바이크 공랭 & 수랭 엔진의 냉각 시스템

바이크의 공랭 엔진과 수랭 엔진의 냉각 시스템에 대하여 알아봅시다.

 

#공랭 엔진의 냉각 시스템

엔진은 연소 때문에 발생하는 열에너지를 이용하지만, 아쉽게도 그 열의 대부분은 사용되지 않고 버려집니다. 휘발유 엔진의 경우 열에너지에서 운동 에너지로 변환되는 비율은 30% 정도에 불과합니다. 전력의 대부분이 열이 되어버리는 백열전구 정도까지는 아니지만 상당히 비효율적입니다.

 

 

 

이용하지 못한 열에너지는 배기가스가 되어 대기 중에 방출될 뿐만 아니라 엔진 자체에도 흡수됩니다.

 

 

 

만일 아무런 조치도 취하지 않으면 엔진은 열이 쌓인 결과 고온이 되어 망가집니다. 그러므로 어떤 방법으로든 엔진을 식혀줘야 합니다.

 

 

 

엔진의 냉각 방식으로는 공랭식, 유랭식, 수랭식이 있습니다. 이 중 공랭식은 주위의 공기에 직접 열을 내보내는 방법으로, 엔진이 노출되어 있는 바이크에 적합하여 오래전부터 사용되고 있습니다. 실린더 주변에 냉각핀을 설치하여 공기와 접촉하는 면적을 늘리고, 스쿠터처럼 엔진이 숨어있는 경우는 냉각팬을 사용하여 강제로 식히기도 합니다.

 

 

 

공랭식은 특별한 메커니즘을 사용하지 않습니다. 그리하여 단순하고 가볍게 만들 수는 있지만 엔진을 얼마나 식힐 수 있는지는 바람에 달려 있기 때문에 안정적인 냉각 방식이라고는 할 수 없습니다. 만약 작은 바이크로 급경사를 오를 경우, 엔진은 열심히 돌아가지만 그다지 속도가 나지 않기 때문에 엔진이 충분히 바람을 맞지 못해 금방 과열되고 맙니다.

 

 

 

과거에 유행했던 2 행정 3 기통 엔진은 바람이 잘 닿지 않는 중앙의 실린더가 타버리는 일이 잦았는데, 이 것은 모두 공랭식이기 때문에 발생했던 문제였습니다.

 

 

 

#수랭 엔진의 냉각 시스템

수랭 엔진은 메커니즘이 복잡하고 중량이 무겁고 유지 관리도 필요하기 때문에 제작 비용이 높습니다. 그런 탓에 바이크에는 적합하지 않은 엔진이라 여겨 왔지만 지금은 많은 바이크가 수랭식을 사용하고 있습니다.

 

 

 

그 이유는, 파워가 강해짐에 따라 엔진의 발열량이 증가하여 공랭식으로는 충분한 냉각이 어렵고, 수랭식은 엔진의 온도가 안정적이기 때문에 효율을 높이기에 용이하다는 것입니다.

 

 

 

수랭 엔진은 실린더 주위에 워터 재킷이라고 불리는 수로를 설치하고 펌프로 냉각수를 순환시켜 엔진을 식힙니다. 고온이 된 냉각수는 라디에이터로 보내져 열을 대기로 방출합니다. 냉각수의 통로는 엔진과 라디에이터 주위로 나뉘어 있어서, 수온이 낮을 경우 냉각수는 엔진 주위만을 순환합니다.

 

 

 

온도가 70~80도 정도가 되면 서모스탯(밸브)이 열리고 라디에이터로 냉각수가 보내져 냉각됩니다. 라디에이터에는 도로 정체 같은 상황에서 충분히 바람을 맞지 못할 경우를 대비해 냉각팬이 설치되어 있습니다.

 

 

 

냉각수로 물을 사용하면 추운 겨울철에 얼어붙을 수가 있기에 동결 방지 효과와 방청 효과가 있는 롱 라이프 쿨런트 냉각액을 물에 섞어서 사용합니다. 만일 냉각수가 얼면 동결 팽창으로 엔진 등이 파손될 우려가 있는데, 그렇다고 해서 냉각액을 너무 많이 넣어도 문제가 될 수 있습니다.

 

 

 

냉각액은 물보다 비열이 작아서 물에 비해 냉각 기능이 떨어지기 때문에 너무 많이 넣으면 과열의 위험성이 높습니다. 또한 냉각액을 과도하게 넣으면 동결 온도가 높아져 역효과를 부를 수 있는 것입니다.

 

 

 

바이크의 공랭식 엔진과 수랭식 엔진의 냉각 시스템에 대해 살펴보았습니다.

감사합니다.