출처
https://www.gcar.co.kr/about/noticeboard_detail.do?seq_no=1247&board_id=STORY_COLUMN
자동차 튜닝을 하기위한 기본적인 지식
작성자 :번개GTD|조회수 : 21,723|좋아요 : 41247
자동차 튜닝이라는 말이 워낙 광범위 하기 때문에 어느 한부분에 치우쳐서 설명드릴 수는 없겠습니다만 성능을 위주로 한 튜닝의 측면에서 본다면 기본적으로 n/a 튜닝에서는 크게 흡기, 배기 , 하체, 전기, 기타 등등 으로 이루어진다고 할 수 있습니다
차례로 간단히 설명해 보겠습니다 (자연흡기 4기통 엔진기준입니다)
1. 흡배기
흡기튜닝은 엔진이 연소하는데 필요한 공기와 연료를 효율적으로 공급하는 튜닝을 말합니다
엔진이 연소하는데에는 연료와 함께 공기가 필요합니다
이때 공기의 흐름이 이루어지는 부분을 차례대로 나열해보면 다음과 같습니다
흡기필터 -> 인테이크 -> 쓰로틀바디 -> 서지탱크 -> 흡기매니폴드 -> 헤드(흡기포트) -> 실린더
이부분들을 하나하나 튜닝하는 것이 흡기튜닝이라고 보시면 됩니다
배기의 경우는 실린더에서 연소된 배기가스를 배출하는 경로를 말하고 배기가 원할해 지면 결과적으로 흡기효율이 증가하게 됩니다
배기의흐름이 이루어지는 부분을 차례대로 나열해 보면 다음과 같습니다
실린더 -> 헤드(배기포트) -> 배기매니폴드 -> 1번 파이프 -> 촉매 -> 중간파이프 -> 엔드머플러
1) 흡기필터
보통 순정보다 공기흐름이 원할하고 먼지여과율이 뛰어나면서 공기의 흐입률이 높은 오픈형 제품을 사용합니다 그러나 순정에서 큰 변화없이 자연스럽게 흡기필터를 튜닝하시고자 하는 경우 순정형 튜닝필터를 사용하기도 합니다 이경우 오픈필터를 사용하는 경우에 비해서 소음이 증가되지 않는 장점이 있고 비교적 오픈필터보다 연비가 좋은편입니다
필터를 튜닝할때는 차량에 적합한 용량과 뛰어난 여과능력을 가진 검증된 제품을 사용하는 것이 좋습니다
2) 인테이크
순정의 고무 주름관은 소음의 감소에는 도움이 되지만 공기의 흐름에는 방해가 됩니다
또한 순정인테이크에는 보통 레조네이터가 설치되어있어서 중저속에서의 공기흐름에 맥동을 줄여주는 역과 소음저감에 도움이 되지만 튜닝인테이크는 공기흐름의 원할성에 중점을 두어서 스텐이나 알미늄으로 된 파이프를 사용하는 것이 보통입니다
또 순정 인테이크보다 내경이 큰 파이프를 사용하고 주름이 없기 때문에 공기흐름뿐 아니라 공기량도 늘어나게 됩니다
인테이크는 내경이 크고 길이가 짧을수록 고알피엠형 내경이 작고 길이가 길수록 중저속용이 됩니다
그러나 실제로 엔진은 다양한 영역을 사용하기 때문에 바람직한 방법은 순정보다 좀더 큰 내경에 길이는 되도록 길게 해주는 것이 유리합니다
이때 필터의 용량은 일반적인 배기량별 흡기필터 용량보다 좀 큰것을 사용할수록 고알피엠에 유리해집니다
3) 쓰로틀 바디
쓰로틀 바디는 공기가 엔진으로 유입되기전에 1차적으로 저장이 되는 서지탱크의 관문이라 할 수 있습니다
운전자의 의지에 의해서 악셀페달조작에 따라 공기유입량을 결정하는 역할을 하게 되는데 앞의 1),2)를 튜닝하게 되면 늘어난 공기유입량에 비해 상대적으로 작은 쓰로틀바디의 입구를 크게 해줌으로서 공기흐름이 저하되지 않도록 하는 빅보어 드로틀바디를 사용하게 됩니다
쓰로틀바디의 교체는 1), 2)에 비해 차량의 종류에 따라서는 호환되는 제품이 없어서 제작하기 어렵거나 비용이 많이 들기 때문에 애프터마킷에서 쉽게 튜닝된 쓰로틀 바디를 구할 수 있는 경우를 제외하고는 그리 흔히 이루어지는 튜닝은 아니지만 전체적인 흡기의 밸런스를 높여주는 중요한 튜닝입니다
또는 2쓰로틀 , 독립 쓰로틀과 같은 특수한 쓰로틀 바디도 있지만 기본적인 튜닝에 있어서는 그다지 바람직한 튜닝이라고 하기는 어렵고 비교적 레이스용등으로 적용되는 하드코어적인 성향이 강한 튜닝이라고 할 수 있습니다
S
4) 서지탱크
서지탱크는 진공을 생성하여 공기흡입력을 저장하기도하고, 엔진에 유입되기 전 공기를 1차적으로 저장하는 공간이 되기도 합니다
서지탱크는 단지 공기를 유입하기 위해서만 사용하는 것이 아니라 차량의 여러 전장품들이 진공에 의해 작동되도록 하는 원동력을 제공하는 부분이기 때문에 함부로 튜닝할 경우 부작용이 크게 일어날 수 있는부분입니다
기본적인 튜닝에 있어서는 서지탱크의 내부를 포팅해서 원할한 공기흐름만 만들어주어도 충분하며 서지탱크의 용량이나 형상을 바꾸는 것은 하드코어적인 튜닝에서 필요에 따라 이루어져야 합니다
출력에 비해 지나치게 큰 서지탱크는 진공도가 떨어져서 리스폰스에 저하가 일어날 수 있으며 작은 서지탱크는 저장용량의 부족으로 전체 출력에 마이너스와 함께 전장품들의 작동이 원할치 못하게 되는 원인이 될 수 있습니다
특히 서지탱크의 형태에 따라서는 각 기통으로 공기를 공급하는 밸런스가 나빠져서 엔진의 밸런스가 나빠지는 원인이 되기도 하기 때문에 신중하게 튜닝해야만 합니다
위에서 나왔던 독립쓰로틀 같은 경우 서지탱크가 없고 각 매니폴드에 독립적인 쓰로틀바디가 달려서 독립적으로 공기의 흡입이 이루어지며 진공을 형성시키기 위한 진공태크나 펌프를 별도로 장착하게 되지만 일반적인 형태에서는 서지탱크내에 저장된 공기가 각 실린더로 공기를 제공하는 역할을 합니다
S
5) 흡기매니폴드
흡기매니폴드는 서지탱크에서 각 실린더로 공기를 공급하는 통로의 역할을 합니다
이때 흡기매니폴드의 형상이나 길이, 내경등에 따라 엔진의 성격이 달라지고 각 기통으로 공급되는 공기의 유량이나 유속, 밸런스가 변하게 됩니다
예를 들면 일반적으로 흡기매니폴드가 짧을수록 고알피엠, 길수록 저알피엠에서 토크가 나오는 엔진이 됩니다
일반적으로 양산차들은 매니폴드의 길이가 적당히 길게 형성되서 중저속부터 힘이 나오도록 하게 되어 있습니다
또한 흡기매니폴드도 서지탱크처럼 내부를 포팅해서 원할한 공기흐름을 유도하도록 할 수 있습니다
흡기매니폴드는 헤드의 흡기포트에 연결이 되는데 연결되는 플랜지 부분의 구멍이 양산차의 경우 보통 헤드와 매니폴드간의 구멍의 입구크기와 형상의 차이로 단차가 생기게 됩니다
이단차를 가공해서 제거하고 포트 폴리싱을 해서 포트부분에서의 공기의 흐름과 유입량을 원할하게 할 수 있습니다
6) 헤드(흡기포트및 밸브)
헤드의 튜닝은 기본적인 튜닝이라고 보기에는 어려울 만큼 민감한 부분입니다
헤드면의 포팅을 통해 압축비가 변하기도 하고 연소실의 스쿼시 에리어가 변하기도 하며, 노킹특성이 달라지기도 합니다
헤드의 여러가지 가공으로 엔진의 성격과 효율성을 높일 수있는데 대표적인 경우가 헤드포팅, 포트폴리싱등이 있습니다
헤드포팅은 헤드의 연소실을 주로 가공하는 작업이고 포트폴리싱은 헤드의 포트부분을 가공하는 것입니다
또한 흡기밸브의 면적을 확대한가거나 가볍게 함으로서 고회전에서의 유량을 증가시키는 효과를 주기도합니다
물론 이경우 반드시 밸브시트도 개량을 해야 하기 때문에 매우 정밀하고 민감한 작업이 됩니다
7) 실린더
실린더는 말그대로 엔진의 연소가 일어나는 부분이지요
8) 헤드(배기포트및 밸브)
흡기포트와 마찬가지로 폴리싱 작업을 통해 배기의 흐름이 원할해 질 수 있습니다
배기밸브의 경우는 흡기밸브와 달리 밸브사이즈를 함부로 크게 한다거나 하기보다는 밸브타이밍 등을 조정해서 성능을 개선하는 쪽으로 주로 이루어 집니다
9) 배기매니폴드
배기매니폴드는 각 실린더에서 나온 배기가스를 하나로 모아서 다음단계로 배출시키기 위한 부분입니다
배기매니폴드는 매니폴드 부분의 파이프와 모아져서 나가는 부분의 파이프의 길이나 직경, 형상등에 따라 여러가지로 나누어 지는데 보통 순정 배기매니폴드는 고알피엠으로 갈수록 효율성이 떨어지는 편입니다
4기통 기준으로 파이프의 구조에 따라 4-2-1 타잎과 4-1타잎으로 나누어지며 일반적으로 4-2-1타잎이 좀더 개선된 구조입니다만 생산 코스트나 설계가 4-1 이 쉽습니다
또 같은 구조의 배기매니폴드라고 해도 헤드에서 연결된 파이프의 길이와 모아진 후의 파이프(1번파이프)의 길이에 따라 성격이 바뀝니다
보통 롱타잎이나 숏타잎 이렇게 구분하는데 롱타잎이란 1번 파이프쪽으로 연결된 파이프 (1개로 모아진 부분)가 길면 롱타잎 짧으면 숏타잎이라고 합니다
롱타잎으로 갈수록 고알피엠지향으로 중저속에서 불리하게 됩니다
보통 드래그와 같이 극단적인 고알피엠 지향에서는 롱타잎을 사용합니다만 스트리트에서는 중저속에서의 토크가 중요하기 때문에 극단적인 롱타잎을 사용하는 경우 불리할 수도 있습니다
10) 촉매
촉매는 배기가스에서 나오는 HC(탄화수소), CO(일산화탄소), Nox (질소산화물)을 환원작용에 의해 저감시켜주는 장치로서 할때 이 촉매를 제거하는 경우가 종종 있는데 절대로 해서는 안되겠습니다
물론 촉매에서 상당히 배압이 많이 걸리기는 하지만 촉매는 단지 배압만 걸리는 부분이 아니라 배압이 역류되는 현상도 막아주기 때문에 보통 튜닝을 통해 중간 파이프에서 레조네이터가 제거된 경우 촉매의 배기역류방지 효과가 상대적으로 커지게 됩니다
이 배기가스의역류를 배기맥동이라고 하는데 이 맥동이 커지면 배기효율이 급격하게 떨어지는 문제가 있습니다 (이것은 배기가스의 유속이 느려서 발생하는 흔히 말하는 허당이라는 증상과는 좀 다릅니다)
스포츠촉매라고 하는 시중에 팔리는 튜닝용 촉매도 있는데 환원작용과 원할한 배기의 2가지를 모두 얻을 수 있지만 효과에 비해 너무 고가라는 점이 단점입니다.
11) 중간파이프
보통 중통이라고 합니다 가장 단순하기도 한 부분이지만 가장 중요한 부분이기도 합니다.
중간파이프는 일반 차량에 있어서 배기가스의 흐름이 이루어지는 부분중에 가장 긴 부분이여서 중통에서의 배압이 전체 배압에 있어서 차지하는 비중이 상당히 큽니다
말하자면 중간파이프는 전체적인 배압을 조율하는데 있어서 가장 중요한 부분이라는 뜻입니다
매니폴드와 엔드머플러가 너무 크다고 해도 중간파이프에서 조율이 되면 어느정도 밸런스 있는 배압이 나오게 됩니다
그러나 중간파이프가 너무 크거나 작을 경우 엔드머플러로 조율하려고 할 경우에 중간파이프가 작으면 엔드머플러가 커도 배압이 떨어지지 않게 되며 중간파이프가 너무 큰데 엔드가 작을 경우는 배압이 역류하는 현상이 강해져서 배압이 크게 상승합니다
중통은 레조네이터형과 직관형이 있는데 프리머플러 타잎 레조네이터를 탑재한 레조네이터형은 중저속에서 부드럽게 토크가 상승하도록 도모할 수 있고 배기음중에 중고주파음을 흡수함으로서 비교적 소음과 진동이 작은 장점이 있으나 고알피엠에서는 직관형이 효율성이 좋습니다
중통을 선택할 때는 소음과 배기효율을 고려해서 배기량과 튜닝적용 정도에 따라 적절하게 선택하는 것이 좋습니다
일반적으로 자연흡기 4기통 기준으로 1500cc급 엔진에서는 50.8파이~54파이 정도의 중통을 사용하지만 요즘은 엔진의 특성이나 캠프로파일등 (가변밸브 타이밍기구등의 적용) 여러가지 고려해야 할 요소들이 많아서 배기량만으로 중간파이프의 적절한 직경이나 형태를 결정하기는 쉽지 않습니다
12) 엔드머플러
엔드 머플러는 배기가스가 대기중으로 방출되는 마지막 통로입니다.
이말은 엔드머플러는 배압에 끼치는 영향보다는 소음에 끼치는 영향이 크다는 뜻입니다.
엔드머플러의 경우 내경이 아주 큰 차이가 날 경우가 아니라면 대부분 전체배압에 미치는 영향이 별로 없습니다 그러나 소음은 상당히 차이가 나서 엔드머플러를 선택할때는 우선 오너의 맘에 드는 소리의 머플러로 결정하는 것이 가장 일반적인 방법입니다.
특히 엔드머플러를 프리머플러 타잎을 사용할지 재래식 타잎을 사용할지에 따라 음색이 크게 바뀌게 되는데 프리머플러 타잎은 비교적 중저음의 음색을 내며 , 재래식 타잎은 중고음의 음색을 내게 됩니다.
물론 하드코어적인 튜닝으로 넘어가면 머플러의 중요성도 상대적으로 커지는데 일반적으로 기본적인 흡배기 튜닝에선 엔드머플러는 소음기라고 생각하시면 됩니다.
요즘은 엔드머플러의 재질도 카본으로 나올정도로 다양화 되고 있는데 재질에 따라서도 머플러의 진동특성이 달라지기 때문에 음색이 달라지고 또 무게가 크게 차이가 나기 때문에 이점도 고려하셔야 합니다.
그리고 엔드머플러는 튜닝을 할때마다 소리가 또다시 변하기 떄문에 되도록 음색의 변화가 적은 제품을 사용하시려면 되도록 용량이 큰 제품을 고르시는 편이 유리합니다.
배기 효율성으로 본다면 당연히 프리머플러 타잎이 좋지만 소음이 커지는 단점이 있고 중저속에서의 토크감에서는 재래식 머플러에 미치지 못합니다.
다음으로 하체와 미션의 튜닝이 있는데, 흔히 하체튜닝이라고 말할때 고려해야 하는 부분은 여러가지가 있습니다
1) 스프링과 댐퍼
스프링과 댐퍼의 튜닝은 차체의 롤과 바운싱 피치를 줄이고 높은 로드홀딩을 도모하기 위한 튜닝입니다.
이때 스프링과 댐퍼의 밸런스를 갖추도록 하는 것이 가장 중요합니다.
너무 강한 스프링에 상대적으로 약한 댐퍼 혹은 그 반대의 경우도 모두 좋지못한 결과를 가져오게 됩니다.
일차적으로 서스펜션은 스프링이 차체를 받치고 이 스프링의 운동을 댐퍼가 감쇄시켜주는 양식으로 이루어집니다.
이때 스프링만 강한것을 사용하면 작은 움직임에는 강해지지만 큰 움직임이 일어날때 댐퍼가 스프링의 진동을 잡지 못해서 차량이 튄다거나 크게 출렁이는 일이 일어날 수 있습니다.
반대로 댐퍼가 너무 강하면 스프링이 댐퍼에 물려서 움직이지 못하는 현상이 일어나서 강한 횡g가 일어날때 차량이 한쪽이 뜬다거나 차량이 심하게 덜컹거리면서 튀는 현상이 일어날 수 있습니다.
2) 휠타이어
휠타이어는 차량이 최종적으로 지면에 붙어서 달릴 수 있게 해주는 마지노선이라고 생각하시면 됩니다.
차가 달리고 서고 도는데에는 결국 타이어의 접지력이 가장 중요합니다.
아무리 뛰어난 브레이크와 서스펜션 을 갖추고 있어도 타이어가 노면에 잘 붙어있지 못하고 미끄러지거나 한다면 결과적으로 아무런 효과도 얻을 수 없을 뿐 아니라 오히려 위험하기까지 합니다.
휠의경우는 가벼울 수록 현가하질량의 감소로 로드홀딩의 상승을 도모할 수 있고 휠의 림폭과 옵셋에 따라 차량의 지오메트리에 변화가 생김으로서 접지능력에 차이가 올 수 있습니다.
같은 인치의 휠이라고 해도 림폭의 차이에 따라 실제 접지면적이 달라지며 옵셋에 따라 트래드의 변화도 일어나지만 킹핀경사각등에도 영향을 주기 때문에 하중이 타이어에 재대로 전달되지 못할 수도 있어서 옵셋을 변화시킬때는 주의를 해야 합니다.
타이어의 경우는 노면소음, 접지력 , 배수성 , 제동력등을 고려해서 선택을 해야 하며, 이렇게 서스펜션과 휠타이어를 튜닝했다고 해도 적절한 휠 얼라이어먼트가 이루어지지 않으면 100프로 성능을 발휘할 수 없습니다.
3) 부싱
차체의 하체부분은 여러부분이 고무 부싱으로 연결이 되어잇는데 이 고무는 인장강도와 경도가 떨어지고 내구성이 약해서 쉽게 피로로 인해 손상되고 힘이 가해지면 쉽게 변형되기 때문에 일명 컴플라이언트라고 하는 불규직한 스티어링 현상을 일으키게 됩니다.
이때 이 고무부싱들을 우레탄과 같은 재질의 부싱으로 바꾸어 줌으로서 인장강도와 경도를 높이고 탄성을 높이면서 내구성이 높이지게 되서 차량의 컴플라이언트가 감소하고 뛰어난 로드홀딩을 도모할 수 있습니다.
다음은 미션입니다.
미션의 튜닝은 일반적으로 기어비의 조정을 말하는데 기어비는 클수록 숏기어라고 하고 작을수록 롱기어라고 부릅니다.
이때 숏기어로 갈수록 같은 엔진회전수에서 속도는 낮아지지만 힘은 좋아지고 롱기어의 경우는 같은 회전수에서 힘은 떨어지지만 속도가 높아지게됩니다.
결과적으로 연비와 승차감을 위주로 한다면 롱기어가 유리하고 가속력을 위주로 한다면 숏기어가 유리합니다.
가장 흔하게 이루어지는 튜닝은 종감속(디퍼런셜기어)을 교체하는 것인데 종감속은 각 단의 기어비가 최종적으로 휠에 전달되기 전에 마지막으로 걸리는 링과 피니언 기어의 조합으로 이루어진 기어비를 말합니다.
이 종감속은 전 단에 걸쳐서 동일하게 적용되기 때문에 종감속 하나의 교체만으로 전체 기어단수에서 똑같이 적용이 되는 장점이 있습니다.
그러나 단점은 전체 기어비에 동일하게 작용하기 때문에 각 단의 기어비간의 거리는 변하지 않게 됩니다.
기어비 튜닝을 할때 가속형으로 하고자 한다면 각단의 거리가 좁아져야 하는데 이경우는 종감속이 아니라 각단의 기어비를 조정해야 합니다.
쉽게 말하면 4단과 3단의 거리를 좁힐때는 3단기어를 더 롱으로 하던가 4단 기어를 더 숏으로 하면 3단과 4단의 거리가 좁아져서 3단에서 4단변속시에도 알피엠이 덜 떨어지게 되는 것입니다.
이외에도 튜닝은 너무 많아서 일일히 열거하기가 힘듭니다만, 기본적으로 이정도면 튜닝을 시작하는데 있어서 조금은 도움이 될거라고 생각합니다.
댓글 12 | 조회 21,723
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또라씽씽 | 16.05.03
잘봤습니다
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박환수 | 16.03.28
잘 보았습니다^^
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조민근 | 15.12.07
어렵지만 튜닝 시작하기전 꼭 공부해야할 기본적인 것들입니다^^
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정교진 | 15.10.12
이 글이 어려우신분들은 스트럿바 장착부터 시작해 보세요. 가장 간단하면서 안전운전에 도움이 되고 또 어렵지 않고, 위험하지 않죠 ㅎㅎ
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선우민 | 15.10.12
자세하게 풀어놓으셨지만 저는 이것도 어렵습니다 ㅎㅎ
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천호성 | 15.10.12
하나씩 알아가면서 애마를 꾸미는 거죠 ^^
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김정훈 | 15.10.12
이런 기본을 알아야 튜닝의 시작이죠 잘 배우고 갑니다~
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차석진 | 15.10.12
튜닝 잘못하면 정말 큰일나죠.
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드리프트킹 | 15.10.12
자칫 어려운 부분일 수 있으나 이해하기 쉽게 잘 정리해 주셨네요. 늘 좋은정보 감사합니다^^
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오군 | 15.10.12
저도 튜닝을 안다고생각했는데 이거... 전문가칼럼은 틀리네요
다시한번 배우고갑니다 ^^
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어이가없네? | 15.10.12
헤드쪽은건드리지는 못하겠지만 순정형필터 껴봐야겠네요
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비타오백 | 15.10.12
와우... 읽는것만으로도 엄청난 공부가 되네요 ㅎㅎ
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