자동차는 연비 향상과 더불어 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해 엔진을 개선하는 것은 물론 부품 하나의 무게까지 줄이는 경량화에 주력하고 있습니다. 특히 엔진은 연비 향상 및 이산화탄소 저감에 가장 큰 역할을 할 뿐만 아니라 소음, 진동과 같은 N.V.H 성능에도 직접적인 영향을 미치는 핵심 부품입니다.

자동차 엔진은 꽤 오래전부터 무게를 줄이기 위해 알루미늄 합금 재질을 사용해 왔습니다. 알루미늄은 주철보다 무게가 1/3 이상 가벼울 뿐 아니라 소음 및 진동 저감에도 탁월한 성능을 발휘합니다. 엔진은 연료 연소 에너지로 구현하는 직선 왕복운동을 커넥팅로드와 크랭크샤프트를 통해 회전운동으로 변환해 바퀴를 구동하는 역할을 합니다.

일반적으로 엔진은 피스톤과 커넥팅로드, 크랭크샤프트 등이 장착된 실린더블록과 캠샤프트와 흡배기밸브 등 밸브 트레인이 장착되어 엔진 연소 및 흡배기 작용을 하는 실린더헤드, 그리고 실린더 블록 아래쪽에서 엔진오일 저장고 역할을 하는 오일펜스로 이뤄져 있습니다.

실린더블록에는 주철 재질이 주요 사용되며, 알루미늄 합금은 실린더 헤드와 오일 팬 부분에 주로 적용되고 있으며, 최근에는 실린더블록까지 알루미늄 합금을 사용하고 있기도 합니다. 크랭크샤프트를 고정하는 크랭크샤프트 베어링 캡이 장착되는 실린더블록 아래쪽을 크랭크케이스라고 부르는데, 크랭크샤프트 베어링을 감싸는 모양을 하고 있어 실린더블록 스커트라고도 합니다.

최근에는 실린더 케이스와 오일 팬 사이에 베드 플레이트(Bed Plate)로 불리는 별도의 프레임을 적용하고 있습니다. 레더 프레임(ladder frame) 또는 로우 크랭크케이스(Low Crank case)라고도 불리는 베드 플레이트는 크랭크샤프트의 회전으로 인해 발생하는 엔진진동을 효과적으로 상쇄시켜 차체로 엔진진동이 전달되는 것을 최소화해 주는 역할을 합니다.

일반적인 엔진은 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변환시켜 엔진 구동력을 전달하는 크랭크샤프트를 고정하는 크랭크샤프트 베어링 캡이 실린더블록 아래쪽에 직접 장착되어 있기 때문에 엔진 구동 때 발생하는 진동(크랭크샤프트의 회전으로 인한 진동)을 실린더블록에 고스란히 전달되고 엔진 떨림이 차체 진동으로 이어지는 단점이 있었습니다.

베드 플레이트는 크랭크 샤프트 베어링을 고정함과 동시에 실린더블록과 엔진오일 팬을 연결함으로써 엔진진동이 실린더블록으로 직접 전달되는 것을 최소화해 주는 매우 중요한 역할을 합니다. 또한 실린더블록은 물론 파워트레인 전체의 강성을 높여주는 역할도 하고 있습니다.

이외에도 엔진 진동을 줄이기 위해 베드 플레이트와 함께 밸런스 샤프트(Balance Shaft)를 적용하고 있기도 합니다. 밸런스샤프트는 크랭크샤프트와 연결된 별도의 회전 샤프트를 이용해 크랭크 샤프트에서 발생하는 소음 및 진동을 효과적으로 줄여주는 역할을 하며 최근에는 엔진오일을 순환시키는 오일펌프와 일체형으로 설계해 엔진의 냉각 성능 및 연비향상을 꾀하고 있습니다. 떨지 않는 자동차의 비결이지요.

김아롱 칼럼니스트/webmaster@autoherald.co.kr

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