흡기 장치에 대해

이번 시간에는 흡기 장치 중에서도 에어클리너, 스로틀 밸브(스로틀 바이 와이어 Throttle By Wire), 흡기 매니폴드의 역할과 구조에 대해서 간단히 알려드리도록 할게요.


#에어 클리너
에어 클리너는 흡기 시스템(인테이크 시스템, 흡기 장치)의 일부로써 엔진으로 보내는 공기를 정화하는 역할을 맡고 있어요. 흡기 덕트 안에 위치하고 클리너의 케이스 안에는 에어 필터가 들어 있어요. 이 필터에 의해 이물질을 걸러내고 있는 거죠. 에어 클리너, 에어 필터의 유지 보수에 관해서는 글 마지막에 설명하겠습니다.

#스로틀 밸브 Throttle Valve
액셀 페달의 조작에 따라서 열리거나 닫히면서 엔진이 사용할 수 있는 공기의 양을 조절해서 연소의 속도를 바꾸는 역할을 합니다. 스로틀 밸브는 흡기 덕트 내부의 스로틀 바디라고 불리는 곳에 있어요. 밟았던 액셀 페달을 떼면 스로틀 밸브가 닫히게 되는데요. 이때 엔진이 멈추지 않도록 소량의 공기를 흘려보내는 바이패스 통로라는 것이 있어요. 이 바이패스 통로에서만 공기가 흘러서 엔진이 움직이고 있는 상태를 아이들링 idling이라고 합니다.

현재는 대부분의 스로틀 밸브가 바이 와이어라고 불리는 전자 제어로 관리되고 있는데요. 바이 와이어로 관리되는 스로틀 밸브의 경우는, 점검하거나 보수할 수있는 부분이 한정적입니다.

#스로틀 바이 와이어 Throttle By Wire
스로틀 바이 와이어는 스로틀 벨브를 전자 제어하는 메커니즘인데요. 스로틀 바이 와이어에서는 가속 페달과 밸브가 기계적으로 연결되어 있지 않습니다. 액셀 페달에 부속된 센서로부터 ECU Electronic Control Unit (엔진을 제어하는 컴퓨터)를 통해 밸브에 전기 신호를 보냄으로써 밸브를 열거나 닫는 것이죠. 밸브의 개방 상태 여부는 밸브 측 센서로부터 ECU에 알려지고, 이로 인해서 밸브 개폐의 미세한 조정이 이루어집니다. 예전에는 액셀 와이어로부터 기계적으로 스로틀 밸브의 개폐를 실시했어요.

#흡기 매니폴드 (인테이크 매니폴드)
「매니폴드」는 다기관이라고 번역할 수 있는데, 여러개로 분기된 파이프를 의미해요. 흡기 매니폴드의 역할은 엔진으로 공기를 보내기 위해서 각각의 실린더로 흡기를 분기시키는데 (공기를 각 실린더로 나눔) 있으며, 이 과정에서 기밀성을 높이기 위해 흡기 매니폴드 가스켓이 실린더 헤드에 끼워져 있어요. 흡기 매니폴드의 분기되어 있는 부분은 브랜치라고 부르고, V형 엔진이나 수평대향형 엔진의 경우는 뱅크(실린더 열)마다 장착이 되어 있습니다. 그러나, V형 엔진의 경우만, 뱅크의 계곡 부분에 양쪽 뱅크의 매니폴드가 일체로 구비되어 있는 경우도 있어요.

에어 클리너, 에어필터 점검

에어 클리너는 자동차에 중대한 트러블을 일으키는 경우는 드물지만, 일반적으로 주행 거리 3만~4만킬로가 되면 에어 필터를 교환해야 하는 상태가 되기 때문에, 대략 1년에 한 번 정도는 필터를 점검하는 게 좋아요.

에어 필터 점검은 매우 간단합니다. 에어 클리너 케이스는 보통 검은색의 플라스틱 상자형태인 경우가 많기 때문에 금방 찾으실 수 있을 거예요.

점검을 하려면 일단 에어 클리너 케이스의 커버를 분리합니다. 보통 2~6개의 클립으로 고정되어 있는데요. 고리 부분을 밀어 올리거나 내리거나 하면 딸깍 소리와 함께 락이 해제됩니다. 커버를 열 때 잘 안 열린다면 커버를 옆으로 밀면 열기가 쉬워요.

필터는 고정되어 있는 게 아니라 손으로 들어 올리면 쉽게 빠집니다. 꺼낸 필터는 고압 에어 더스터 등으로 먼지를 제거해 주세요. 이때, 보통 공기가 흐르는 방향의 역방향에서 에어를 쏘는게 좋아요. 필터를 원상태로 되돌린 후에 에어클리너 커버를 같은 방식으로 닫아주는데, 이 때 주위의 배선이 끼지 않도록 잘 체크해 주세요. 만약 에어 필터의 오염 상태가 심하다면 새 제품으로 교체해주는 것이 좋습니다.

스로틀 밸브 점검

최근에 주로 사용되는 전자 제어 스로틀 밸브는 거의 더러워지지 않기 때문에 점검할 곳도 한정되어 있지만, 최적의 상태로 유지하기 위해 가능한 점검을 해 주세요.

스로틀 밸브는 스로틀 바디 안에 들어 있어요. 액셀 페달을 밟으면 움직이는 부분이 스로틀 밸브에 움직임을 전달하는 링크 기구입니다. 링크 기구를 손가락 끝으로 밀어서 부드럽게 움직이는지, 손을 떼면 원활하게 원 상태로 돌아가는지 확인합니다.

스로틀 바디에 에어 덕트가 연결되어 있는 경우, 덕트를 고정하고 있는 호스 밴드의 나사를 드라이버로 풀어 덕트를 분리하면 밸브를 직접 볼 수 있어요. 호스 밴드의 나사를 풀면 덕트를 빼낼 수도 있지만, 억지로 잡아 빼지 말고 살살 움직이면서 빼 주세요.

스로틀 바디 안의 동그란 금색 부분이 스로틀 밸브입니다. 밸브에 손상이나 먼지가 없는지 확인을 하고, 링크 기구를 조작하면 밸브를 열 수 있으니 바디 내에 이물질이 없는지도 확인해 주세요. 더러운 경우에는 인젝션 클리너, 혹은 캐프레터 클리너 등을 사용하는데 일반적으로 시동을 건 상태에서 실시합니다.

소리의 성질에 대하여

음원에서 발생하는 에너지로 인해 공기중의 입자가 계속적으로 속도 변화를 일으키면 음파가 되는데요. 이것이 음의 형태를 만들고 주파수가 되어 고막을 통해 뇌에 신호가 보내지고, 이 신호를 느끼는 것이 소리가 전달되는 구조입니다. 실제로 귀에 들리지 않으면 소리라고 하지 않고 물리적인 음파로 분류되는 것이죠.

사람에 따라서 느낄 수 없는 주파수가 있는데, 이런 경우 소리가 존재하지 않는다고 생각할 수도 있어요. 그리고 소리는 대기의 온도나 물질에 따라서 속도가 변화하는데, 예를 들어 공기 중과 수중에서는 음의 전달방법이 달라 수중에서 소리가 더 빨라진다고 알려져 있습니다. 또한 기압이나 바람도 소리의 전달에 영향을 미치는데, 낮보다 밤이 더 잘 들리고 바람이 있으면 바람의 위에서 아래쪽으로 소리가 전달된다는 사실도 기억해둡시다.

이러한 음파는 단위에 따라 높이가 정해져 있는데 이것을 주파수라고 부릅니다. 주파수란, 음의 파동이 1초간에 몇번 상하로 움직이는 가를 수치화한 것으로써 단위는 헤르츠 Hz를 사용하는데요. 일반적으로 사람의 귀에 들리는 음파는 20Hz～2kHz 정도라고 하며, 주파수가 작을수록 낮은음, 높을수록 높은음으로 느껴지는 것이지요. 또한 주파수가 2배가 되면 1옥타브 음이 올라가는 것이 특징이에요.

소음 수치 (데시벨)에 대하여

Hz가 음의 높낮이를 나타내는 단위였다면, 음의 크기를 나타내는 단위도 있습니다. 음의 크기는 에너지의 크기와 음파의 진폭의 크기로 결정되는데, 이를 데시벨 dB로 표기합니다. 단, 음의 크기는 음의 에너지뿐만 아니라 주파수에서도 변화한다는 점 기억해주세요. 주파수가 크면 작은 에너지라도 음이 전달되기 쉽습니다.

dB은 일상에서 넘쳐나는 여러 가지 소리를 하나의 지표로써 알기 쉽게 표현할 수 있는 단위인데요. 평소에 들을 수 있는 소리로써 정말 작은 것으로는 눈이 내리는 소리에서부터 한편으로 천둥소리나 공사장 소리와 같은 매우 큰 소리도 있지요. 이러한 일상적인 소리를 dB로 나타낼 수가 있습니다.

#소음 수치의 예시

일반적으로 실내에서 쾌적하게 지낼 수 있는 소리의 정도는 40 dB 이하인데요. 50 dB 이상으로 넘어가면 소음으로 느껴지기 시작하며, 60 dB은 소음을 무시할 수 없는 정도가 됩니다. 소음이라 하면 자신이 바람직하지 않다고 느끼는 소리를 칭하는데요. 여기에는 개인차가 다소 있기 때문에 단정적으로 이야기 하기는 어렵고, 참고 정도로만 알아두시면 좋겠습니다.

또한 일상생활에서 문제시되는 소리를 환경 소음이라고 하는데, 이런 소음에 관해서는 명확한 기준치가 정해져 있기 때문에 주의를 해야 합니다.

소음 대책의 방법

소리의 에너지를 작게 하기 위해서는 음이 물체에 닿아 흡수되는 성질을 이용하여 방음 성능을 높이는 방법이 일반적인데요. 소리가 벽이나 구조물에 닿아서 차단되는 성능을 발휘하기 위해서는 방음 소재가 무거운 것일수록 효과는 높아집니다. 또한 틈새를 없애거나, 공기층을 두껍게 하기, 흡수율이 높은 소재를 사용하기, 진동을 줄이기 등의 소음 방지 대책도 효과적이에요.

일반적인 단독주택은 30~40dB, 아파트와 같은 공동주택은 30~60dB까지가 소음 대책의 한계점이라고 알려져 있어요. 최첨단 방음설비를 갖춘 스튜디오라 해도 방음 성능은 80 dB 정도로, 이 이상의 소리가 발생하는 장치나 기계를 사용하는 사업장에서는 특수한 설비를 하지 않으면 소음대책이 완벽하다고는 하기 어렵습니다.

하지만 사람이 듣는 소리는 10 dB 커지면 2배로, 20 dB 이 커지면 4배의 소리로 느껴지는 성질이 있어서, 완벽한 소음 차단은 현실적으로는 힘들기 때문에 조금이나마 소음을 경감시킬 수 있는 대책을 해 나가는 게 중요할 것 같습니다.