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[아롱 테크] 자동차도 마스크를 쓴다 '연비 및 공기 역학 성능 향상에 필수'

2022.05.19. 16:42:37
조회 수
1,427
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지난 몇 년간 코로나19 팬데믹으로 인해 우리의 일상생활에 많은 변화가 일어났습니다. 특히 주로 봄철 황사 및 미세먼지로 인한 호흡기 질환 예방을 위해 또는 겨울철 감기예방을 위해 주로 사용해 오던 마스크가 코로나19 바이러스 감염을 예방하기 위해 사람들이 많이 모이는 실내는 물론 야외에서도 항상 착용해야 함에 따라 등 생활필수품이 되어버렸습니다.

최근 코로나19 바이러스 감염 확진자수가 줄어들면서 사회적 거리두기가 완화됨에 따라 실내공간을 제외한 야외에서는 마스크 의무착용이 해제됨에 따라 한결 숨쉬기기 편해졌지요.

그런데 자동차에도 이러한 마스크 기능이 숨겨져 있습니다. 액티브 에어플랩(Active Air Flab) 또는 액티브 에어로 셔터(Active Airo Shutters), 에어벤트 컨트롤(Air Vent Control), 에어가이드 & 그릴셔터(Air guide & Grill shutter) 등 다양한 이름으로 불리고 있는 이 기능은 자동차의 연비 및 공기역학 성능을 향상시키기 위한 목적으로 사용됩니다.

액티브 에어플랩은 2004년 BMW 차량에 처음 적용되기 시작한 이후 일반화되기 시작해 주로 스포츠카와 같은 고성능 차량이나 고급차량에 장착되어 왔습니다. 최근에는 중형차를 비롯한 일반차량에도 확대 적용되고 있는 추세입니다. 특히 전기차, 하이브리드차와 같은 전동화 차량에는 필수적으로 탑재되고 있는 기술이기도 합니다. 

액티브 에어플랩을 적용할 경우 엔진의 냉각효율 개선 및 공기저항을 감소시켜 연비가 약 2.3% 향상되고, 배출가스도 15% 가량 줄어드는 것으로 알려졌습니다. 액티브 에어플랩은 주로 라디에이터 그릴이나 전면 범퍼 아래쪽에 위치한 공기흡입구 안쪽에 자리잡고 있습니다.

또 주행중에 작동되기 때문에 외부에서는 쉽게 알아채기가 어렵지만 엔진룸 내부로 공기를 유입 및 차단시켜주는 에어플랩(에어셔터)와 에어플랩을 구동시키는 구동모터(또는 구동 액츄에이터), 냉각수온도센서, 제어시스템 등 비교적 간단한 구조로 이뤄져 있습니다.

엔진제어장치(ECU)가 엔진 냉각수온도나 에어컨 작동유무(에어컨 냉매압력), 냉각팬 작동상태, 주행속도 등 차량의 주행상태에 따라 에어플랩 구동모터 또는 액츄에이터를 구동시켜 에어플랩을 자동으로 열거나 닫음으로써 엔진룸 내부로의 공기유입을 제어하는 것이 작동원리입니다.

날씨가 쌀쌀하거나 엔진이 차가운 냉간시동 때는 에어플랩을 닫아 엔진이 정상 작동온도까지 빠르게 올라갈 수 있도록 도와줍니다. 엔진이 차가울 때에는 윤활성능이 떨어져 실린더와 피스톤링의 마모가 일어나고 배출가스도 많이 나오기 때문입니다. 

엔진 냉각수온도가 일정수준으로 올라가면 엔진 냉각시스템이 정상 작동할 수 있도록 에어플랩을 열어 외부공기가 엔진룸 안으로 들어올 수 있게 해 줍니다. 겨울철의 경우 에어플랩이 닫혀있으면 엔진온도가 빨리 올라가므로 난방성능을 향상시켜 주는 효과도 있습니다. 

반대로 여름철 에어컨을 작동할 때는 에어플랩을 열어 냉매압력을 일정하게 유지시켜 냉방성능을 높여줍니다. 엔진룸 온도가 높아져 각종 부품이 과열될 우려가 있을 경우에도 에어플랩을 개방해 엔진룸 내부온도를 낮춰주는 역할을 합니다.

한편 차량의 주행속도가 높아지면 외부공기 유입이 오히려 엔진 냉각성능을 떨어뜨리고 공기저항도 커지게 됩니다. 이럴 때에는 에어플랩을 닫아 엔진룸 내부로의 공기유입을 차단시킴으로써 공기저항을 최소화해 줍니다. 이를 통해 차량연비를 향상시켜 주는 역할을 합니다.

공기저항계수(Cd)가 낮아질수록 차량연비가 좋아지는 것은 익히 알려진 사실이지요. 특히 시속 150km가 넘을 경우 공기저항이 타이어의 구름저항 등 차량의 주행성능을 방해하는 전체 주행저항의 80% 이상을 차지합니다. 

한편 전기차의 경우 공기역학 성능을 극대화하기 위해 라디에이터 그릴의 공기흡입구을 없앤 에어로 다이내믹 디자인을 적용하는 대신 일부 차종의 경우 액티브 에어플랩을 적용해 전기모터와 인버터/컨버터 등 고전압시스템의 냉각을 돕고 있습니다.


김아롱 칼럼니스트/webmaster@autoherald.co.kr


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