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1. 개요
내연기관차(內燃機關車 / Internal Combustion Engine Vehicle)는 내연기관을 장착하여 주행하는 차로, 19세기 처음 등장한 이후 2024년 현재에 이르기까지 운용되고 있는 자동차 가운데 절대 다수를 차지하고 있는 유형이다.2. 역사
의외로 외연 기관차뿐만 아니라 전기자동차보다도 발명 시기가 더욱 늦다. 최초의 외연기관차인 조제프 퀴뇨의 증기 자동차는 1769년, 프랑스 발명가 귀스타브 트루베가 최초로 시연한 영구 사용 가능한 충전식 전기차는 1881년 등장하였으나 최초의 내연기관차는 1885년에야 등장했기 때문이다.
하지만 첫 등장 이후 빠르게 상용화 되어 20세기부터는 자동차 하면 내연기관차가 가장 먼저 떠오를 정도로 자동차 업계의 헤게모니를 장악하였다.
판세가 다시 바뀌게 된 것은 21세기, 테슬라가 모델 S를 기점으로 전기차의 시대가 개막함을 알리면서 입지가 조금씩 좁아지고 있다.
2023년 현재 내연기관차 중심으로 돌아가는 자동차 시장이 언제 전기차 등 저공해 차량 중심으로 바뀌게 될지는 알 수 없으나 최근 관련 업계에서는 중첩기간을 15년~20년 정도로 파악하고 있는 듯하다. #
이에 따라 화려한 20세기를 뒤로하고 21세기 초반에 전기차로 완전히 권력을 넘겨주게 될지, 중첩기간이 예상보다 연장되어 21세기 중반 이후까지도 내연기관차량이 명맥을 잇게 될지 귀추가 주목되고 있다.
3. 구조
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그런 점에서 수리가 비교적 간단하고 들어가는 부품이 상당히 적은 전기차와 대조적이다.
내연기관차를 잘 만드는 국가는 대부분 경제, 정치, 사회, 과학 기술 등이 고도로 발전한 선진국들이 많으며 내연기관차의 엔진을 자체 개발하는 국가도 손꼽힐 만큼 적다.
내연기관차를 제작하는 유명 브랜드 자동차 회사의 경우 대개 소수의 국가에만 존재한다. 즉 내연기관차를 독자적으로 설계/제작할 만한 기술력과 산업계 저변을 갖춘 국가는 미국을 제외하면 유럽에서도 영국/독일/이탈리아/프랑스/스웨덴 등의 서유럽과 북유럽의 소수 국가뿐이며, 그 외 아시아에선 한국과 일본 뿐이다. 중국과 러시아, 인도는 만들 줄 알아도 이들 국가로부터 중요 부품/기술을 다수 수입하거나, 지체적으로는 한두세대 전의 기술을 활용하는 등 국제 시장에서 이들 국가들과 경쟁하기엔 한계가 있다. 이들 국가는 이런 노하우 탓에 그 외의 전통적인 자동차 관련 상품이나 화학공업 쪽, 이를테면 타이어 등의 분야에서도 강세를 보인다.
현재 이용되는 표준적인 가솔린/ 디젤식 자동차의 경우 크게 아래와 같이 구성된다. 자세한 내용은 자동차/부품 항목과 섀시 항목을 참고할 것.
3.1. 차체
차체(Body): 자동차의 겉면, 탑승석, 뼈대 등등 실제 자동차를 작동하는 기계부가 아닌 모든 부분을 말한다.- 메인 차체: 자동차 차체의 골격을 말한다. 차에서 발생하는 진동, 충격, 무게 등등을 모두 버텨내는 부분이다.
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차체 외장
자동차의 겉면으로 우리가 자동차 하면 생각나는 생김새가 모두 차체 외장이다. 물체의 생김새에 따라 공기 속에서의 움직임도 달라지므로 당연히 자동차가 움직일 때의 유체역학의 영향을 고려해야만 하는 부분이다.
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차체 내장
사람이나 화물이 탑승하여 자동차를 조작, 거주하는 곳이므로 우리가 앉는 공간이다. 사용자 경험, 탑승감, 편의 시설, 안전 장치 등이 바로 이 부분에서 중요해진다.
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엔진룸
엔진이 설치된 공간. 내연기관 추진방식을 채택한 자동차에만 존재하는 공간이다. 우리나라 승용차는 모두 캐빈(탑승실) 앞에 위치하지만, 차량의 후방이나 중앙에 위치하는 경우도 있다. 엔진룸은 반폐쇄/반개방의 특이한 공간으로, 효과적인 냉각을 위해 전방과 하부가 외부에 반개방되어 있으며 상부는 보닛(후드)으로, 후방은 차체로 가려져 있다. 특히 보닛(후드)은 엔진을 빗물 등으로부터 보호하는 중요 부분이다. 옛날 자동차들은 파워플랜트가 완전 기계식이라( 카뷰레이터 참조) 물청소를 해도 문제 없었지만, 오늘날의 자동차는 전기 및 전자 부품이 많이 들어있어 엔진에 물을 뿌리면 안 된다.
3.2. 섀시
섀시(Chassis): 내연기관차의 실제 작동을 맡는 기계 구동부다.-
엔진(Engine)
말 그대로 내연기관차의 동력원으로, 연료를 태워 열에너지를 운동에너지로 바꾸는 장치다. 주로 한 피스톤 엔진에서 실린더가 한 번의 회전(Cycle)에 흡입 >압축>폭발>배기의 4단계를 거치는(4행정 1사이클) 4행정 기관의 형태가 대부분으로, 3기통이다, 4기통이다 하는 말은 바로 이 실린더의 개수가 3개다, 4개다 라는 말이다. 흔히 말하는 마력(horsepower)가 바로 엔진의 성능에 따라 결정되는 단위이다. 또, 토크(Torque)는 대강 말해서 한 번의 회전에 뿜어내는 힘의 크기를 말하고[1] RPM은 1분에 실린더가 회전하는 사이클의 수를 의미하는데, 마력은 바로 ( 토크) x ( RPM)에 비례하는 물리량이다.
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동력전달장치(Power Train)
엔진에서 얻은 운동에너지를 바퀴에 전달하는 장치이다. 보통 엔진의 위치와 실제로 구동되는 바퀴의 위치에 따라서 분류를 하는데, 크게 엔진이 앞에 있고 움직이는 바퀴도 앞바퀴인 FF 방식, 엔진은 앞이고 움직이는 건 뒷바퀴인 FR 방식, 엔진도 구동부도 뒤인 RR 방식,이모든 바퀴를 따로 움직이는 4WD 방식, 엔진이 가운데에 있고 뒷바퀴를 움직이는 MR 방식 등이 있다.
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조향장치(Steering)
자동차가 방향 전환을 할 수 있게 만드는 장치로, 운전자가 자동차 운전대를 움직여 방향을 조정할 때 작동하는 바로 그 장치다. 현대의 자동차는 거의 전부 앞바퀴를 움직여 방향을 바꾸는 애커맨식 조향장치(Ackerman Steering Geometry)[2]를 사용하지만, 지게차 같이 주로 후륜 조향 방식을 사용하는 경우도 있으며 몇몇 최신 차량들은 4륜 조향 기술을 차용하고 있다.
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현가장치(Suspension)
자동차에서 나오는 충격을 줄여 주는 장치로, 차축과 프레임/차체 사이에 연결되어 스프링으로 감속을 하는 방식으로 구성되어 있다.
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제동장치(Brake)
브레이크. 자동차가 감속을 할 수 있게 하는 장치이다.
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바퀴(Wheel)/
타이어(Tyre)
말 그대로 자동차의 바퀴. 간혹 주행장치라고 하는 경우도 있다.
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뼈대(Frame)
섀시의 골격에 해당하는 부분이다. 차체와 섀시를 이어주는 역할을 하는데, 최근 자동차 중에선 모노코크 프레임이라는 차체와 하나가 된 형태의 프레임도 흔하게 볼 수 있다.
4. 정비
내연기관차는 비교적 잦은 정비를 요구한다. 이에 따라 정비를 위해 카센터가 필요해왔다. 내연기관차 정비 영역에서 가장 일거리가 많은 부분은 엔진룸과 변속기 등으로 꾸준한 관리와 정비가 필요하다.5. 연료 공급
전기차 충전소에서 전력을 공급받는 전기차와는 달리, 내연기관차는 주유소에서 동력을 공급받는다. 주유소에서 전기차 충전도 가능한 종합 에너지 스테이션도 간혹 존재하는데 한국에서는 2022년 금천구 SK박미주유소에 전국 최초로 생겨났다. #
6. 엔진음
따로 엔진음을 삽입해야하는 전기차와 달리 내연기관차는 자연스럽게 엔진음이 나온다.자동차를 놀이수단으로 취급하는 사람들은 배기음을 매우 중요하게 생각한다. 예시로 포르쉐 718 박스터와 718 카이맨이 기존에 사용하던 6기통 엔진 대신 4기통 엔진을 기본형~GTS까지 사용하는데, 성능은 이전세대와 비교조차 불가능할 정도로 향상되었으나, 터보차저와 4기통 때문에 소리가 죽었다며 싫어하는 사람도 상당수.
7. 규제
내연기관차는 온실가스 및 유해물질 배출 등의 이유로 환경 문제가 나날이 부각되는 국제 사회에서 환경오염의 주범으로 지적되고 있다.1970년 미국은 대기오염 방지를 위한 소위 머스키법(Muskie Act)을 발효하였다. 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 5, 6년 내에 10분의 1로 줄이도록 명령했다. 1955년 대기 오염 방지법(Air Pollution Control Act), 1963년 청정 공기법(Clean Air Act), 1967년 대기 질법(Air Quality Act)로 확장된것이다.
2050년 전 세계가 내연기관 자동차를 퇴출하기로 결정된 상태이며 유럽연합(EU)은 2035년부터 휘발유, 경유 등을 연료로 쓰는 내연기관 신차의 판매를 아예 금지하였다. # 하지만 예외적으로 독일의 요구로 인하여 합성연료 신차 판매는 허용될 것으로 합의되었다. # 캘리포니아는 2035년까지 모든 신차의 80%가 전기 차량이어야 하고 플러그인 하이브리드 전기 차량은 20%를 넘지 않아야 한다는 규정을 채택했다. #
미국에서는 연비 기준이 2025년형 갤런당 54.5마일(ℓ당 23.3㎞)이고, 2026년형에는 갤런당 55마일(ℓ당 23.4㎞)로 확정됐다. # CAFE 기준을 준수하지 못할 경우 과징금을 물게 된다. # 캘리포니아는 더 엄격한 LEV4을 적용한다.
유럽에서는 현재 연평균 CO₂ 배출량 목표치 95g/km를 기준으로 초과 시마다 모든 신규 차량에 1g/km 당 95유로의 과징금을 부과하고 있으나 기준을 5년 주기로 강화하여 2025년에는 81g/km, 2030년에는 57g/km 초과 시 과징금을 부과할 계획이다. #
영국에서는 2035년까지 매년 판매돼야 하는 무공해 자동차(ZEV) 의무 비율을 확정했고 벌금도 있다. #
일본에서는 2035년부터 신차 100% 전동화를 추진한다. #
한국에서는 전기차 목표 미달성 제조사에 대당 최대 300만원 벌금성 기여금이 부과된다. '尹 공약' 유로7 조기 도입한다.