행복남의 일상

자동차 변속기를 이해하자

자동차의 엔진만큼이나 중요한 부품이 변속기다. 변속기가 있어야 엔진이 발생시킨 힘을 제대로 활용할 수 있기 때문이다. 그만큼 엔진과 변속기는 매우 밀접한 관계를 가지고 있다.

면허를 딴 지 얼마 안 된 초보 운전자나, 운전한지가 오래된 운전자 들이라 할지라도 변속기에 대한 투자의 노력을 하지 않아 변속기를 정확히 이해하지 못하다보니 변속기 레버의 기능들도 잘 이해를 하지 못하고 운전을 하고 있다. 노력하지 않으면 어렵게 느껴질 수 있는 변속기에 대하여 이해를 돕고자 포스팅을 합니다.

1. 변속기(Transmission)란?

자동차 변속기(Transmission)는 엔진에서 발생하는 힘을 주행 상황에 맞는 힘의 크기와 회전수로 바꿔 바퀴에 전달하는 장치입니다. 만약 엔진과 바퀴가 변속기 없이 연결되어있다면 차를 정지했을 때 시동도 바로 꺼지게 될 것입니다.

일반적인 자동차 내연기관은 일정한 속도에서 토크(torque, 엔진을 돌리는 힘)가 최대가 됩니다. 따라서 자동차가 달리기 시작할 때는 더 강한 토크와 낮은 회전을 필요로 하며 속도가 빨라짐에 따라 토크보다도 회전속도가 필요하게 됩니다.

변속기는 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해서 기어를 사용하여 출발할 때는 회전속도를 줄이면서 토크를 늘려주고, 속도가 빨라지면 회전을 높이는 역할을 합니다.

2. 변속기의 역사

자동차 변속기는 1895년 프랑스 르네 파나르와 에밀 레바소르가 엔진의 동력을 나눌 수 있는 변속기 개념을 처음 도입한 것이 시초입니다. 당시 변속기는 2단 수동 변속기로 엔진의 동력을 효율적으로 활용하기 위해 개발되었습니다.

이후 기술이 발전함에 따라 더욱 복잡한 변속기 개발이 가능해졌고 일부 중장비들의 경우 무려 25단에 이르는 기어를 갖추는 등 용도와 크기가 다양한 변속기들이 나타나게 되었습니다.

3. 수동 변속기(Manual Transmission)와 자동 변속기(Automatic Transmission)

①수동 변속기(Manual Transmission)

수동 변속기는 동력 전달을 제어하는 장치인 클러치를 발로 제어하면서 운전자가 직접 변속을 시도하는 방식입니다. 수동 변속기에 익숙해지면 엔진 관성을 이용한 동력 전달 방법을 익힐 수 있고 기어를 자신의 주행목적에 맞게 오르내릴 수 있습니다. 다시 말해 운전의 재미를 느낄 수 있다는 것이다.

자동 변속기에 비해 구조가 간단하며 고장이 적고 유지 보수가 쉬워 비용도 적게 든다는 장점이 있다. 변속에 능숙하기만 하다면 연비까지 높일 수 있다. 하지만 변속이 서툰 경우에는 엔진이 정지할 가능성이 있고 변속 충격으로 인해 동승자의 승차감을 방해한다는 단점이 있다.

② 자동 변속기(Automatic Transmission)

자동 변속기는 클러치 페달 없이 자동차의 주행 속도와 부하에 맞춰 자동으로 최적의 토크를 얻도록 변속해주는 방식이다. 수시로 변속해야 하는 번거로움이 없어 운전 조작이 쉽고 초기 구동력이 크며 가속하거나 감속할 때에도 충격이 적다.

고단 기어가 지속적으로 개발되면서 수동 변속기에 비해 연료 효율이 낮다는 단점도 극복해나가고 있다. 하지만 수동 변속기에 비해 가격이 비싸고 고장 시 높은 보수비용이 발생할 수 있다는 단점이 있다.

수동 변속기와 자동 변속기는 우열을 가리기 보다는 운전자의 특성에 맞게 선택하는 것이 좋다. 자신의 이용 용도와 운전 방식을 고려하는 것이 가장 합리적이라고 할 수 있다.

4. 자동 변속기의 P-R-N-D는 무슨 뜻일까?

자동 변속기에 있는 P, R, N, D 알파벳은 어떤 의미가 있는지 알아보자.

P모드(Parking)는

주차를 하거나 엔진 시동을 걸 때 사용되는 것으로 자동차가 움직이지 않도록 변속기가 잠기는 위치다. P모드로 변속할 때에는 반드시 차량을 정차한 후 변속해야 한다. 차량이 움직이는 상태에서 P모드로 변속하면 자동 변속기가 파손될 우려가 있기 때문이다.

R모드(Reverse)는

차량을 후진할 때 사용된다. 대부분의 초보 운전자들이 변속 기어를 R모드에 두고 브레이크가 아닌 가속 페달을 밟는 경우가 종종 있는데, R모드로 변속할 경우에는 더욱 신경 써야 하며 차량을 잠시 멈추는 경우에는 브레이크 페달을 밟아야 차량이 움직이지 않는다.

N모드(Neutral)는

변속기의 기어가 체결되지 않은, 중립적인 상태를 나타낸다. 주로 교통 체증 등의 상황에 의한 정차나 신호 대기가 긴 곳에 사용된다. 변속 기어가 N모드에 있을 경우, 타이어로부터의 힘이 변속기나 엔진에 전해지지 않아 엑셀을 밟아도 차가 앞으로 나가지 않는다. 다만 N모드에 두고 주행을 할 경우 급발진 사고가 일어날 수 있으며, 엔진 브레이크 고장을 유발하기 때문에 차량의 시동은 반드시 P모드에 두고 시동을 걸어야 한다.

운전시 기본기어인 D모드(Drive)는

1단에서 4단까지 변속 패턴에 따라 자동으로 변속된다.

5. 왜 자동 변속기는 P-R-N-D 순서일까?

대부분의 자동차 변속 레버의 순서는 P-R-N-D의 순서로 되어있습니다. 운전자들은 대부분 시동을 걸고 자연스럽게 R과 N을 지나 D모드에 레버를 위치시키게 된다.

원래 자동 변속기가 만들어진 1930년대부터 60년대 중반까지는 변속 레버의 순서와 위치가 제조사마다 달랐다. P모드가 없는 경우도 많았고 대부분 차를 움직이는 기본 기능인 N-D-R순서가 일반적이었다고 한다. 하지만 전진과 후진 레버의 위치가 연속으로 되어 있어 실수로 인한 사고가 빈번하게 되자 1960년대 들어 미국 정부는 표준화 작업에 나섰다.

D와 R은 중립으로 분리해 실수로 인한 사고를 최소화한 것인데, 그것이 바로 지금의 P-R-N-D순서입니다. 이 순서는 각 나라에 보편화되어 거의 모든 자동차들이 이와 같은 방식을 따르고 있다. 우리나라도 국토교통부령 제 99호 '자동차 및 자동차 부품의 성능과 기준에 관한 규칙'을 살펴보면 자동변속기의 변속 레버 순서를 이렇게 명시하고 있다.

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지금까지 자동차의 변속기에 대해서 알아봤다. 변속기는 효과적인 동력 전달을 위해 존재하는 자동차의 중요한 부품 가운데 하나로 사용법을 잘 숙지해서 활용한다면 더욱 즐겁게 운전할 수 있을 것이다. 오늘 알아본 변속기를 잘 이해하고 숙지하여 변속기의 이해로 여러분들의 건강과 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

CVT와 DCT변속기의 차이점

▲ CVT와 DCT 변속기. 사진=위키커먼스

자동차에서 변속기는 중요한 역할을 한다. 엔진만큼이나 자동차 효율에 큰 영향을 준다. 변속기의 경제성 여부 때문이다. 무엇보다 엔진과 달리 변속기는 개발 여력이 남아있다. 변속기는 직접 변속하지 않아도 된다는 편의성 때문에 자동변속기(AT) 중심으로 발전해 왔지만, 현재는 효율을 중심으로 한 CVT와 DCT 위주로 발전하고 있다.

1. 무단변속기 CVT 의 장점

무단변속기라고 불리는 CVT는 2개의 드럼과 벨트를 이용해 변속을 연속적으로 하는 방식을 쓴다.

①수동변속기와 달리 변속 충격이 없기 때문에 부드러운 주행을 선호하는 자동차에 주로 장착된다.

②클러치 기구와 각 단 기어열이 없는 단순한 구조기 때문에 고장이 적다.

③넓은 기어비 범위를 설정할 수 있어서 연비도 좋다. 무엇보다 완성차 업체 입장에서 원가 절감 효과를 노릴 수 있다.

④자동으로 변속되면서 연비는 수동변속기와 비슷하니 저가 차들의 연비경쟁력을 높이기 위해 제격이다.

2. 무단변속기 CVT 의 단점

CVT의 장점으로 인해 단점은 명확하다.

①부드러운 변속을 위해 단수를 없앴기 때문에 엔진의 회전이 일정 수준까지 올라가기 전, 원하는 만큼의 구동력을 뽑아내지 못한다.

②이 때문에 운전자가 가속페달을 밟은 후 터보차저가 동작할 때까지 시간이 지연되는 터보랙(Turbo-Lag) 현상이 일어난다.

③구동토크도 상대적으로 작다는 단점도 있다.

3. 듀얼클러치 DCT의 장단점

듀얼클러치변속기(DCT)는 자동화된 수동변속기다. 기존 수동변속기와 달리 운전자가 클러치 조작 없이도 변속기의 제어 하에 자동으로 변속해주는 수동변속기라고 할 수 있다. 홀수단과 짝수단을 나누고 두 개의 클러치를 이용한 변속을 한다.

①홀수단에서 짝수단으로 변속할 때 기존 수동변속기와 다르게 부드러우면서 빠른 변속을 자랑한다.

②그만큼 동력 손실도 적다. 수동변속기를 기반으로 해서 연비가 좋다.

③다만 CVT보다 구조가 복잡해 내구성이 낮고 가격이 비싸다.

4. 습식 DCT와 건식 DCT

DCT는 구조에 따라 건식과 습식으로 구분된다.

건식 DCT는 외부 에너지를 동력으로 생산해내는 액추에이터를 통해 클러치를 작동하는 반면, 습식 DCT는 유압을 제어함으로써 클러치 피스톤을 작동시킨다.

건식은 미션 자체가 허용하는 토크가 낮은 대신 구조가 단순하고 사이즈가 작아 단가가 낮고 효율성이 뛰어나다. 반대로 습식은 토크 허용치가 높아 주로 고성능 차량에 들어가지만, 건식에 비해 크고 무겁다.

통상 스포츠카에는 습식, 일반 승용차는 건식 DCT를 쓴다. 다만 최근에는 상황에 맞게 습식과 건식 중 한 가지를 선택해 차량에 장착하는 추세다.

4. 기조 AT와 CVT . DCT 차이점

기존 AT와 차이는 무엇인가?

①AT는 편의성이라는 장점을 갖고 있지만, CVT는 변속감, DCT는 응답성과 연비개선이라는 추가 장점을 갖고 있다.

②특히 응답성이 빠른 DCT의 장점은 터보차저의 터보랙을 보완하고 더 높은 연비를 얻을 수 있기 때문에 최근 여러 차량에 장착되고 있다.

③다만 차량 특성에 따라 엔진과 변속 궁합을 맞춰야 한다. 여러 상황을 고려해 가장 적합한 변속기를 적용해야 한다. AT와 CVT가 여전히 차량에 장착될 이유다.

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이상으로 자동차의 CVT와 DCT변속기의 차이점과 AT변속기와의 차이점에 대해서 알아보았습니다. 변속기의 이해로 여러분들의 건강과 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

자동차 미션 알고 타면 연비도 좋아진다.

자동차의 수동 미션(매뉴얼 미션)과 자동 미션(오토 미션)은 각자 장단점이 있는데, 수동 미션은 출력이 즉각적인 반응을 보이고 연비가 상대적으로 좋다. 대신 기어비를 스스로 맞춰야 하는 만큼 번거로운 면이 있어 시내주행처럼 자주 조작해야 하는 구간에서는 쉽게 피곤할 수 있고 상황에 맞게 잘 사용하는데 있어서 초보자들이 익숙해지기에 시간이 걸릴 수 있다.

<이미지 출처: 네이버> 

오토 미션은 말 그대로 변속기가 자동으로 변속해 주는 것으로 특별한 조작 없이 엑셀과 브레이크만 조작하면 되므로 편리하나 연비가 상대적으로 좋지 않고 수동보다 엑셀의 반응 등이 늦을 수 있다.

최근에는 스포츠카나 트럭 등 특수한 차량이 아니면 그 편리함 때문에 오토 미션 차량을 선호하는 편이다.

하지만 이 오토 미션 차량도 그냥 무턱대고 탈 것이 아니라 제대로 알고 타면 더욱 좋아 지는 것이다.

우선, 오토 차량에는 대부분 P, R, N, D, 3, 2, L 등의 표기가 되어 있을 것이다. 이표기들의 뜻을 알아보면

P: PARKING. 주차를 뜻 한다. 주로 주차를 할 때 사용하며 이 상태에서는 차량이 움직일 수 없다.

R: REVERSE. 후진을 뜻한다. 이 위치로 놓으면 차량이 뒤로 가게 된다.

N: NUETRALITY. 중립을 뜻한다. 차량의 기어가 물려 있지 않은 상태를 뜻한다. 이 상태에서는 차량을 앞이나 뒤로 밀면 움직인다.

D: DRIVE. 주행을 뜻한다. 차량이 앞으로 주행한다.

3이하: 세미 오토 주행을 위해 존재하는 단수로 엔진브레이크, 저속, 급가속, 오르막길, 눈 비 등 미끄러운 도로에서 사용한다.

이상과 같다. 이 중 P와 N의 위치에서만 시동이 걸리므로 시동이 걸리지 않을 때 혹시 이 위치에 레버가 있는 것은 아닌지 먼저 확인하도록 하자. (주로 후면 주차를 하다가 R의 위치에서 시동을 끄는 경우 이럴 수 있다)

그리고 오토 미션의 연비에 대해서 얘기를 해 보자면, 오토 미션은 엔진의 힘이 바로 클러치로 연결되는 것이 아니라 토크 컨버터를 한 번 거치기 때문에 동력 손실이 일어나 수동보다 연비가 좋지 않은 것이 일반적이다.

이 때문에 변속을 할 때 마다 동력 손실이 많이 일어나는데, 연비를 좋게 하기 위해서는 변속이 잦지 않게 운행하는 것이 포인트다.

시내주행의 경우 신호가 많기 때문에 급가속을 했다가 급제동을 하면 변속이 매우 잦게 된다. 천천히 가속했다가 일정한 속도로 주행을 하는 것이 연비에 유리하다.

고속도로에서는 60~80km사이에 최고 단에 도달되는 경우가 많다. 때문에 시내주행보다 상대적으로 긴 구간을 달리는 고속도로에서는 빠른 시간 안에 최고 단으로 달려 기어를 유지하는 것이 좋으므로 가속을 하는 것이 좋다. (급가속은 위험하니 시내보다는 가속을 하라는 의미다)

그리고 경사가 있는 구간에서는 D에 둘 경우 변속이 굉장히 많이 되므로 1단이나 2단으로 놓는 것이 연비에 좋다.

그리고 시내주행 시 신호가 길 경우에는 N으로 두는 것이 약간이나마 연비에 도움이 된다.

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이상 간단하게 오토 차량에 대해서 알아보는 시간을 가졌다. 알면 모르는 것보다 돈도 아낄 수 있는 법이므로 이를 숙지하고 좋은 버릇으로 자동차 관리와 연비에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.