해피레포트 - 자동차기술 교양 과제

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변속기는 엔진에서 나온 출력을 감속 혹은 가속해 주행상황에 알맞은 토크와 회전수를 만들어내는 기구다. 기본적인 원리는 자전거를 보면 간단하게 알 수 있다. 10년 전만 해도 자전거에 변속기가 달린 모델이 드물었다. 대부분이 고정식 기어비를 가진 모델이어서 평지를 달릴 때는 문제가 없지만 다리 힘이 어지간히 좋은 사람이 아니면 경사길 오르기가 힘들다. 하지만 요즘 유행하는 MTB(산악 자전거)를 보면 대개 21단 이상의 변속기가 기본. 기어 단수를 낮추면 페달 움직임에 비해 바퀴는 천천히 돌지만 경사길을 수월하게 오를 수 있고 반대로 평지에서 단수를 낮추면 같은 페달링으로 빠르게 질주한다. 자동차 역시 마찬가지다. 일반 승용차 엔진은 대개 6천~7천rpm까지 회전할 수 있지만 최대토크가 나오는 이른바 ‘토크밴드’는 1천~3천rpm의 범위에 한정되어 있다. 차는 정지한 상태에서 출발할 때 큰 힘을 필요로 하고 평지를 달릴 때에는 비교적 힘이 적게 든다. 한편 같은 시속 60km라고 해도 평지에 비해 오르막에서는 더 큰 힘을 필요로 한다. 같은 속도를 내더라도 도로상황에 따라 엔진을 낮은 rpm으로, 혹은 높은 rpm으로 돌려야 하는 차이가 생긴다는 말이다. 이것을 가능하게 하는 것이 바로 변속기다. 여러 가지 기어 조합을 통해 원하는 회전수와 토크를 만들어낸다. 서로 맞물려 돌아가는 기어는 마주 닿은 기어의 크기 비율에 따라 회전수와 토크가 바뀐다. 감속비 2.0인 기어 조합은 회전수를 절반으로 떨어뜨리지만 반대로 토크는 2배로 만든다. 이런 기어의 원리를 이용해 엔진의 회전수와 토크를 조절해 바퀴로 전달하는 것이 변속기의 임무다. 변속기는 지금까지 적지 않은 방식이 개발되었지만 기본적으로 수동과 자동으로 크게 나뉜다. 가장 역사가 오랜 수동 변속기는 클러치로 엔진과 변속기의 동력을 끊은 뒤 시프트레버를 움직여 기어 조합을 바꾸는 방식. 요즘 주류가 되어가고 있는 자동 변속기는 유체식 토크 컨버터와 유성기어를 통해 클러치 없이 모든 변속동작을 자동으로 처리한다. 이밖에 무단변속기 CVT와 경주차 기술에 바탕을 둔 세미 AT도 있다.

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