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자전거 페달처럼 움직인다 크랭크 샤프트
입력시간 : 2020-08-11 오후 5:46:41
엔진 내부의 피스톤은 상하 왕복운동을 한다. 이것을 회전운동으로 바꿔줘야 자동차의 바퀴를 굴릴 수 있다. 이 역할을 하는 것이 크랭크축과 커넥팅 로드다.

자전거를 타는 상황을 생각해보자. 다리는 페달을 굴리지만 무릎만 보면 상하운동에 가까운 모습을 하고 있다. 이 무릎이 피스톤이라고 생각해보자. 무릎 아래부터 발목까지는 엔진의 커넥팅 로드에 해당한다. 그리고 발목과 발바닥, 페달은 크랭크 샤프트라고 할 수 있다.

사람이 자전거를 타는 것처럼 피스톤도 연소실에서 폭발된 힘에 의해 아래로 내려간다. 이때 커넥팅 로드가 크랭크 샤프트를 회전시킨다. 직선운동이 회전운동으로 변환되는 상황이다.



피스톤이 끝까지 내려오면 크랭크 샤프트가 회전했던 관성과 다른 기통의 폭발 행정에 의해 피스톤이 다시 상승한다. 자전거 페달을 밟으면 반대쪽 페달은 위로 올라가는 것과 같은 개념이다. 이때부터 압축 행정이 시작된다. 이러한 운동이 반복되면 상하 왕복 운동이 회전운동으로 바뀌게 된다.



닛산의 VC-터보 엔진은 크랭크 샤프트에 추가적인 장치가 더해지는 구조를 갖는다. 통상적인 크랭크 샤프트가 아닌 멀티링크와 하모닉 드라이브(Harmonc Drive)라는 장치가 추가됐는데, 이 장치를 통해 상사점을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화를 바탕으로 연비를 우선시 하거나 성능을 우선시 하는 등 엔진 배기량은 물론 성격까지 변화시키는 것이 가능하다.

플라이휠은 크랭크 샤프트 끝에 달리는 묵직한 원판이다. 크랭크 샤프트가 회전을 하면 플라이휠도 함께 회전을 하게 되며, 한번 움직인 회전력을 유지시키려 하는 특성을 갖게 된다. 이 회전력이 엔진을 계속 돌 수 있도록 만들어주고 밑으로 내려간 피스톤을 위로 올려준다. 또 엔진 회전을 일정하고 자연스럽게 만들어 주기도 한다.

하지만 최근 자동차는 자동변속기를 사용하는 경우가 대부분이다. 일반 자동변속기나 CVT 변속기를 사용하는 차량은 토크컨버터가 플라이휠의 기능을 대신해주기 때문에 플라이휠이 삭제되고 있다.

오토뷰 | 김선웅 기자 (startmotor@autoview.co.kr)
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