고유가를 이기는 비법

전기․ 전자를 알면 고유가 시대를 슬기롭게 넘길 수 있다.

자동차는 전기 및 제어가 불안하면 엔진과 연료가 좋아도 손실이 증가하므로 연비가 나빠지고 고장이 잦아지면서 차 수명마저 짧아집니다.
고유가 시대에 기름을 절약하고 고장을 줄여 차 관리비를 절약하는 비법을 소개하겠습니다.
1. 자동차 전기
전기에는 교류(AC)와 직류(DC) 두 종류가 있습니다.
자동차 전기는 순수한 직류가 아니고 처음에는 알터네이터가 교류를 만들면 정류다이오드가 직류로 변환시켜 배터리에 공급합니다.
에어컨을 켜거나 라이트를 켤 때 떨림이 생기는 것은 이들이 전기를 많이 소모하여 전압이 많이 떨어지므로 다른 전기장치들이 제 기능을 발휘하지 못하기 때문입니다.
가령 평상시 알터네이터에서 15V가 나오던 전압이 에어컨 가동으로 12V로 떨어진다면 전압변동은 15%가 되는데 이로 인하여 에어컨을 켜면 연비가 최대 30%까지 떨어진다는 하는 것입니다.
따라서 한국전력에서 양질(良質)의 전기(電氣)란 일정한 전압(電壓), 일정한 주파수(周波數:60Hz) 그리고 무(無)정전(停電)입니다.
순간 정전이 생기면 전기로 움직이는 모든 설비들은 제 기능을 발휘하지 못하고 IC등 고부가가치의 전자제품들은 불량 또는 폐기 되어야 하므로 경제적 손실은 상상을 초월합니다.

2. 자동차의 양질의 전기 조건
자동차의 양질의 전기는 일정한 전압, 일정한 주파수, 완전한 접지입니다.
가. 일정한 전압
자동차에는 1차전기(배터리와 알터네이터 전기), 2차전기(ECU 및 센서용 전기), 3차전기(간섭전기, 기생전기)가 있습니다.
1차전기인 배터리전기와 알테네이터전기는 다음과 같은 차이점이 있습니다.
1) 배터리 전기
배터리전압은 2V/Cell을 기준으로 하며 자동차배터리는 2V/Cell이 6개가 직렬로 들어 있으므로 12V입니다.
그렇지만 배터리가 정상적으로 충전이 될려면 알터네이터는 13.5V~14.1V의 전압을 만들어야 합니다.
※ 공식 : 2V/Cell× 6개× (1.125~1.175)배 = 13.5V ~14.1V
그러나 통상적으로 14V~15V정도 나오는데 이는 계측기 오차 및 전압안정회로의 동작특성 때문이며 충전전압이 너무 낮으면 충전부족이 생기고 너무 높으면 과충전이 생겨 둘 다 배터리 수명을 단축시킵니다.
2) 알터네이터 전기
알터네이터 전압은 배터리전압보다 절대적으로 높아야 하고, 통상 14V~15V로 배터리전압 보다 2~3V 정도 높으면 됩니다.
그러나 배터리전기 용량과 알터네이터전기 용량을 합산하여 이해하면 안 됩니다.
예를 들어 배터리용량이 12V/80AH이고 알터네이터용량이 12V/60A라고 가정 한다면 자동차전기 전체용량은 12V/80AH+12V/60A= 12V/140A로 가 아니고 독립 기능(따로 따로)으로 생각하셔야 합니다.
이유는 “DC전기의 경우 전기부하는 높은 전압에만 동작하는 성질을 가지고 있기 때문에 알터네이터의 14~15V/60A에만 영향”을 받습니다.
따라서 시동이 걸린 후에는 배터리용량이 아무리 커도 소용이 없습니다.
3) 전압 안정
배터리양단에 연료를 절감한다 배터리전압을 감시한다 오디오 전원선을 배터리에서 직접 연결한다 등은 알터네이터내의 전압안정회로 동작기능을 둔하시키거나 방해하므로 자동전압조정을 방해할 수가 있으므로 주의를 요합니다.
다. 일정한 주파수
자동차도 상용 주파수가 있으며 알터네이터는 3상/360HZ(헬쯔)입니다.
1) 상용 주파수
우리나라를 상용주파수로 60HZ를 쓰고 있는데 일본은 상용주파수로 50HZ로 쓰고 있습니다.
그렇다면 이러한 주파수의 차이점은 무엇일까요. 세계적으로 상용주파수는 50Hz와 60Hz를 쓰고 있습니다.
2) 차이점
AC를 DC로 만들 때 주파수가 높으면 그만큼 DC전압이 안정됩니다.
역사적 배경으로는 50Hz는 독일의 발전기 방식이고 60Hz는 미국의 발전기 방식 인데 전기 사업을 시작할 때 어느 나라 발전기를 수입하였는지에 따라 다른 걸로 알고 있습니다.
참고로 우리나라의 경우는 60Hz를 사용하고 있으며 일본의 경우는 지방에 따라 50Hz와 60Hz를 쓰고 있습니다. 동 일본은 50Hz이고 서 일본은 60Hz입니다.
※ 참고로 AC의 경우 주파수가 틀리면 AC모터는 작동을 잘못합니다.
다. 완전한 접지
접지(接地)란 영어로는 Earth 또는 Ground라고도 하며 지구를 영(0) 전위(電位) 또는 0 Volt로 하여 기준전위(基準電位)를 결정합니다.
단 자동차의 경우 차체가 지구가 되므로 배터리 마이너스단자를 차체에 연결합니다.
그런데 접지를 해주지 않으면 자동차 알터네이터(발전기)가 전기를 만들어도 선로를 타고 흐르는 과정에 선로의 분포정수(L, C, R)와 온습도 등으로 전압이 흔들려 전기를 이용하는 장치들의 동작이 불안정해져서 자동차성능에 치명적인 영향을 주게 됩니다.
※ 참고 : 접지는 마이너스(-)를 의미하며, 플러스(+) 접지 용어는 없음

3. 제어
현재의 연료형자동차는 전자제어에 의해 통제되고 있으며 사람(운전자)이 직접 통제 할 수 있는 것은 착각일 뿐 하나도 없다고 보아야 합니다.
자동차제어에는 기계적인 제어와 전기적인 제어가 있는데 지금은 기능을 다양화 성능을 고급화하기 위하여 전부 전자제어방식으로 만들고 있습니다.
따라서 제어의 역할을 보면 가령 시동을 건다는 것은 사람이 직접 한다고 반론하겠지만 그것은 단순히 키만 돌릴 뿐이지 시동을 걸까 말까를 결정하는 것은 제어장치(신경계통)에 해당하는 제어신호가 결정합니다.
제어장치란 ECU와 센서들을 총칭하여 말하는데 각종센서에서 만들어진 전기적인 미세한 신호들을 ECU(사람의 뇌)로 보내면 ECU는 이를 조합하여 자동차 구석구석을 감시하고 동작 명령을 하달하여 동작을 하는 것입니다.
* 참고로 여기서 관가해서는 안 되는 것이 하이스캔의 측정 한계는 메이커가 정해준 데이터 외는 측정이 불가능하다"는 것을 인식하여야 합니다.

4. 온습도와 자동차성능
현재의 연료형자동차는 공기를 이용하기 때문에 온도 습도 엔진열 등에 민감한 반응을 일으킵니다.
아침에 시동이 잘 안걸 리거나 겨울과 여름에 시동에 차이가 생긴다거나 엔진열이 났을 때와 열이 식었을 때 등으로 시동에 문제가 생기는 차들의 대부분이 연료의 점화온도 및 기계적인 문제보다는 온도에 의한 제어신호의 변화폭이 너무 크기 때문입니다.

5. 결론
자동차가 생산기술로는 기계기술 전기기술 제어기술에 의하지만 동작을 할 때는 하드웨어기술과 소프트웨어기술에 의합니다.
자동차는 공기와 연료가 폭발하고 엔진 힘에 의해 차가 움직이지만 그 속에는 전기가 절대적으로 안정적이어야 하며 제어기능이 완벽해야 한다는 것을 잊어서는 안됩니다.
또한 앞으로는 전기자동차 하이브리드 자동차등 전기적인 기술이 주축이 되는 차들이 보편화 할 것이므로 자동차를 기계적으로만 생각하던 자동차기술문화도 바뀌어야 한다는 것을 강조 드립니다.
그러므로 차가 고장이 나면 부품교체나 청소 등으로만 해결하려 들지 말 것이며 전기 전자분야를 잘 점검하고 분석하여 오진을 방지하여야 수리비를 줄이고 자동차수명을 연장시키며 연비나 배출가스도 개선시킬 수가 있으므로 전기 전자(제어)에 대한 인식을 제고하셔야만 고유가 시대를 이길 수 있습니다.