자동차 사양서 – 토크, 등급, CO2, 정부 공인 표준 연비 등의 제원 설명

Last Updated on 2022-01-10 by BallPen

자동차 사양서에 기재된 전장, 전폭, 전고, 축간거리, 윤거 전, 윤거 후, 최대 토크, 연료탱크용량, 타이어, 공차중량, 등급, CO2, 도심 정부공인표준연비, 고속도로 정부공인표준연비, 복합 정부공인표준연비가 궁금한가요?

자동차 사양서 기재 내용에는 자동차의 전장, 전폭, 전고, 축간거리, 윤거전, 윤거후 등에 대한 다양한 수치들이 기재되어 있습니다.

이번 글에서는 사양서에 기재된 이러한 용어들이 무엇을 뜻하는지 알아보겠습니다.

아래는 이번 글의 목차입니다.

1. 자동차 사양서 : GENESIS G80 중심

아래는 GENESIS G80 자동차의 카다로그 표지와 사양서입니다.

사양서에는 자동차와 관련된 다양한 정보들이 빼곡히 기재되어 있어요. 그 내용들을 상세하게 알아보겠습니다.

[그림 1] GENESIS G80 자동차의 카다로그 표지
[그림 1] GENESIS G80 자동차의 카다로그 표지
[그림 2] GENESIS G80의 사양서
[그림 2] GENESIS G80의 자동차 사양서

2. 자동차 사양서 주요 항목별 내용

자동차 사양서 내용을 하나 하나 보겠습니다.

2-1. 전장 (Overall length)

전장이란 전체길이의 줄임말로써 자동차의 전면 시작에서 후면 끝까지의 길이입니다. G80의 모든 모델은 전장이 4,995 mm입니다.

[그림 3] G80 자동차 사양서에서 전장 값은 4,995 mm입니다.
[그림 3] G80 자동차 사양서에서 전장 값은 4,995 mm입니다.

2-2. 전폭 (Overall width)

전폭이란 전체 폭의 줄임말로서 자동차의 양 측면사이의 길이입니다. 백미러는 측정에서 제외합니다. G80의 모든 모델은 전폭이 1,925 mm입니다.

[그림 4] G80 자동차 사양서에서 전폭 값은 1,925 mm입니다.
[그림 4] G80 자동차 사양서에서 전폭 값은 1,925 mm입니다.

2-3. 전고 (Overall height)

전고란 전체높이의 줄임말로서 지면으로부터 자동차 지붕까지의 높이입니다. G80의 모든 모델은 전고가 1,465 mm입니다.

[그림 5] G80 자동차 사양서에서 전고 값은 1,465 mm입니다.
[그림 5] G80 자동차 사양서에서 전고 값은 1,465 mm입니다.

2-4. 축간거리 (Wheel base)

축간거리란 전면과 후면 타이어의 중심축 사이의 거리입니다. G80의 모든 모델은 축간거리가 3,010 mm입니다.

[그림 6] G80 자동차 사양서에서 축간거리 값은 3010 mm입니다.
[그림 6] G80 자동차 사양서에서 축간거리 값은 3010 mm입니다.

2-5. 윤거 전 (Front wheel tread)

‘윤거 전’이란 자동차를 정면에서 보았을 때 앞바퀴 2개의 중심과 중심사이의 거리입니다.

그러므로 G80의 ‘윤거 전’은 장착되는 타이어의 종류(18인치, 19인치, 20인치)에 따라 달라집니다. 즉, 2.5터보가솔린 모델에 18인치 타이어를 장착하는 경우 ‘윤거 전’은 1,627 mm가 되고, 19인치 타이어의 경우 1,630 mm, 20인치 타이어의 경우 1,630 mm가 됩니다.

아래 [그림 5]는 20인치 타이어가 장착된 경우에 ‘윤거 전’이 1,630 mm임을 나타냅니다.

[그림 7] 이 모델의 G80 자동차 사양서에서 '윤거 전'은 1630 mm입니다. 숫자에 *가 붙은 이유는 자동차에 장착된 타이어의 규격에 따라 '윤거 전'이 달라질 수 있음을 뜻합니다.
[그림 7] 이 모델의 G80 자동차 사양서에서 ‘윤거 전’은 1630 mm입니다. 숫자에 *가 붙은 이유는 자동차에 장착된 타이어의 규격에 따라 ‘윤거 전’이 달라질 수 있음을 뜻합니다.

2-6. 윤거 후 (Rear wheel tread)

‘윤거 후’는 ‘윤거 전’과 달리 뒷바퀴 2개의 중심과 중심사이의 거리입니다.

‘윤거 후’도 장착되는 타이어의 종류(18인치, 19인치, 20인치)에 따라 달라집니다. 즉, 2.5터보가솔린 모델은 18인치 타이어를 장착하는 경우 ‘윤거 후’가 1,659 mm가 되고, 19인치 타이어의 경우 1,637 mm, 20 인치 타이어의 경우 1,637 mm가 됩니다.

아래 [그림 8]은 20인치 타이어가 장착된 경우에 ‘윤거 후’가 1,637 mm 임을 나타냅니다.

[그림 8] 이 모델의 G80 자동차 사양서에서 '윤거 후'는 1637 mm입니다. 숫자에 *가 붙은 이유는 자동차에 장착된 타이어의 규격에 따라 '윤거 후'가 달라질 수 있음을 뜻합니다.
[그림 8] 이 모델의 G80 자동차 사양서에서 ‘윤거 후’는 1,637 mm입니다. 숫자에 *가 붙은 이유는 자동차에 장착된 타이어의 규격에 따라 ‘윤거 후’가 달라질 수 있음을 뜻합니다.

2-7. 최대 토크 (Max. Torque)

토크란 물체의 회전 각가속도를 일으키는 물리량입니다.

물체의 질량 중심점이 옆으로 이동하는 병진운동에서 뉴턴운동의 제2법칙은 F=ma로 주어집니다. 이 법칙에 따르면 힘 F가 질량 m인 물체에 작용하면 물체는 가속도 a를 갖게 됩니다. 즉 물체의 속도가 F에 의해 변하게 됩니다. 

자동차의 경우에는 타이어의 회전운동에 의해 자동차가 움직입니다. 그러므로 자동차는 병진운동이 아닌 타이어의 회전운동이 일차적으로 중요하며, 회전운동에서 뉴턴운동의 제2법칙과 대응하는 식은 \tau = I \alpha 입니다. 이 식에서 \tau는 토크, I는 관성모멘트, \alpha는 각가속도입니다.

뉴턴운동의 제2법칙과 유사하게 토크  \tau가 타이어에 작용하면 타이어는 각가속도 \alpha가 생기게 되어 자동차는 가속됩니다. 결국 자동차의 토크가 크다는 것은 타이어의 각가속도가 크다는 것이고 자동차의 단위시간당 속도변화량이 크다는 것과 같은 말입니다.

따라서 토크가 큰 자동차일수록 제로백이라 불리는 정지상태에서 시속 100 km까지 걸리는 시간이 짧아지게 되고요. 더 쉬운 표현으로는 가속페달을 밟는대로 차가 쭉쭉 잘 나간다는 표현과 같은 맥락으로 보시면 됩니다.

– 토크의 단위

다음은 단위에 대해 잠시 이야기 하도록 하겠습니다.

사양서에서는 토크의 단위를 \mathrm{kg \cdot m } 로 제시하였는데 더 올바른 표현은 \mathrm{kgf \cdot m } 으로 쓰거나 국제단위계인 \mathrm{N} \cdot \mathrm{m} 로 쓰는 것이 좋습니다.

\mathrm{kgf}는 킬로그램힘 또는 킬로그램중이라고 읽고 1 kg의 질량에 작용하는 중력의 크기로서 1 \mathrm{kgf}=9.80665 N입니다. 따라서 토크 단위간 상호관계는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

\tag{1}
1~ \mathrm{kg} \cdot \mathrm{m}  = 1~ \mathrm{kgf} \cdot \mathrm{m} = 9.80665~ \mathrm{N} \cdot \mathrm{m}
– 자동차의 출력과 토크, rpm사이의 관계

자동차의 출력과 토크사이의 관계는 어떻게 될까요? 관성모멘트 I를 갖는 바퀴가 있다고 생각하겠습니다. 정지상태의 바퀴에 단위시간동안 {1 \over 2} I \omega^2의 회전운동에너지가 전해지면 \mathrm{W}의 단위를 갖는 순간출력 P는 다음과 같습니다.

\tag{2}
\begin{align}
P &= { {dE} \over {dt} } \\
&= {{d({1 \over 2} I \omega^2)}\over{dt}}\\
  &= {1 \over {2}} I (2 \omega) {{d \omega}\over{dt}} \\
&= I \alpha \omega \\
&= \tau \omega \\
\end{align}


위 (2)식에서 \alpha\mathrm{rad/s^2}의 단위를 갖는 각가속도, \tau\mathrm{N} \cdot \mathrm{m}의 단위를 갖는 토크, \omega\mathrm{rad/s}의 단위를 갖는 각속력입니다. 이 식을 더욱 정리하면 다음과 같습니다.

\tag{3}
\begin{align}
P &=\tau \times rpm \times \Big( {{2\pi~ \mathrm{rad}} \over{1~ \mathrm{rev.}}} \times {{1~ \mathrm{min}}\over{60~ \mathrm{s}}}\Big) \\
&\approx {{\tau \times rpm} \over {9.550}}
\end{align}


위 (3)식에서 첫번째 줄의 괄호는 (2)식의 가장 마지막 줄에서 주어진 각속력 \omegarpm으로 변환할 때 필요한 단위변환을 위한 항입니다. (3)식에서와 같이 토크 \tau와 엔진의 분당회전수 rpm이 자동차의 출력, 즉 마력을 결정함을 알 수 있습니다.

아울러 (3)식의 두번째 줄 공식에 따르면 자동차의 출력 P가 일정할 때 토크 \tau와 엔진의 rpm이 서로 반비례합니다.

그러므로 출력이 일정하다면, rpm이 결정하는 자동차의 속도가 작을 수록 토크가 크고, 자동차의 속도가 클수록 토크는 작아집니다. 바꾸어 말해 토크와 속도는 반비례합니다.

사양서에 따르면 가솔린2.5터보 모델의 경우 최대 토크 \tau가 43.0/1650~4000으로 주어져 있습니다. 이것은 엔진 rpm이 1650에서 4000rpm 사이에서 토크가 43.0 \mathrm{{kgf \cdot m}}으로 최대 값을 갖고 다른 rpm영역에서는 이보다 작다는 의미입니다.

(3)식을 활용하면, 예를 들어 rpm이 2700 rpm일때 가솔린 2.5터보모델의 출력을 아래 (4)식과 같이 구할 수 있습니다.

\tag{4}
\begin{align}
P &= {{\tau \times rpm}\over{9.550}}\\
&={{({43.0~\mathrm{kgf \cdot m}}) \times 2700}\over{9.550}}\\
&=12,200 \mathrm{{\mathrm{kgf \cdot m}}\over{s}} \times9.80665 {{\mathrm{N \cdot m} }\over{\mathrm{kgf\cdot m}}}\\
&=120,000~ \mathrm{W}\\
&=120,000~\mathrm{W} \times{{1 \mathrm {ps}}\over{735.5 \mathrm{W}}}\\
&= 163 ~\mathrm{ps}
\end{align}

2,700 rpm에서 163 마력(ps)의 출력이 나오는군요. G80은 5,800 rpm에서 최대 304 마력의 힘을 뿜어낼 수 있습니다.

2-8. 연료탱크용량 (Fuel tank capacity)

연료탱크용량이란 자동차에 넣을 수 있는 기름의 최대부피를 뜻합니다. G80의 가솔린2.5터보 모델은 가솔린, 즉 휘발유를 65 l, 가솔린3.5터보 모델은 73 l까지 넣을 수 있고, 디젤2.2 모델은 디젤, 즉 경유를 65 l까지 넣을 수 있습니다.

휘발유 65 l라고 하면 어느 정도 되는 양 일까요? 일단 큰 생수 병의 용량이 2 l이니까 휘발유 65 l는 큰 생수 32.5병의 부피에 해당합니다. 질량은 어떨까요? 휘발유의 밀도\rho = 0.75 ~\mathrm{kg}/l 입니다. 그러므로 질량은 다음과 같습니다.

\tag{5}
\begin{align}
m &= 휘발유~밀도 \times 연료탱크용량 \\
&=0.75~ {\mathrm{kg} \over {l}} \times 65~ l \\
&=48.75 ~\mathrm{kg}
\end{align}

질량 48.75 \(\mathrm{kg}\)은 초등학교 6학년 아이의 체중과 비슷한 정도입니다. 따라서 평소 자동차에 연료를 가득 채우고 운행하면 연비가 나빠지게 되는 이유입니다.

2-9. 타이어 (Tire)

G80의 모델별 타이어 장착에 관한 내용입니다. G80은 18인치, 19인치, 20인치 타이어를 장착할 수 있습니다.

2-10. 공차중량 (Curb weight)

공차중량이란 ‘제작자동차 인증 및 검사 방법과 절차 등에 관한 규정’의 제2조에 정의되어 있습니다.

이에 따르면 “공차중량이란 자동차에 연료, 윤활유 및 냉각수를 최대용량까지 주입하고, 예비타이어와 표준 부품을 장착하며 50%이상 장착되는 선택사양 중 원동기의 동력을 사용하는 에어콘 동력핸들 등을 포함한 무게를 말한다. 다만, 경유 사용 자동차 중 ECE15 및 EUDC모드로 시험하는 자동차는 연료, 윤활유 및 냉각수를 최대용량까지 주입하고, 예비타이어, 표준공구를 장착한 상태에서 운전자 무게(75 kg)을 포함한 무게를 말한다”라고 표기되어 있습니다.

결국 공차 중량이란 자동차가 바로 주행이 가능한 상태에서 사람만 내려 측정된 무게의 개념으로 보시면 됩니다.

2-11. 등급 (Grade)

사양서에 따르면 가솔린2.5터보 모델은 4등급, 디젤2.2 모델은 구동방식에 따라 2와 3등급, 가솔린3.5터보 모델은 5등급이 부여되어 있습니다.

이 수치는 ‘자동차의 에너지소비효율 및 등급표시에 관한 규정’에 따라 도심연비와 고속도로주행 연비에 각각 55 %, 45 %의 가중치를 적용하여 산출된 복합연비를 기준으로 부여한 연비등급입니다. 배기량과 무관하게 복합연비가 높은 차량에 높은 등급(최고 1등급)을 부여하고 낮은 차량에는 낮은 등급(최저 5등급)을 부여합니다. 

자동차연비등급은 한국에너지공단에서 관리하고 있으며 복합연비에 따른 등급부여는 아래 기준을 따릅니다.

[그림 9] 자동차 등급 부여 제도 <이미지 출처: 한국에너지공단 자동차표시연비>
[그림 9] 자동차 등급 부여 제도 <이미지 출처: 한국에너지공단 자동차표시연비>

그러므로 가솔린2.5터보 모델에 AWD와 19인치 타이어를 장착한 경우 사양서에서와 같이 복합연비가 9.8 \mathrm{km}/l이므로 연비등급이 4등급이 되는 것입니다. 자동차 선택시 연비등급이 높은 차량을 구매하면 연료비 절약에 도움이 됩니다. 이때 주의할 것은 1등급에 가까울수록 높은 등급입니다.

2-12. 이산화탄소 CO2

\mathrm{CO_2}란 이산화탄소 기체를 뜻합니다. 한국에너지공단에서 표준연비 측정을 위해 모의주행할 때 자동차의 배기가스를 포집하여 측정한 수치로서 1 km 주행당 방출되는 \mathrm{CO_2}의 양을 말합니다. 단위는 g/km입니다. 이산화탄소는 지구온난화를 일으키는 물질로서 방출량이 적을수록 좋습니다.

이산화탄소의 연간 배출량을 추정해 볼까요? 사양서에 따르면 가솔린3.5터보 모델에 AWD와 20인치 타이어를 장착한 경우 \mathrm{CO_2} 배출량이 206 g/km입니다. 만약 이 자동차가 1년에 1,5000 km를 주행한다고 했을 때 연간 이산화탄소 배출량은 다음과 같습니다.

\tag{6}
\begin{align}
연간~\mathrm{CO_2}~배출량 &= \mathrm{km}당~ \mathrm{CO_2}~배출량 \times 연간~주행~거리 \\
&= 206~\mathrm{{g} \over {\mathrm{km}}} \times 15,000~\mathrm{km} \\
&=3,090,000~\mathrm{g} \\
&=3,090~\mathrm{kg} \\
&=3.090~\mathrm{ton} \\
\end{align}

연간 약 3톤이 넘는 정도의 이산화탄소가 공기중으로 배출되는 것입니다. 결국 우리가 자동차의 운행을 최소화하거나 대중교통을 보다 더 많이 이용한다면 온실가스 배출량 감축을 위한 노력에 크게 기여할 수 있습니다.

2-13. 도심 정부공인표준연비 (City fuel efficiency reported to the government)

도심 정부공인표준연비란 자동차가 도심지역을 주행하는 상황을 가정하여 도출한 연비값입니다.

단위는 km/l로서 연료 1 l로 움직일 수 있는 거리를 뜻합니다. 측정은 도로를 실제 주행하는 것이 아니라 시험실의 차대동력계에서 모의로 운행하여 값을 도출합니다. 모의 주행은 총 주행거리 17.85 km, 평균 주행 속도 34.1 km/h, 최고속도 91.2 km/h, 정지횟수 23회, 총 시험시간 2,477초 동안 이루어집니다.

사양서에 따르면 가솔린2.5터보 모델에 AWD와 19인치 타이어를 장착한 경우 8.7 km/l의 도심연비가 제시되어 있습니다. 이것은 2 l 큰 생수병 절반의 휘발유를 소모하여 8.7 km, 즉 12,429 걸음 정도의 거리만큼 이동할 수 있다는 뜻입니다.  8.7 km가 12,429 걸음에 대응하는 것은 한 걸음을 70 cm로 가정하고 계산하였습니다

\tag{7}
\begin{align}
8.7 \mathrm{km} &= 8.7 \mathrm{km} \times ({{1~걸음} \over {70~\mathrm{cm}}} \times   {{1000~\mathrm{m}}\over{1~\mathrm{km}}} \times {{100~\mathrm{cm}}\over{1~\mathrm{m}}} ) \\
& \approx 12,429~걸음
\end{align}

2-14. 고속도로 정부공인표준연비 (Highway fuel efficiency reported to the government)

고속도로 정부공인표준연비란 자동차가 고속도로를 주행하는 상황을 가정하여 도출한 연비값입니다. 단위는 km/l로서 연료 1 l로 움직일 수 있는 거리를 뜻합니다.

측정은 실제 주행하는 것이 아니라 시험실의 차대동력계에서 모의로 운행하여 값을 도출합니다. 모의 주행은 총 주행거리 16.4 km, 평균 주행 속도 78.2 km/h, 최고속도 96.5 km/h, 정지횟수 0회, 총 시험시간 765초 동안 이루어집니다.

사양서에 따르면 가솔린2.5터보 모델에 AWD와 19인치 타이어를 장착한 경우 11.6 km/l의 고속도로연비가 제시되어 있습니다. 

2-15. 복합 정부공인표준연비 (Combined fuel efficiency reported to the government)

복합 정부공인표준연비란 도심연비와 고속도로주행 연비에 각각 55 %, 45 %의 가중치를 적용하여 산출된 연비입니다.

사양서에 따르면 가솔린2.5터보 모델의 복합연비가 9.8 km\l로 제시되어 있는데 그 값은 아래의 수식으로 도출된 것입니다.

\tag{8}
\begin{align}
가솔린2.5터보~복합연비 &= {{1} \over { {{0.55}\over{도심연비}}+{{0.45}\over{고속도로연비}}}} \\
&= {{1} \over { {{0.55}\over{8.7~\mathrm{km}/{l}}}+{{0.45}\over{11.6~\mathrm{km}/{l}}}}} \\
&= {9.8~{{\mathrm{km}/{l}}}}
\end{align}

복합연비를 이용하여 대략적인 총 연간 유류비를 계산할 수 있습니다. 만약 자동차가 1년에 15,000 km를 주행하고 휘발유 단가를 리터당 1,500원으로 가정했을 때 연간 약 229만원이 유류비로 지출됩니다.

\tag{9}
\begin{align}
연간~유류비 &= {{총~연간~주행거리} \over {연비}} \times {연료단가} \\
&={{15,000~ \mathrm{km}}\over{9.8~\mathrm{km}/{l}}} \times 1,500~원/{l} \\
&={2,295,918~원}
\end{align}

지금까지 자동차 사양서 내용을 알아 보았습니다. 이제 자동차 사양서를 보면 훨씬 이해가 잘 될 거에요.

흥미롭고 도움이 되는 글이었나요? 리뷰를 부탁드립니다.
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