터보차저(Turbo Charger)와 슈퍼차저(Super Charger)

2013/02/13

 

1. 터보차저

 

터보차저는 연소되고 배기 매니폴드를 통해서 배기관으로 배출되는 배기가스의 에너지(온도, 압력)를 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 회전력을 흡기 쪽에서 이용하여 하나의 축으로 연결되어 있는 컴프레서(Compressor)가 신기(Fresh air)를 가압시키는 메커니즘으로 작동한다.

 

그림에서 자세히 살펴보면, 각 실린더별 배기 매니폴드를 통과하는 배기가스가 하나의 배기관으로 모이고(①), 그렇게 모인 배기가스가 터빈을 돌려준다(②). 터빈의 날개를 돌리고 나온 배기가스는 그 후단의 촉매로 향하게 되고(③), 터빈과 연결된 컴프레서가 흡기 쪽에서 공기를 가압시켜 준다(④).

 

터보차저는 연소 후 버려지는 배기가스의 에너지를 활용하기 때문에 자연흡기식 엔진 그리고 슈퍼차저보다 높은 열효율을 얻을 수 있다. 그리고 다른 과급 장치보다 작고 가벼워서 엔진룸 공간 활용에 용이하다.

 

그러나 터보 랙(Turbo-lag)이라는 단점을 갖고 있다. 터보차저가 정상적으로 작동하기 위해서는 터빈의 날개를 돌려줄 수 있는 일정 배기 유량이 확보되어야 하는데, 그 일정 유량을 부스트를 위한 부스트 역치(Boost threshold)라고 한다. 그리고 운전자가 가속 페달을 밟고부터 앞에서 언급한 일정 유량이 확보되기까지 시간 지연이 발생하는데 이것을 터보 랙이라고 한다. 이러한 터보 랙을 보완하기 위하여 VGT(Variable Geometry Turbo-charger)나 트윈 터보 등 다양한 기술이 개발되고 있다.

 

2. 슈퍼차저

 

슈퍼차저는 크랭크샤프트의 동력에 의해 작동하는 과급기로서 벨트로 연결되어 있는 구조로 되어 있다. 따라서 엔진 출력에서 봤을 때 부하(Load)로 걸리게 되고 기계적으로 항상 연결되어 있기 때문에 엔진의 운전 모드에 상관없이 항시 작동하게 된다.

 

따라서 터보차저와 비교했을 때, 위에서 언급한 터보 랙에 상반되는 가속 페달에 대한 응답성이 좋고 저속에서의 과급 효과가 크게 나타난다.

 

반면에 항시 벨트로 물려있기 때문에 열효율(연비) 측면에서 떨어지고 엔진 고 회전에서의 출력이 터보차저보다 출력이 낮다. 그리고 엔진룸에서의 공간 확보 및 비용 측면에서도 불리한 점을 갖고 있다.

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