자동차

자동차(自動車)는 원동기에서 생성된 동력을 바퀴에 전달하면서 승객이나 화물을 운반하는 교통수단이다.

역사

자동차의 발전은 인류의 발전과 밀접한 연관성이 있을 정도로 자동차가 등장한 이후 인류의 생활은 더욱 빠르고 편리하게 진화했다고 볼 수 있다.

증기기관 자동차의 등장

1765년, 제임스 와트의 증기기관 개량 후 1769년, 프랑스의 니콜라 조제프 퀴뇨가 대포 운송을 목적으로 증기엔진을 이용해 설계상 4톤의 물체를 7.8 km/h로 운송할 수 있는 자동차를 설계했으나 설계 오차로 3.6 km/h로 이동하는데 그쳤으며 무게중심이 맞지 않아 험로에서 손상되기도 했다. 이후 1801년과 1803년, 영국의 리처드 트레비식에 의해 승객을 운송하는 8인승 증기자동차가 등장하였다. 이 증기자동차는 도로를 파손하고 소음이 컸으며, 증기기관 특성상 보일러를 돌리는 과정에서 발생하는 배기가스 연무 등의 문제점 등으로 대중화에는 실패하였다. 19세기 들어서 미국의 스탠리 증기자동차 회사가 설립되어 자동차 보급에 앞장섰지만, 증기기관은 동력을 얻기 위해 보일러에 불을 지펴서 물을 끓이고 여기에서 발생한 증기압이 동력이 되는 작동특성상 운행에 제약이 많고, 유지비가 높은 등의 이유로 여전히 자동차의 보급에는 한계가 있었다.

내연기관 자동차의 등장

1700년대 개발된 증기기관 자동차의 한계점으로 대중화는 실패했지만, 내연기관을 적용한 자동차가 등장하면서 현대적인 의미에서 자동차의 역사는 사실상 내연기관 적용 이후로 볼 수 있다. 1820년, 영국의 윌리엄 세실이 수소와 공기의 혼합물을 폭발시켜서 작동하는 내연기관을 개발하였고, 그 후 1885년 가솔린을 연료로 사용하는 4행정 엔진을 독일의 고틀리프 빌헬름 다임러와 카를 프리드리히 벤츠가 서로 다른 방식으로 개발하였다. 1891년에는 프랑스의 에밀 르바소르와 르네 파나르가 다임러의 엔진을 장착한 자동차를 제작하였고, 이 자동차가 현대적인 자동차의 시초로 여겨진다. 르바소르는 1년 후 자동차의 전방에 엔진을 장착한 전륜구동 방식의 자동차를 제작하였다. 1892년에는 독일의 루돌프 디젤이 개발한 엔진을 벤츠사에서 자동차용으로 개량하였고, 발명자의 이름을 따서 디젤 엔진이라는 명칭이 붙여졌다. 1898년에는 프랑스의 루이 르노가 기존의 체인 구동방식을 버리고 구동축을 적용시킨 자동차를 개발하였다.

전간기와 대공황

내연기관 엔진의 발전

엔진을 차량 전단에 탑재하고 지붕이 생겼으며, 표준화된 제어 체계로 제작되었다. 내연기관 엔진 개발이 빠르게 진행되어 고급 차종에서 오버헤드 캠샤프트 방식의 엔진이 만들어지고 밸브 수가 늘어나는 등 성능적 향상도 이루어졌다. 심지어 최고급 차종에는 V8~V12 엔진이 장착되기에 이른다. 대공황에 이어 제2차 세계대전의 여파가 사그라드는 동안 요즘 자동차에 사용되는 대부분의 기술들이 개발되었다. 물론 현재도 개선이 이루어지고 있지만, 그 기초 개념은 이때까지 완성되었다. 예를 들면, 고안되기만 한 전륜구동을 앙드레 시트로엥이 새롭게 개발해 차량에 적용시킨 사례가 있다. 이 때 덥친 대공황의 여파는 자동차 제조사에도 미치게 되는데, 인수합병을 통해 자동차 산업이 성숙하는 결과를 낳는다.

2차 세계대전 이후

자동차 산업의 터닝포인트

제2차 세계대전이 끝나고 새로운 자동차 디자인이 생겨나기 시작했으며 자동차 엔진 등에 기술적 발전이 도래했다. 전후1950년부터 자동차가 대중에게 보급되기 시작했는데, 이에 힘을 얻은 여러 회사들이 고압축 V8 엔진을 개발해 자사 차량에 장착했으며, 맥퍼슨 스트럿 서스펜션이 개발되어 여러 차량에 채택되기도 했다. 엔진의 힘과 주행 속도는 계속해 상승했으며, 자동차 외형 또한 점차 우아하게 바뀌어갔다.

1960년대에 들어서 자동차 시장에는 큰 변화가 닥치게 되는데, 유럽의 차량 회사들은 계속해 고급 기술을 차량에 적용해 생산하였고, 일본이 한국전쟁 특수를 맞은 뒤 경쟁력을 갖추고 세계에 나서게 되며 자동차 강대국이였던 미국은 한 차례 위기를 맞게 된다. 이땐 소형차가 유행했는데, 미국의 자동차 제조사들은 세계의 흐름에 뒤늦게 맞추어 소형차를 생산했으나 대부분 흥행에 참패하고 만다.

한편 이때 미국에선 포니카와 머슬카의 등장으로 자동차 성능이 뜨거운 감자가 된다. 1964년 출시된 포드 머스탱을 필두로 여럿 차량이 나오면서 미국의 차량 제조사들은 고성능의 차량들을 개발하게 된다. 이렇게 승승장구하던 미국은 1973년 일어난 석유 파동을 맞고 크게 약화된다. 이는 환경오염을 방지하기 위한 자동차 배기가스 배출 규제, 유럽과 일본으로부터의 차량 수입량 증가와 뒤쳐진 기술 등이 그 이유였다.

1970년대, 유럽과 일본의 제조사들이 여러 차량들을 수출하였고, 이 차량들은 배기량은 작지만 더 높은 성능을 갖추어 미국의 차량 제조사들은 설 자리를 잃어갔다. 이렇게 미국, 유럽, 일본은 세계 자동차 시장의 주축이 되게 된다. 한편 페라리 등의 틈새시장 공략에 힘쓰던 이탈리아의 자동차 제조사들은 다른 기업에 인수되게 된다.

기술적 발전을 살펴보자면, 독립형 서스펜션이 대중화되고 기화기식 외에도 여러 연료 분사방식이 개발된다. 또한 로터리 엔진이 개발되었으며, 차량에 가스 터빈이 장착되고 터보차저가 장착되는 등 여러 기술들이 발전하고 주목을 받게 된다. 이 외에도 이때부터 차량 개발에 안전을 신경쓰게 되었다.

현재

우리가 주변에서 보는 차량들의 이야기

1974년, 전세계 차량 보유대수가 3억대를 뛰어넘는 사건이 일어났으며, 이를 기점으로 현대 차량들의 시기는 시작된다. 현대 차량들은 예전 차량보다 많은 차이를 가지고 있으며, 차량이 표준화되고 파워트레인 등의 플랫폼을 공유했으며, CAD를 이용한 공학적 설계 등이 그 특징이다.

기술적으로 보자면, 전륜구동과 4륜구동, V6 엔진과 연료분사 방식의 변화인데, 이런 기술들은 예전에 등장했으나 현대에 들어 보편화된 기술들이다. 제조사들은 차량의 원가절감과 표준화에도 힘써 가로로 배치된 엔진과 전륜구동 굴림방식이 대세가 되었으며 평범한 차량이라면 맥퍼슨 스트럿 서스펜션도 따라오게 된다. 또한 가볍고 강한 소재를 적용시키기도 했다.

또다른 기술적 특징이라면, 엔진 출력이 크게 증가하였고 특히 연비가 더 증가했다는 점이다. 1970년부터 소비자의 연비에 대한 불만족으로 제어 시스템을 전자화하여 연비와 더불어 성능도 크게 증가한다. 이것이 어느 정도였나면, 1980년대 스포츠카들만이 200마력의 엔진을 장착했으나 2000년대 이후로부터는 일반 승용차에도 비슷한 출력의 엔진이 장착되었다.

배기가스에 대한 문제가 수면위로 떠오르면서, 유로규제를 필두로 한 환경 규제들이 등장하였고 이를 대응하기 위해 여러 매연 저감장치와 친환경 자동차를 개발한다.

자동차의 구조

현대의 자동차는 수만개의 부품으로 조립되는 매우 복잡한 구조로 되어있다. 자동차의 구조는 크게 자동차의 외부와 내부의 공간을 구성하는 차체(body)와 주행에 필요한 구동계통의 조합인 새시(chassis)로 나눌 수 있다.

차체

차체의 유형은 많은 종류가 있다. 컴퓨터 공학이 발전하기 이전인 1990년대 이전에 제작된 자동차들의 외형은 대량 생산에 용이하도록 각진 외형이 주로 적용되었으나, 컴퓨터 공학이 발달하면서 디자인과 유체역학에 적용되어 정밀한 설계가 가능해짐에 따라 1990년대 이후로는 공기저항을 적게 받을 수 있도록 유선형으로 설계된 형상이 적용되고 있다. 일반적인 승용차의 기본적인 차체구조는 크게 전방의 엔진실, 중간의 승객실, 후방의 트렁크로 구성된 3-박스(3 box) 형태가 일반적이다.

차체는 제작방식에 따라 일체식 구조와 프레임 구조로 구분할 수 있다. 일체식 구조는 차체의 지붕과 옆면 및 바닥을 일체화하여 제작하는 것으로 보통 모노코크 바디라 칭한다. 모노코크 방식은 강성이 우수한 차체에 동력계통을 직접 조립하는 방식으로 자동차의 중량을 가볍게 할 수 있고 유효 공간을 확보하기에 용이하다. 프레임 방식은 차체의 골격을 이루는 별도로 구성된 프레임을 기초로 차체를 따로 제작하여 결합하는 형태이며 현대의 완성차 업체들은 대부분 공용으로 사용되는 프레임을 개발하고 그 위에 서로 다른 차체를 적용하는 방식으로 생산효율성을 높이는 추세이다.

새시

새시는 차체를 제외한 나머지 부가적인 요소들을 말하며 자동차의 핵심인 엔진과 이를 뒷받침하는 동력계통, 조향장치, 제동장치, 현가장치, 타이어, 휠 등을 의미한다.

• 엔진(모터)

  엔진은 동력발생장치로서 자동차의 심장과 같은 부품이다. 자동차가 움직이는데 필요한 동력을 생성하기 때문에 자동차 제조사들은 각자의 노하우가 접목된 엔진을 개발하고 생산하는 공장을 갖추고 있다. 엔진 생산능력 혹은 기술력이 부족한 경우 다른 업체의 엔진을 사와서 장착하거나 개량하는 방식을 취하기도 한다. 엔진은 연료에 따라 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 가스 엔진으로 구분된다. 일반적으로 승용차에는 가솔린과 가스 엔진을, 트럭이나 버스같은 대형 차량에는 디젤 엔진을 사용한다. 물론 엔진의 기술과 소형화가 이뤄지면서 승용차에도 디젤 엔진이 적용되기도 한다. 전기자동차에는 엔진 대신 모터가 달려있으며, 엔진과 모터를 모두 장착한 하이브리드 자동차도 존재한다.

• 동력전달장치

  엔진에서 생성된 동력을 바퀴에 전달하는 계통을 의미한다. 엔진에서 생성된 힘을 변속기로 전달하거나 차단하는 장비인 클러치, 클러치에서 전달된 동력을 바퀴에 적절한 힘으로 분배하는 변속기, 최종적으로 바퀴에 전달될 회전력을 자동차에 주행상황에 맞춰서 변환하는 종 감속 및 차동기어 및 최종적으로 자동차를 움직이게 하는 역할을 하는 휠과 타이어로 구성된다.

• 조향장치

  운전자의 의지에 따라 자동차의 진행방향을 결정하는 장치이다. 보통 핸들이라 부르는 스티어링 휠, 조향 축, 조향기어, 타이로드, 너클 암 등을 거쳐 최종적으로 조향축이 연결된 바퀴의 방향을 결정하게 된다.

• 제동장치

  주행중 운전자의 의지에 따라 자동차의 속력을 줄이거나 정지시키는 장치이다. 작동방식에 따라 유압식과 공압식, 기계식으로 구분되며 일반적인 승용차에는 유압식이 주로 적용된다. 또한 주행중 사용되는 주 브레이크와 자동차의 정지상태를 유지하는 주차 브레이크(흔히 말하는 사이드 브레이크)로 구분된다. 차중이 무겁고 커다란 제동력이 요구되는 트럭이나 버스같은 차량들에는 대부분 압축공기식 브레이크가 적용된다. 전기자동차나 하이브리드 자동차는 바퀴에 부착된 모터를 역회전시켜서 차량의 속도를 줄이면서 동시에 전기를 발전하는 회생제동이 적용되기도 한다.

• 현가장치

  자동차 주행중 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 승객이나 화물의 안정성을 확보하고 승차감을 높여주는 장치이다. 또한 차축을 차체 또는 프레임과 연결하는 구조물이기도 하다. 현가장치에는 일반적으로 스프링과 쇼크 업소버(흔히 말하는 쇼바)의 조합으로 구성되며 노면의 충격을 1차적으로 스프링이 흡수하고, 스프링의 진동을 쇼크 업소버가 감쇄시키는 원리가 적용된다. 최근에는 차량에 설치된 센서가 도로의 상태와 주행속도를 계산하여 현가장치의 감쇄력을 조절하는 전자제어 방식도 적용되고 있다.

자동차의 종류

승용차

길거리에서 가장 흔하게 접할 수 있는 차종으로 일상적인 이동수단에 해당한다. 사실상 자동차가 돈벌이 수단이 되는 상용차가 아닌 이상은 대부분 승용차 범주에 들어간다고 봐도 무방하다. 승용차는 크게 차량의 형태와 크기에 따라 세분화된다.

• 마이크로카

  1인~2인승 초소형 자동차이다. 2륜차와는 다르게 4개의 바퀴를 갖췄다는 차이점이 있으며 대부분 근거리 이동을 상정하며 가정에서 쉽게 충전이 가능하도록 전기자동차 형태를 취하는 경우가 많다. 대한민국 기준으로 배기량 250 cc 이하 혹은 전기자동차의 경우 최고출력 15 Kw 이하이며, 길이 3.6m, 너비 1.5m, 높이 2m 이하의 규격에 해당한다.

• 경차

  대한민국 기준 배기량 1,000 cc 이하, 길이 3.6m, 너비 1.5m, 높이 2m 이하의 소형 자동차이다. 대한민국의 경우 취등록세가 저렴하고 배기량에 따라 부과되는 자동차 세금에 있어서도 저렴한 편이며, 특히 고속도로나 공영 주차장을 이용시 요금할인과 같은 혜택이 주어지기 때문에 업무용 차량으로 혹은 도심지 출퇴근용 세컨드 카 개념으로 수요가 높은 편이다.

• 소형차

  대한민국 기준 배기량 1,600 cc 이하, 길이 4.7m, 너비 1.7m, 높이 2m 이하의 자동차이다. 보통 4명 정도의 인원이 탑승하기에 적당한 구조를 갖추고 있어서 가정용 승용차 혹은 사회 초년생들의 첫 차량으로 활용된다. 소형차 기준을 넘지 않으면서 실내공간을 최대한 확보하고 고급 내장제를 적용하여 차별화한 준중형이라는 비공식 차급이 존재한다.

• 중형차

  대한민국 기준 배기량 1,600 ~ 2,000 cc 미만 혹은 소형차의 차체 기준을 어느 하나라도 초과하는 경우에 해당한다. 따라서 2,000 cc급 엔진을 장착한 중형 세단도 자세히 보면 엔진 배기량이 1,999 cc와 같이 미묘하게 2,000 cc의 기준을 넘지 않는 현상을 볼 수 있다. 최근에는 터보차저를 적용하여 엔진 배기량이 1,600 cc 수준을 유지하지만 실제 출력은 2,500 cc급 차량에 근접하는 차량들도 많이 생산된다. 이는 철저히 엔진 배기량을 기준으로 세금을 계산하는 대한민국의 특성에 기인한 것으로 볼 수 있다.

• 대형차

  대한민국 기준 배기량 2,000 cc 초과 차량은 대형으로 분류된다. 소형차에 준준형이라는 절충안이 존재한다면, 대형차에도 중형과 대형차 사이에 준대형이라는 절충안이 존재한다. 준대형~대형차는 실용적인 영역을 뛰어넘어 재력을 갖춘 사람들이 여유를 부린다는 일종의 사치품 취급을 하는 경향이 있는 편이다. 특히 풀사이즈 대형세단 혹은 길이를 늘린 리무진급 차량은 그러한 이미지를 물씬 풍기는 차종이다. 주로 기업체 임원급, 고위직 관리자, 고위직 공무원의 관용차로 제공되는 차급이다.

상용차

버스나 트럭 등 주로 상업적인 목적으로 활용되는 자동차이다.

• 택시

  대한민국의 경우 완성차 업체에서 중형 승용차를 택시 전용모델로 출시하고 있다. 가끔 전기차나 수입차, SUV를 개조한 택시가 존재하긴 하지만 그 수량은 미미한 수준. 택시로 활용되는 차량은 대부분 LPG를 연료로 사용한다.

• 승합자동차

  승차정원에 따라 다양한 크기의 버스가 생산된다. 미니버스, 시내버스, 좌석버스, 시외버스, 고속버스, 전세버스 등 대중교통으로 활용되는 대표적인 자동차.

• 화물자동차

  적재함의 용량에 따라 다양한 크기의 트럭이 생산된다.

건설기계

공사장에서 흔히 볼 수 있는 덤프트럭이나 굴삭기가 건설기계로 분류된다.

긴급차량

소방차, 구급차나 경찰차와 같이 법령에 의거하여 지정되는 자동차이다. 보통 사이렌과 점멸등을 설치하며, 긴급상황시 각종 도로교통법상 특례를 적용받는다. 일반차량은 긴급자동차가 사이렌과 점멸등을 작동하면서 접근하는 상황이라면 하위차선으로 비켜주는 등의 조치를 신속하게 취해야한다.

자동차의 형식

세단

승용차의 대표적인 형식이다. 전방의 엔진룸, 중간의 승객석, 후방의 트렁크로 구성되는 이른바 3-box car라 불리기도 한다. 대부분 세단은 전방에 운전석과 조수석, 후방에 2~3인이 탑승할 수 있는 좌석을 갖추고 있다. 안락한 승차감과 각종 편의장비를 갖추고 있으며 일반적으로 4인 가족 기준으로 중형 세단은 소비자들의 선호도가 높으므로 완성차 업체들은 중형세단의 설계와 제작에 많은 투자를 하는 편이다.

해치백

엔진룸과 승객석이 존재하지만 별도의 트렁크 공간이 존재하지 않는 차량이다. 2-box car라 불리기도 하며 뒷유리창과 트렁크 덮개가 명확히 구분되는 세단과 다르게 해치백은 뒷유리와 일체화된 뒷문을 장착한다. 보통 테일게이트(tailgate)라 부르며 해치백 특성상 테일게이트가 차체의 후방 대부분을 차지하는 특징이 있다.

왜건

세단과 유사한 3-box 형태를 유지하면서 승객 공간을 최후미까지 확장하여 지붕 라인이 평평하게 차체의 후방까지 이어지는 구조를 취한다. 후방은 해치백처럼 뒷유리와 일체화된 테일게이트를 적용하는 것이 보편적. 본래 미국의 서부개척시대에 흔히 활용되었던 덮개가 달린 포장마차를 의미하던 명칭에 따라 승용차의 안락한 승차감에 확장된 트렁크 공간을 활용하여 많은 짐은 적재할 수 있는 실용적인 차량에 속한다. 왜건 형태의 차량은 특히 유럽에서 큰 인기를 끌고 있으며 고급세단도 왜건 트림이 존재할 정도. 대한민국에서는 왜건을 짐차로 치부하는 경향이 강하기 때문에 그다지 큰 인기를 끌지는 못하는 차종이다.

쿠페

프랑스에서 2인승 마차를 의미하던 단어로서, 주로 2인승에 촛점을 맞추어 설계된 차량을 의미한다. 물론 후방석을 설치한 쿠페도 존재하긴 하지만 2인승 쿠페는 후방석 출입문이 없고 지붕이 낮으며 창문도 열리지 않는 경우가 대부분이라 운전석과 조수석에 비해 본격적으로 탑승자를 배려한 공간으로 보기는 어려운 측면이 강하며, 실질적으로 간단한 소지품을 적재하는 공간 정도로 인식되기도 한다. 쿠페는 크게 트렁크 라인이 구분되는 노치드 쿠페와 차량의 후방까지 천장 라인이 흘러내리는 형태의 패스트백 쿠페로 구분된다.

RV

레저용 차량이라는 의미처럼 여가생활에 최적화된 차량을 의미한다. 대표적으로 SUV, 승합차 등이 포함되며 일상적인 출퇴근용 목적으로도 구매하는 비중이 높아지고 있다. 미국에서는 MPV(Multiple Purpose Vehicle)라 부르기도 한다. 보통 일반적인 승용차보다는 야외활동에 촛점을 맞추고 제작되어 차량의 전고가 높고, 넓은 적재공간을 설치하는 등의 특징이 있으며 승차인원도 보통 5~9인 정도를 커버할 수 있도록 제작된다.

컨버터블

승객석의 지붕을 개방할 수 있는 형태의 차량이다. 재질에 따라 금속으로 제작된 하드탑, 직물로 제작된 소프트탑으로 나뉘며 보통은 쿠페를 기반으로 컨버터블 모델을 개발하는 형태가 보편적이다.

스포츠카

명확한 정의를 내리기는 애매하지만 보통 고성능의 엔진을 통한 폭발적인 가속력과 최고속력을 보여주며 각종 최첨단 부품과 고급스러운 실내 인테리어를 갖춘 차량을 의미한다. 스포츠카는 보통 2인승 쿠페와 유사한 형태의 디자인을 가지지만, 스포츠카를 뛰어넘어 슈퍼카, 슈퍼카를 뛰어넘어 하이퍼카로 구분하는 고성능 차량들이 존재한다. 쿠페도 일상적인 주행용도로 활용하기엔 실용성이 부족하지만, 스포츠카, 슈퍼카, 하이퍼카는 실용성보다는 엄청난 고성능, 남다른 디자인 등을 내세워 가격 자체가 억소리는 기본적으로 나오는 차종이다.

버스

대한민국에서는 법률상 버스는 승합자동차의 범주에 포함되며, 승차인원에 따라 규격이 나눠진다.

• 경승합자동차

  배기량 1,000 cc 미만의 소형 승합차로서 대한민국에서는 한국GM이 생산하는 다마스가 유일하다.

• 소형승합자동차

  승차정원 15인 이하의 차량이다. 흔히 말하는 봉고차가 이 종류에 해당한다. 적재 공간이 넓으면 밴이라는 별도의 항목으로 부른다. 현대자동차의 스타렉스가 대표적이다.

• 중형승합자동차

  승차정원 16인 이상 35인 이하의 차량이다. 크기가 작은 미니버스나 마을버스에서 찾아볼 수 있는 크기의 중형 버스까지 분류된다.

• 대형승합자동차

  승차정원 36인 이상의 차량이다. 시외버스, 고속버스, 전세버스 등 흔히 말하는 버스의 형태이다. 우등형 고속버스나 프리미엄 고속버스는 승차정원이 35인보다 훨씬 적지만 차량의 규격은 엄연히 대형승합자동차에 속한다.

트럭

화물을 운송하는데 특화된 유형의 차량이다. 대한민국에서는 법률상 트럭은 화물자동차의 범주에 포함되며, 적재량에 따라 규격이 나눠진다.

• 경화물자동차

  배기량 1,000 cc 미만의 소형 화물차로서 대한민국에서는 한국GM의 라보가 유일하다.

• 소형화물자동차

  최대적재량 1톤 혹은 총중량 3.5톤 미만의 차량이다. 현대자동차의 포터나 기아자동차의 봉고가 대표적인 1톤 트럭이다.

• 중형화물자동차

  최대적재량 1톤 초과 5톤 미만이거나 총중량 3.5톤 초과 10톤 미만의 차량이다.

• 대형화물자동차

  최대적재량 5톤 이상 혹은 총중량 10톤 이상의 차량이다.

• 픽업트럭

  미국에서 대중화된 유형의 차량으로 보통 4~5인승 SUV에 지붕이 없는 넓은 적재함을 결합한 모양새이다. 대한민국의 경우 쌍용자동차의 쌍용 렉스턴 스포츠가 이에 해당한다.

같이 보기

• 로우라이더
• 트럭