안녕하세요. 이번 포스팅에서는 자동차에 대한 이야기를 해보려 합니다.
자동차에 대한 특징으로는 일단 시각적으로 보이는 내/외부 디자인이 있고,
안전성, 승차감, 연비 등등이 있습니다.
그리고 항상 어떤 자동차든 엔진의 성능에 대한 정보가 있습니다.
오늘은 엔진의 힘을 나타내는 두 가지 지표, 마력과 토크에 대해서 알아보겠습니다.
자동차에 대한 정보를 찾아보다 보면, 항상 다음 두 가지 항목에 대한 내용이 나올 것입니다.
예로, 최근 새로 출시한 자동차의 세 가지 엔진에 대한 성능을 표로 정리해본 것입니다.
| 가솔린 2.5 터보 | 가솔린 3.5 터보 | 디젤 2.2 | |
| 최고출력 (PS/rpm) | 304/5,800 | 380/5,800 | 210/3,800 |
| 최대토크 (kg.m/rpm) | 43.0/1,650~4,000 | 54.0/1,300~4,500 | 45.0/1,750~2,750 |
어떤 엔진이든지 최고출력(마력)과 최대토크에 대한 내용은 빠지지 않는 것 같습니다.
그렇다면, 이 둘은 어떤 의미를 갖고 있고, 어떤 차이가 있을까요?
먼저, 최고출력입니다.
최고출력은 보통 마력이라고 많이 불리고 있습니다.
마력은 말 뜻 그대로 해석하면 말이 끄는 '힘'으로 생각하기 쉽습니다.
하지만, 실제로 마력은 '힘'을 뜻하기 보다는 '일률'의 단위입니다.
일률은 무엇일까요?
일률에 대해서 이해하기 위해서는 '일'에 대해 먼저 알아야 하고, 일에 대해서 이해하기 위해서는 '힘'의 개념을 먼저 알아야 합니다.
(이미 아시는 분들도 있겠지만, 자세한 설명은 추후 포스팅에서 다뤄볼 예정입니다.)
힘의 단위는 뉴턴(N)으로 1N은 질량이 1kg인 물체를 1m/s2 의 가속도로 운동시키는 힘의 크기를 나타냅니다.
일의 단위는 줄(J)로 1J은 어떤 물체를 1N의 힘으로 1m만큼 이동시킨 일의 양을 나타냅니다.
마지막으로, 일률은 일의 시간에 대한 변화율로서 단위는 와트(W)이고, 1W는 1초 동안 1J의 일을 해내는 일률을 의미합니다.
1마력은 일률의 의미를 갖고 있다고 하였는데, 1마력(horsepower)은 1hp로 나타내며 약 745.7W 정도가 됩니다.
그런데 마력을 PS로 나타내는 경우도 있습니다. PS(Pferdestärke)는 독일 기준의 마력으로 735.5W라고 합니다. 1hp와 작은 차이가 있지만, 어림잡아 hp나 ps나 비슷하다고 생각해도 무방합니다.
위의 표에서 가솔린 2.5터보의 마력은 PS로 나타나 있는데, 304PS는 hp단위로 바꾸면 299.8hp가 됩니다. PS로 나타낸 마력이 더 큰 숫자가 되긴 하네요.
그럼 토크는 무엇일까요?
토크는 우리말로는 돌림힘, 회전력이라고 하고, 흔히 모멘트라고 불리는 물리량입니다.
그런데 이 역시 우리말로 보면 힘을 나타내는 것 같지만, 힘과는 엄연히 다른 모멘트의 단위입니다.
모멘트의 단위를 보면, 1N.m로 1J과 같은 것 아닌가 하는 의문이 드실 겁니다.
하지만, 1J과 모멘트의 단위는 엄연히 다른 것입니다.
(일 또는 에너지는 크기만 있는 스칼라량이고, 모멘트는 크기와 방향이 모두 있는 벡터량입니다.)
1N.m는 1m의 모멘트 팔에 1N의 힘을 작용시키는 모멘트입니다.
즉, 바퀴를 굴리고 돌리는 힘을 나타낸다고 볼 수 있습니다.
정리하면,
마력은 일률의 단위이고, 토크는 모멘트의 단위로 서로 다른 물리량을 나타내고 있습니다.
지금까지 읽어주셔서 감사합니다.
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