는 엔진의 구동력을 이용해서 회전력을 얻고 그 회전력을 통해 엔진으로 유입되는 공기량을 늘리게 됩니다. 이것 역시 연료량 보정이 따라오게 되겠지요. 역시 출력상승으로 이어집니다.
Turbo Charger는 엔진이 연소를 끝낸 후 무섭게 뱉어내는 배기가스를 이용하는 방식입니다.
그 토출되는 배기가스 라인에 터빈(선풍기 같이 생겼다고 이해하시면 편하시겠지요.)을 달아서 회전력을 만들고 그 회전력을 이용해 엔진 공기 흡입구쪽에 공기를 밀어넣어줄 수 있는 장치를 답니다.
이렇게 공기를 밀어넣게 되고, 연료량도 늘림으로서 출력을 상승시킵니다.
슈퍼차저와 터보차저는 각각의 장단점이 있습니다.
터보차저는 배기가스의 힘을 이용하므로(엔진의 구동력을 이용치 않음) 고회전으로 올라갈 수록 발생케 되는 슈퍼차저의 회전 저항이 없습니다. 따라서 출력상승의 폭이 좀 더 높다고 할 수 있습니다.
반면 터보차저의 가장 큰 약점인 터보랙이 존재합니다.
터보랙은 배기라인에 연결된 터빈이 제속도로 돌기 전까지 걸리는 시간동안에 차량의 제 출력이 나오지 않는 현상인데요.
큰 터빈을 달 수록 심해지는 경향이 있습니다. 터보랙은 코너링 공략에 어려움을 가져다준다는 단점이 있습니다. (물론, 운전자의 실력에 달린 문제이지만요.)
반면 직선주로에서 터보차저의 부스트압이 제대로 걸리기만 한다면 가속은 정말 시원시원해지죠.
반면 슈퍼차저는 이러한 터보 랙이 없습니다. N/A엔진과 비슷한 Linear한 형태의 출력방식이 가능하지요.
따라서 코너링 공략시 악셀링의 부담이 적어집니다.
반면 슈퍼차저의 경우 고회전으로 올라갈수록 심해지는 회전저항으로 인해 출력상승의 폭이 약간은 적어진다는 단점이 있습니다.
양자간 뭐가 좋다 뭐가 나쁘다라고 말하긴 힘든 것 같습니다.
다만, 오너의 드라이빙 성향이 무엇이며, 어떤 취향이 있는지에 따라 선택할 문제로 보여지는군요.
차에 따라서는 슈퍼차저와 터보차저를 병용하여 두가지의 장점만을 사용하는 경우도 있구요(대표적으로 폭스바겐의 1.4TSI엔진이 그렇죠.) 터보차저의 경우에도 트윈터보, 트리플 터보 등등 다양한 파트가 준비되어 있습니다. 슈퍼차저도 마찬가지이지요.
선택은 오로지 오너의 몫입니다.
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