[지식의 창] 필수 교통수단 자동차...과학이 담긴 ‘자동차의 원리’

[시선뉴스]

◀NA▶
원동기를 동력으로 해, 바퀴를 회전 시켜 도로 위를 달리는 것이 있습니다. 엔진을 사용해 움직이고 사람이나 화물을 운반하거나 각종 작업을 하기도 하죠. 공기를 넣은 타이어로 몸체를 받치고 엔진으로 바퀴를 돌려 노면과의 마찰로 도로를 달립니다. 네, 바로 자동차인데요. 오늘은 우리가 생활하는 데 있어 중요한 교통수단인 자동차에 담긴 과학적 원리를 알아보려고 합니다.

◀MC MENT▶
자동차는 구조가 복잡하고 종류도 많지만 움직이는 원리는 대부분 비슷합니다. 가장 기본적인 가솔린 기관 자동차의 움직임을 살펴보면 가솔린의 폭발로 엔진이 움직이고 그 힘이 동력 전달 장치를 거쳐 바퀴가 구르게 됩니다. 엔진에 가솔린을 많이 보내면 엔진의 힘이 세져 바퀴가 빨리 구르고, 적게 보내면 힘이 약해져 천천히 구르게 되는 겁니다.

◀NA▶
자동차의 안전에 있어 마찰력은 매우 중요한데요. 잘 달리는 것만큼이나 잘 멈추는 것도 중요하기 때문입니다.특히 눈길이나 빙판길에서는 타이어의 접지력이 떨어져 미끄러지는 사고가 발생하기 쉽습니다. 급제동을 할 때 타이어에는 순간적인 잠김 현상이 발생해 조향력과 제동력을 상실하게 되는데, 이때 지면 위에서 미끄러진다면 큰 사고로 이어질 수 있습니다.

이런 사고를 막기 위해, 자동차가 급제동하거나 미끄러질 때 마찰력의 원리를 이용해 자동차의 안전을 지키는 기능을 만들어 두는데, 그 중 하나가 바로 ABS입니다. ABS는 자동차가 급제동하거나 회전할 때 미끄러지면서 브레이크가 일시적으로 잠김 현상이 되는 것을 막아주는 장치인데. 짧은 순간에 자동으로 브레이크를 여러 번 반복적으로 발생시켜 마찰력을 극대화 하는 원리입니다.

◀MC MENT▶
정지해 있던 물체가 움직이기 시작하는 순간. 바로 이때는 가장 큰 마찰력인 최대 정지마찰력이 발생하게 됩니다. 그래서 안전장치 ABS는 타이어가 움직이기 시작하는 시점에 브레이크를 작동시키고 다시 해제하는 것을 반복하는 것입니다. 이렇게 마찰력을 극대화함으로써 제동거리를 줄여주는 원리가 적용돼 탑승자의 생명을 지켜주는 것이죠.

◀NA▶
그리고 자동차는 엔진과 구동축의 배열이 어떻게 이루어져 있느냐에 따라 흔히 전륜구동과 후륜구동, 사륜구동으로 나뉩니다. 전륜구동은 자동차의 앞부분에 엔진과 변속기, 구동장치를 위치해 앞바퀴를 굴리는 방식으로 엔진의 힘을 받아 앞바퀴가 차를 끌고 가는 것이며,  실내공간을 넓게 활용할 수 있고 연비가 우수하다는 장점이 있습니다.

반면 후륜구동은 자동차의 앞부분에 엔진과 변속기를 장치하고 엔진에서 뒷바퀴까지 프로펠러 샤프트를 통해 후륜을 구동시키는 방식입니다. 후륜구동은 편안한 승차감을 느낄 수 있고 자동차의 무게가 앞뒤로 분산되는 효과가 있습니다. 마지막으로 사륜구동은 자동차의 앞부분에 엔진과 변속기를 장치하고 전·후륜을 모두 구동시키는 방식으로 앞뒤의 바퀴 모두 구동할 수 있어 험한 길이나 언덕길, 빙판길 등의 주행에 유리합니다.

◀MC MENT▶
현재는 운전자가 조작하지 않아도 차가 직접 차량을 통제하며 도로 위를 달리는 자율 주행 자동차에 대한 기술 개발이 한창입니다. 그래서 최근에는 자동 주차 기능이 포함된 자동차, 장애물 회피, 속도 제어 기능이 탑재된 옵션을 포함한 차들이 나오기 시작했죠. 나날이 발전하는 자동차. 빠른 시일 내 완벽 자율 주행 자동차가 만들어진다면, 운전대가 없는 자동차를 타고 다닐 날이 머지않은 것 같습니다.

제작진 소개
책임프로듀서 : 한성현 / 구성 : 박진아 / CG : 최지민 /  연출 : 홍지수