Digidrop

유튜브나 블로그 등지에서 '반클러치' 주제가 나오면, 댓글이 개판이 되는 경우가 자주 있습니다.

 

반클러치를 쓰면 차가 망가진다든가, 쓰면 안된다든가(?), 원클을 써야한다든가.. 여러 가지 의견이 분분하죠.

 

내용을 자세히 살펴보면 다들 서로 다른 내용을 말하기 때문에.. 소통이 불가능하고, 결국 싸움이 됩니다.

 

그래서 이번에는, 이 문제의 '반클러치'라는 녀석을 알아봅시다.

 

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1종 면허를 땄거나 차에 관심이 많으면, 클러치가 무엇인지는 알 것입니다.

 

바로 엔진과 변속기 사이에서 동력을 차단하는 녀석이지요.

 

엔진과 바퀴의 회전수가 일치하지 않는 시점에서도 언제든지 변속할 수 있도록 고안된 장치입니다.

 

엔진쪽 플라이휠과 클러치의 Slip을 이용해 부드럽게 회전수를 매칭할 수 있지요.

 

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자, 모든 분들이 '반클러치'가 위 Slip과 연관있다는 것은 설명하지 않아도 될 것입니다.

 

그런데.. 이 Slip을 수행하는 과정과 절차를 두고 다들 다른 이야기를 하고 있습니다.

 

 

우선 주행 중 반클러치에 대해서는 크게 이견이 없습니다. 

 

변속 때 엑셀에 발을 얹거나, 덜 뗀다든가 하여 불필요한 Slip을 발생시키는 경우에 대해서는 다들 공감하지요.

 

 

문제는 정차 후 출발하는 경우입니다.

 

여기서 이 반클러치라는 용어의 모호함이 드러나지요.

 

 

사람들이 보통 이야기하는 출발시 반클러치의 종류를 정리해 보았습니다.

 

1. 브레이크를 밟은 상태에서, 클러치 유격점을 찾은 후 브레이크를 떼어 출발하는 경우

2. 브레이크를 밟지 않은 상태에서 클러치 유격점을 찾아 출발하는 경우

3. 클러치 유격점을 찾은 후에 엑셀링하여 출발하는 경우

4. 클러치 유격점을 찾음과 동시에 엑셀링하여 출발하는 경우

5. 엑셀부터 밟고 클러치 유격점을 찾아 출발하는 경우

6. 엑셀 후까지 넣으면서 클러치 유격점을 찾아 출발하는 경우

7. 클러치 유격점을 찾고 엑셀 후까시 넣으면서 출발하는 경우

8. 클러치 Slip이 발생하는 모든 경우

등등..

 

4번의 경우는 특별하게 원클/완클 이라고 부르는 경우도 있지요.

(One클러치? Complete 클러치? 緩클러치? 용어의 정확한 뜻은 아무도 모릅니다 ㅎㅎ)

 

 

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보통 분쟁이 발생하는 구간은 반클 / 원클과의 싸움, 모든 Slip / 반클&원클과의 싸움입니다.

 

정의가 다른데 싸워봤자 무슨 의미일까요?

 

 

개인적으로는, 8번을 가장 적합한 정의라고 생각합니다.

 

기계적으로 반만 밟는 상태임을 유지한다면, 어떠한 형태의 Slip에도 노출되어 있기 때문이지요.

 

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8번의 관점에서 보면, 반클러치를 쓰면 안된다! 라고 주장하는 분들의 이야기는 대부분 반박 가능합니다.

 

1. 반클러치를 안 써야 클러치가 안닳는다. / 나는 반클러치 안 쓰고 주행한다.

: 반클러치를 안 쓰면 내리막 아니고는 출발이 안되는데요.. 클러치 대신에 싱크로를 태울 수는 없잖아요? 

 

2. 원클을 쓰면 클러치가 안닳는다.

: 원클이든 반클이든 클러치는 닳습니다. 다만 일반적으로는 적게 닳을 뿐..

 

 

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그렇다면 반클러치는 어떻게 사용하는 것이 가장 좋을까요?

 

반클러치를 사용하면 일단 클러치가 닳는 것은 분명한데, 수동차를 일반적으로 주행하려면 무조건 쓰게 되어 있지요.

 

따라서 반클러치의 사용을 최소화 함이 좋습니다.

 

 

반클러치의 사용을 최소화 한다는 것은 아래 요소를 고려해야 하지요.

 

1. 클러치 접촉 시간 (Duration)

2. 클러치 압력 (Normal Force)

3. 클러치 회전속도 (RPM)

4. 클러치 온도 (Temperature)

5. 클러치 물성 (넓이, 재질 등)

 

일반적으로 1~4는 높을 수록 클러치가 더 많이 닳게 됩니다.

 

몇 가지 자료를 논문을 통해 확인해 보았는데요, (실제 클러치에 대한 자료는 못찾았네요..)

https://www.researchgate.net/publication/279894969_The_effect_of_sliding_speed_and_normal_load_on_friction_and_wear_property_of_aluminum

우선 RPM과 마모율은 거의 1차적으로 비례하네요. (RPM이 두 배가 되면 1.5~1.7배 마모 증가)

 

압력과 마모율의 경우, 압력이 높아질 수록 높아지긴 하지만 두 배가 되더라도 1.25배 정도에 그칩니다.

클러치 접촉 시간과 마모율의 관계는 찾지 못했습니다만 접촉 시간의 증가는 온도 증가로 이어지기 때문에, 온도 포화가 이루어 지기 전까지는 급격하게 상승할 것으로 예상할 수 있습니다.

https://www.researchgate.net/figure/shows-the-wear-rate-with-respect-to-temperature-increase-It-is-noticed-that-the-Si_fig3_260789968

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결론적으로, 반클러치를 사용하여 출발할 때는

 

1. 낮은 RPM에 붙이고

2. 비교적 강하게 붙이더라도 (페달을 가능한 많이 뗌)

3. 적은 시간동안 사용하는 것 (페달을 가능한 빠르게 뗌)

 

이 가장 마모율을 줄일 것으로 생각할 수 있겠네요.

 

그러나 너무 페달을 많이 떼면 시동이 꺼지거나 엔진 러깅을 할 수 있고, 급하게 떼다 보면 커플러나 부싱류에 안좋으니.. 뭐든지 적당히가 중요하겠죠?

 

위에 언급한 출발 방법 중에서는, 4번 원클 방법이 제일 유리할 듯 합니다.

(다들 건너듣거나 경험으로 알고들 계시죠 ㅎㅎ)

 

 

또한 막히는 상황에서 쓸데없이 반클러치로 앞에 붙다보면, 온도가 올라가서 점점 많이 닳겠죠?

 

이는 건식 DCT사용하시는 분들이 자주 겪는 문제기도 합니다.

 

클러치가 두 개다 보니 일반적인 수동변속기보다 클러치 용량이 낮아서, 동일 라인 단으로 출발하면 금방 과열되곤 하죠.

 

 

 

아 하나를 빼먹었는데.. 주행 중 엔진브레이크 쓴다고, 낮은 기어 넣고 Slip시켜 붙이는 분들 많지요?

 

레브 매칭 안하고 붙이면 그것도 반클러치이니.. 레브 매칭도 배워보세요 ㅎㅎ

 

(정말 개인적 생각으로, Slip 붙이는 구간은 엔진브레이크가 아니라 클러치 브레이크라 부르는게 맞지 않을까..) 

 

 

 

아무튼 반클러치에 대한 제 생각과 가장 좋은 방법에 대해 이야기해 보았습니다~

 

다만 일반적으로는 막 타도 10만km 이상, 잘 타면 폐차할 때 까지 쓸 수 있는 게 요즘 클러치이기 때문에, 필요할 때 적당히 쓰는 게 정신건강에 좋을 듯 하네요 ㅎㅎ

 

 

흔히 자동차의 성능을 엔진으로 가늠하고는 합니다. 물론 전기차라면 모터겠지요. 일단은 설명을 위해서 명칭을 엔진으로 통칭하겠습니다.

 

 

 

 

많은 사람들이 엔진의 성능 지표를 잘못 해석하게 되는 경우를 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 자동차에 관심이 없는 경우는 물론, 어느정도 관심이 있는 분들이라도 말이죠.

 

 

 

 

일반적인 가솔린 승용차를 생각해보겠습니다. 아래는 다나와자동차에서 가져온 320i의 엔진 제원입니다.

 

출력 184ps@6,500RPM

토크 30.6kg*m@1,400~4,200RPM

 

이라고 되어있네요. 아래에서 각 개념을 알아보고, 이것이 뜻하는 의미를 함께 알아봅시다.

 

 

 

 

 

우선 본 포스트에서는 엔진의 다른 부분은 다루지 않고, 출력과 토크만을 이야기해봅시다.

 

 

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토크

 

 

토크는, 어떤 물체를 축을 기준으로 돌리는 돌림힘을 뜻합니다.

 

토크가 세다는 뜻은 축을 더 강하게 돌릴 수 있다는 뜻이지요.

 

즉, 토크는 '힘'의 단위입니다.

 

미터법을 사용하는 국가에서는 토크의 단위로 kgf*m 혹은 줄여서 kg*m을 주로 사용합니다.

 

 

 

 

320i의 경우, 30.6kg*m@1,400~4,200RPM입니다.

 

엔진은 회전수에 따라 풀악셀을 밟아도 최대로 나올 수 있는 힘이 달라지게 되는데요,

 

위의 표기를 믿는다면, 1,400~4,200RPM에서 최고 30.6kg*m의 힘이 나온다는 뜻이지요.

 

 

 

 

 

 

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토크 = 차량의 가속력인가요?

 

 

토크가 힘이라고 했으니, 토크가 세면 차가 더 힘차게 나갈 것이므로 더 빠른 것 아닐까요?

 

여기에는 아래와 같은 맹점이 있습니다. 예시를 들어볼게요.

 

 

 

가장먼저 가정할 것은, 변속기가 존재하지 않고 엔진이 바퀴에 직결되었다고 생각해봅시다.

 

또한 엔진이 매우 이상적이어서, 일정한 토크를 낸다고 생각해보지요. 그 토크를 100kgf*m라고 가정해봅시다.

(320i보다 3배 이상 높은 수치네요. 트럭에서나 나올법한 토크입니다 ㅋ_ㅋ)

 

이 엔진을 A엔진이라고 칭하겠습니다.

 

 

 

토크가 강한 엔진은, 바퀴에도 강한 힘을 전달할 것이며, 이는 차량이 더욱 힘차게 가속할 수 있음을 의미합니다.

 

 

그런데 이때!

 

A엔진을 최고 토크로 동작시켰더니 엄청난 가속력을 보였지만,

 

시간이 지나자 엔진의 회전수가 엔진의 기계적인 한계인 분당 7000회전, 즉 7000RPM에 다다랐습니다. 

 

 

 

 

 

이제 B엔진을 가정해보겠습니다. 이 엔진은 동일하게 100kgf*m의 토크를 발생시킵니다.

 

헌데, 이 엔진의 최고 회전수는 A엔진의 절반이네요? 3500RPM까지밖에 작동하지 않습니다.

 

 

 

분명 토크는 동일한데, 결과적으로 가속이 끝났을 때 차량의 최고속도는 A엔진이 장착된 경우가 더 빠릅니다.

 

두 차량의 최고속도를 동일하게 하려면 어떻게 해야할까요?

 

 

B엔진이 장착된 자동차에 1:2 변속기를 장착한다면 최고속도는 동일해집니다.

 

그러나, 엔진에서 나오는 힘, 즉 토크가 절반으로 줄어들어 바퀴로 전달되겠지요.

 

결국, 두 엔진의 토크는 동일했지만 동일한 속도로 가속하는 데 B 엔진이 두 배의 시간이 걸리게 될 것입니다.

 

단순히 토크만으로 차량의 성능을 알 수 없다는 얘기이지요.

 

 

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출력

 

 

결론적으로, 우리가 차량의 가속 능력을 평가할 때는 회전수 라는 개념이 꼭 필요하게 됩니다.

 

이 회전수라는 것을 반영한 수치가 흔히 말하는 출력, 마력에 해당하게 되는 것입니다.

 

 

 

흔히 과학시간에 힘과 더불어 '일'이라는 것을 배우게 되지요.

 

이 일을 우리는 출력이라고 부릅니다.

 

현실 세계에서 '물체의 움직임'이라는 개념에 이를 적용하면,

 

'힘을 이용하여 얼마만큼의 거리를 이동하였는가'에 해당하게 됩니다.

 

수식적으로는 일 = 힘 X 거리

 

이때, 엔진의 축은 얼마만큼의 거리를 이동하였는가? 라는 개념을 적용하기 애매합니다.

 

축은 돌면 다시 제자리거든요..

 

 

따라서 엔진처럼 회전운동을 하는 경우에는, '힘을 이용하여 몇 바퀴를 돌았는가' 라고 정의할 수 있습니다.

 

수식적으로는 일 = 힘 X 시간당 회전수 가 되겠네요.

 

출력의 한 단위로 우리는 마력, 즉 hp 또는 ps를 주로 사용합니다. 최근에는 전기차가 유행하면서 kW라는 단위도 사용하지요.

 

 

 

 

 

위 A, B 엔진의 예시에서라면, A 엔진이 B엔진보다 두 배 높은 출력을 가진다고 할 수 있겠지요.

 

A엔진은 최대 7000RPM에서 100kgf*m의 토크를 내는 반면

B엔진은 최대 3500RPM에서 100kgf*m의 토크를 내니까요.

 

 

 

 

 

 

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토크와 출력

 

 

일반적으로 가솔린 엔진의 특징은, 토크는 낮으나 엔진의 최고 회전수가 높습니다.

 

가솔린 승용차량의 최고 엔진 회전수는 보통 6000~8000RPM 정도이지요.

 

 

 

반면 디젤 엔진은 토크가 높으나, 엔진의 최고 회전수가 낮습니다. 

 

디젤 승용 차량의 최고 엔진 회전수는 보통 4000~6000RPM 정도입니다. 가솔린에 비하면 거의 절반까지도 낮은 수치네요.

 

대형트럭이나 버스는 2000RPM까지 내려가기도 하지요.

 

 

 

 

가솔린 기준으로 만든 차에 디젤엔진을 그냥 넣어버린다면, 엄청난 가속력을 가진 차가 탄생할 것입니다.

 

하지만, 차량의 최고 속도는 가솔린에 비해 절반가까이 낮아지게 되지요.

 

이것을 보정하기 위해 기어비를 낮춘다면? 가속력이 떨어지게 될 것입니다.

 

제원상으로 분명히 디젤 차량의 토크가 더 높지만, 토크가 훨씬 낮은 가솔린 차량보다 느릴 수도 있다는 것이 전혀 이상하지 않습니다.

 

 

 

 

 

 

그러나 인터넷 상에서는 흔히 디젤 차량은 가솔린 차량보다 힘이 좋고, 따라서 빠를 것이라고들 합니다.

 

과연 이것이 사실일까요? 위의 예시를 보면 절대 그렇다고 할 수는 없습니다.

 

 

다만 이러한 이야기가 나오는 이유는, 현실의 디젤 엔진은 낮은 RPM 대역에서 높은 토크를 내기 때문입니다.

 

일상적 주행 상황에서는 사용하는 RPM의 대역이 1,000RPM~3,000RPM을 왔다갔다 합니다.

 

가솔린 엔진은 7,000RPM까지 모두 사용할 때 그 진가가 나올텐데, 안그래도 토크가 적게 발생하는 낮은 RPM 대역의 일부만 사용하므로 느릴 것이라 생각하게 되는 것이지요.

 

 

 

 

 

 

아래는 토크와 출력의 이해를 돕기 위한 예시들을 나열해보았습니다.

 

 

 

예시 1.

 

F1차량에 들어가는 엔진의 최대 토크는 약 70kgf*m 정도 됩니다.

 

우리가 거리에서 쉽게 볼 수 있는 5톤 트럭 엔진의 최대 토크는 약 110kgf*m 정도입니다.

 

하지만 F1 차량이 압도적으로 빠른 이유는, F1 엔진의 최대 회전수가 10,000RPM을 훌쩍 넘는 것에 비해 트럭은 2,000RPM 남짓이기 때문입니다.

 

 

 

F1 엔진의 최대 회전수를 14,000RPM으로 가정하고, 트럭에 이 엔진을 넣어보겠습니다. 

 

속도를 맞추기 위해 1:7 기어가 추가되겠네요. 손실이 없다고 가정할 경우 F1 엔진은

 

무려 490kgf*m의 토크를 내는 트럭 엔진과 동일한 성능을 갖고 있다고 할 수 있습니다. 

 

실제 트럭에서도 300kgf*m가 넘는 토크를 내는 엔진은 매우 드물지요..

 

 

 

 

 

 

 

예시 2.

 

폭스바겐 폴로는 0~80km/h까지는 상당한 가속감을 보여줍니다. 100hp 아래의 차라는게 믿겨지지가 않지요.

 

그러나 그 속도에 도달할 때 까지 변속이 많이 이루어지고, 100km/h가 넘는 상황에서는 가속이 매우 더뎌지게 됩니다.

 

기어비를 초반에 몰아버린 탓에 실제 일반인이 사용하는 속도에서의 가속력은 확보했지만, 변속이 많이 필요하며, 속도가 올라갈수록 가속이 힘들어지게 되는 것이지요.

 

 

 

 

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결론

 

 

여태까지는 일정한 토크를 가지는 이상적인 엔진에 대해 이야기하였습니다.

 

이상적인 상황에서의 결론을 정리하자면,

 

차량을 동일한 최대속도까지 가속시키는 데에는 출력이 높은 엔진이 유리함을 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

실제 엔진은 일정한 토크를 갖지 않으며, 기어비도 다릅니다.

 

따라서 자동차의 실제 가속을 예측하기 위해서는 회전수에 따른 모든 토크 정보와 기어비가 필요합니다.

 

연속적인 토크는 보통 Dyno 라는 설비를 통해 얻을 수 있습니다. 아래처럼 회전수에 따른 토크 정보를 얻을 수 있지요.

 

 

 

여기에 더불어, 변속기와 같은 장치 때문에 발생하는 손실까지 고려해야 합니다.

 

토크컨버터 타입의 자동변속기는 손실이 꽤 큰 편에 속하지요.

 

보통 제조사에서 제시하는 엔진의 제원은 엔진 내의 플라이휠에 측정기를 연결하여 나타나게 되므로,

실제 휠에서 발생하는 힘과는 차이가 큽니다.

 

또한 차량 바퀴의 크기에 따라서도 속도는 달라질 것입니다.

 

 

 

 

 

 

따라서 우리는

 

1. RPM별 토크 그래프

2. 기어비 변속선도

3. 손실

4. 타이어 인치

 

 

최소한 요정도 정보는 있어야 차량의 실제 거동을 예측할 수 있게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

하지만, 일반적으로 가솔린, 디젤 엔진 각각 카테고리 내에서는 비슷한 토크 그래프 특성을 보이게 됩니다.

 

 

따라서 같은 엔진 카테고리 내에서는 최고 출력을 기준으로 평가하는 경우,

출력이 높은 쪽이 더 빠를 것이라고 얼추 어림짐작은 할 수 있습니다.

 

예를 들어 가솔린 엔진이라면 일반적으로 레드존 직전에 최고 마력이 찍힐 것이고,

최고 마력이 높다는 얘기는 RPM이 올라도 토크가 덜 감소한다는 뜻이죠.

 

물론 튜닝 과급차라든가.. 특이한 성향이라면 셋팅에 따라 많이 달라지겠습니다만 ㅎㅎ

 

 

 

 

너무 많은 정보를 적다보니 조금 두서없어지긴 했네요.

 

나중에 시간되면 더 알아보기 쉽게 정리해보겠습니다 ㅎㅎ