자동차는 어떻게 고연비를 실현하는가?
공학으로 이해하는 고연비 메커니즘의 비밀

요즘 자동차는 똑똑하다. 운전 패턴을 학습해서 스스로 최상의 주행 상태를 유지한다. 게다가 운전자가 미숙하더라도 차체의 균형을 바로잡고, 차선을 유지하며, 알아서 브레이크를 밟기까지 한다. 문제는 똑똑한 만큼 복잡해졌다는 점이다. 일반인이 이해하기에 자동차 메커니즘은 너무 복잡해졌다.
연비와 관련해서도 마찬가지다. 초보자든 베테랑이든 연비라는 주제가 나오면 너도나도 한마디씩 하기 마련이지만, 대부분 막연한 얘기뿐이다. 심지어 잘못된 정보를 사실인 양 주장하기도 한다. 이 역시 자동차 공학에 익숙하지 않은 일반인이 이해하기에는 자동차 구조가 심히 복잡해진 탓이다.
《자동차 연비 구조 교과서》는 20년 경력의 엔지니어가 자동차를 직접 개발한 경험을 바탕으로 연비가 무엇인지, 연비를 개선하는 기술의 원리가 무엇인지 등을 알려준다. 자동차 업계와 무관한 일반인도 쉽고 빠르게 자동차 연비의 실체에 다가갈 수 있게 도와준다.
가변 실린더, 듀얼 클러치 변속기, 터보차저 등 연비를 개선하기 위해 탑재한 기술 전반을 소개하며, 이 기술들의 작동 원리를 간결하게 핵심만 짚어 설명한 덕분이다. 여기에 독자의 이해를 돕는 사진과 그림, 도표 자료들을 충실히 책에 담았다. 일반 독자에게 다가가기 위한 저자의 이 같은 노력은 자동차 공학이 어렵고 복잡하다는 편견을 불식하기에 충분하다.
누구나 이 책을 계기로 자동차 연비라는 주제를 정확하고 깊게 이해하는 발판을 마련할 수 있을 것이다. 이 책은 근거 없는 편견과 견해에 기대지 않고, 오로지 공학적 측면에서 연비라는 주제를 파헤치기 때문이다. 어렴풋이 자동차 연비를 이해하던 단계에서 벗어나 오롯이 알아가는 경험을 선사한다.

자동차를 바라보는 또 다른 관점
고연비 기술로 분석한 자동차 구조와 원리

연비를 알면 자동차의 구조와 원리도 함께 보인다. 자동차 기술의 발전은 연비 개선을 위한 경주와도 같았기 때문이다. 평소 자동차 구조와 기술이 복잡하게 느껴졌거나 자신의 자동차 지식이 피상적이라고 느낀 사람이라면 《자동차 연비 구조 교과서》가 전보다 깊은 안목을 안겨줄 것이다.
이 책은 철저히 공학자의 시선으로 연비를 해석한다. ‘연비가 무엇인지’부터 명확히 정의 내리면서 이야기를 시작하며, 이어서 자동차의 핵심이자 연비 기술의 고갱이를 이루는 엔진과 변속기의 구조와 원리를 해설한다. 각 장에서 엔진과 변속기를 따로 설명할 만큼 상당한 지면을 할애하는데, 이 책에 연비를 올리는 운전 기술과 조언만 담겨 있다고 생각한 사람이라면 놀랄지도 모른 구성이다.
‘막연함에서 명확함으로’ 이 책이 지향하는 바다. 고연비 기술의 중심에 있는 엔진과 변속기를 명확하게 모르고서는 자동차를 이해하는 수준을 끌어올릴 수 없다. 엔진과 변속기를 자세히 알아야 자동차 구조를 깊이 이해할 수 있음은 물론이고, 연비 운전과 관련한 여러 조언과 운전술이 왜 타당한지를 깨달을 수 있다. 또한 잘못된 조언이나 편견도 가려낼 수 있다. 이 지점에서 자동차 연비를 왜 공학적으로 이해해야 하는지에 대한 실용적 이유가 드러난다.

소비자가 꼭 알아야 할
자동차 연비의 공학적 실체

운전자 입장에서 자동차 연비의 공학적 실체를 알아야 할 실용적 이유란 무엇일까. 연비를 기술이라는 잣대로 확실하게 파악하고 있다면, 평소 올바른 운전 습관을 실천해서 연비 효율을 개선할 수 있다. 게다가 자동차를 구매한다면 차량에 어떤 고연비 기술이 들어 있으며, 실제로 연비가 얼마나 좋아지는지도 판단할 수 있다.
운전 습관과 관련해서 예를 하나 들어보자. 정차할 때 D단이 아닌 N단에 기어를 두는 운전자가 간혹 있는데, 사실 이런 운전 습관은 연비 측면에서 별 도움이 안 된다. 최근 변속기에는 D-Neutral 모드가 탑재돼 있어서다. 클러치 하나를 빼서 중립 상태를 유지하는 이 기술 덕분에 기어를 D단에 둬도 에너지 소모가 크지 않으며, 차체 진동도 전에 비해 덜하다.
저자는 명확한 기술적 이해를 바탕으로 현실에서 연비 운전을 실천하자고 말한다. 이론을 현실에서 구현할 수 있게 도와주는 운전 팁과 조언을 20가지 이상 정리해 싣기도 했다. 책에서 제시한 운전 팁은 기술과 원리를 전제로 올바른 운전 습관이 무엇인지 알려주며, 이를 통해 차량의 고연비 기술을 어떻게 극대화할 수 있는지 설명한다. 《자동차 연비 구조 교과서》는 자동차 공학과 유용한 운전 팁을 활용해 현실과 이론이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡는다.

경제적 이득을 넘어
지구 환경을 생각하는 연비 개선

연비를 개선하는 목적은 기름값을 아끼는 개인의 경제적 이득에 머물지 않는다. 연비가 좋은 차량을 선택해 올바른 운전 습관을 실천하는 일은 갈수록 심해지는 기후 위기 문제를 해결하는 데 일조하기도 한다. 차량 연비를 개선하면 에너지 소모량이 줄어들고, 이뿐만 아니라 오염 물질의 배출량도 적어지기 때문이다.
개인의 경제적 실익 추구가 지구 환경에도 도움을 준다는 사실을 생각해 본다면, 고연비 기술에 관심을 두고 운전 습관을 개선하는 일을 마다할 이유는 없어 보인다. 이 책으로 자동차 고연비 기술의 구조와 운전술을 이해해 보자. 자동차를 사랑하는 마니아와 연비에 관심이 있는 운전자 누구나 이 책을 활용할 수 있다. 자동차 지식을 넓히고, 자신의 경제적 이익을 도모하며, 나아가 환경을 지키는 친환경 운전이 가능하다.

르노코리아자동차 중앙연구소 CO2 TFT Pilot. 서울대학교에서 기계공학을 전공하고, 내연기관 연구로 석사 학위를 받았다. 2003년에 르노삼성자동차(現 르노코리아자동차)에 입사해 십여 년 동안 가솔린 · LPG · 디젤 엔진을 개발했으며, 여러 프로젝트 업무를 수행했다. 2018년에는 중국 조인트 벤처에 합류해 전기차 개발 프로젝트를 지휘하기도 했다.
2020년 국내 업무로 복귀했으며 이후에는 바쁜 직장 생활 중에도 불구하고 자동차와 관련해서 다양한 정보를 일반 대중에게 전달하는 글쓰기를 시작했다. 브런치 · 콘텐타 · 아웃스탠딩 같은 여러 매체에 기고 중이며, 국민대 · 10월의 하늘(한국도서관협회 행사) 등에서 강연을 진행했다. 자동차 산업 현장에서 쌓은 지식과 안목을 대중과 나누고픈 열망이 있다. 앞으로도 정확한 정보와 명쾌한 표현을 목표로 글쓰기를 꾸준히 해나갈 예정이다.

머리말 연비가 좋은 자동차를 타고 있습니까



0장 연비란 무엇인가?

0-1 연비의 정의와 실체

0-2 자동차 회사가 정하는 공인 연비

0-3 공인 연비와 실연비의 차이



Column 계기판에 표시된 연비, 어떻게 계산할 것일까?



1장 연비 운전의 출발점, 엔진 구조를 이해하다

1-01 엔진 배기량과 연비

1-02 기통 하나의 크기는 500cc 우유갑만 하다

1-03 가솔린 엔진의 특성과 연비

1-04 가솔린 엔진의 약점을 극복한 밀러 사이클 엔진

1-05 앳킨스 사이클 엔진의 구조

1-06 한 번에 강하게 폭발하는 디젤 엔진

1-07 유지비가 적게 드는 LPG 엔진

1-08 유가가 오르면 생각나는 바이오 연료엔진



Column 연비와 총 보유비용의 관계



2장 변속기를 이해하면 연비가 보인다

2-01 기본에 충실한 수동 변속기

2-02 편안한 운전을 위한 선택, 자동 변속기

2-03 연비를 잡은 자동 변속기, DCT

2-04 무단 변속기, 고무벨트와 폴리로 단수를 없애다

2-05 기어 변속을 해야 하는 이유

2-06 운전자의 마음을 발끝으로 읽는 변속 패턴

2-07 다양한 경험을 할 수 있는 멀티 모드

2-08 앞뒤 바퀴 모두에 동력을 전달하는 4WD



Column 공인 연비를 측정하는 방법



3장 고연비를 위한 운전 메커니즘

3-01 고속도로에서는 브레이크를 밟지 말고 달려라

3-02 급가속은 절대 하지 마라

3-03 자주 추월할수록 기름을 길바닥에 버리는 것과 같다

3-04 정차 시에 N단으로 둬도 연비에는 큰 영향이 없다

3-05 내리막에서는 N단으로 놓지 말라

3-06 제일 높은 기어 단수에서 최대한 낮은 rpm을 유지한다

3-07 정속 주행 연비를 높이고 싶으면 크루즈 기능을 사용하자

3-08 예열을 충분히 하면 연비에 좋은 네 가지 이유

3-09 겨울철 혹한기 연비에 영향을 주는 요인들

3-10 더운 여름철 연비에 영향을 주는 요인들

3-11 연비를 올리려면 실내 주차장에 주차하라

3-12 기름값을 아끼는 에어컨 작동법

3-13 차량 실내외의 온도 차이를 줄여주자

3-14 2분 이상 차를 세워 둔다면 시동은 꺼두자

3-15 거리가 좀 멀어도 자동차 전용 도로를 이용한다

3-16 오르막과 내리막에서는 기어를 저단으로 바꾼다

3-17 시내 주행 연비를 아끼는 네 가지 방법

3-18 고속도로에서는 정속 주행을 한다

3-19 트렁크에 실린 짐을 줄여보자

3-20 주유할 때, 가득 넣지 말자

3-21 경고가 뜨기 전에 미리미리 주유하자

3-22 연비를 올리고 싶다면 차계부를 쓴다

3-23 주유소마다 가격이 다른 이유를 파악한다

3-24 기름값의 정체를 알아두자



Column 연비 측정에 쓰는 주행 모드



4장 연비에 영향을 주는 엔진의 특징

4-01 린번 엔진, 연료 하나도 놓치지 않는다

4-02 GDI 엔진, 연료를 실린더 안에서 직접 쏴준다

4-03 작지만 힘센 터보 엔진

4-04 연료를 분사하는 여러 방법

4-05 MBT, 과하지도 모자라지도 않는 최적의 타이밍

4-06 엔진 노킹, 최적의 효율로 가는 길을 막는 장애물

4-07 수입차에는 고급 휘발유를 넣어야 하나?

4-08 VVT 시스템, 밸브를 여는 시점을 상황에 맞게 조절하다

4-09 가변 실린더 기술, 불필요한 실린더는 쉬게 하다

4-10 엔진을 빨리 따뜻하게 만들려는 노력

4-11 차가 멈추면 엔진도 멈추는 ISG 기능

4-12 다음 출발을 위해 기다리는 공회전과 퓨얼 커트

4-13 DPF, 디젤 차량의 분진을 해결하다

4-14 EGR, 배기가스를 다시 연소실로 되돌려 사용하다

4-15 SCR, 다시 클린 디젤로 돌아가기 위한 비용

4-16 피처럼 엔진을 돌아다니는 엔진 오일

4-17 연료 첨가제를 넣으면 새 차처럼 깨끗해질까?



Column 실연비에 도움이 되는 기술을 적용하면 벌금이 줄어든다



5장 연비에 영향을 주는 자동차 특성

5-01 자동차는 가벼워야 멀리 간다

5-02 자동차 디자인에 녹아 있는 유체역학

5-03 SUV가 세단보다 연비가 나쁜 이유

5-04 1년에 한 번 휠 얼라인먼트 체크는 꼭 하자

5-05 적정 타이어압을 유지하는 것이 이득

5-06 용도에 맞는 타이어 선택과 주기적인 관리

5-07 에어컨은 에너지가 많이 든다

5-08 필요한 전기는 그때그때 만들어 쓴다

5-09 이동만 책임지는 마일드 하이브리드 차량의 엔진



Column 토요타는 하이브리드 특허를 왜 공개했을까?



6장 하이브리드와 전기차의 연비

6-01 이산화탄소 규제와 전동화

6-02 하이브리드, 전기차와 내연기관차 사이의 변종

6-03 플러그인 하이브리드, 전기차로 한 발짝 다가서다

6-04 회생제동, 달리는 동안 버리던 에너지를 재활용하다

6-05 모자라면 모터로 채우고, 남으면 배터리에 충전한다

6-06 사람도 엔진도 다시 움직이게 하는 것이 제일 힘들다

6-07 연비를 높이려면 전기차의 주행 원칙을 지켜라

6-08 너무 추운 날, 완전 방전이 되는 일을 피하자

6-09 추위에 강하며 버리는 열을 재활용하는 배터리



Column 전기차가 환경에 더 안 좋을 수도 있다?



부록

참고 문헌

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