컨버터
컨버터(converter)란 신호 또는 에너지의 모양을 바꾸는 장치이다. 신호변환의 경우, 전력분야에서는 교류와 직류간의 변환, 교류의 주파수 상호변환, 상수의 변환 등을 한다. 자동차에서 컨버터는 흔히 토크컨버터를 말하는데, 이는 유체를 사용하여 토크를 변환하여 동력을 전달하는 장치를 말한다.
개요
컨버터는 신호 또는 에너지의 모양을 바꾸는 장치로, 회로망 또는 변환기라고도 한다. 신호변환의 경우에는 흔히 트랜스듀서센서(transducer sensor)라고 하며, 전력분야에서는 교류와 직류간의 변환, 교류의 주파수 상호변환, 상수의 변환 등을 하는 장치를 말한다. 좁은 뜻으로는 교류 → 직류의 변환을 컨버터, 직류 → 교류의 변환을 인버터(inverter), 어느 주파수에서 다른 주파수로의 변환을 사이클로컨버터(cycloconverter)라고 하여 구별한다.[1] 이들 변환회로에는 사이리스터(thyristor) 등의 전력용 반도체를 사용하는 경우가 많다. 통신 ·고주파 분야에서는 어느 고주파 신호를 그보다 낮은 중간 주파수로 변환하는 부분을 컨버터라고 한다. 이 밖에 직류신호를 교류로 변환하는 단속기, 진공열전쌍을 써서 교류전류를 직류전압으로 변환하는 장치 등도 컨버터라고 한다.[2] 자동차에서 컨버터는 흔히 토크컨버터를 말하는데, 이는 유체를 사용하여 토크를 변환하여 동력을 전달하는 장치를 말한다. 엔진 측에 연결된 펌프와 변속기 측에 연결되는 터빈 및 힘을 강하게 하는 고정자와 오일로 구성된다. 터빈의 회전수가 낮으면 고정자(stator)가 고정되어 토크가 증가하나, 터빈 속도가 펌프 속도에 가까우면 고정자가 공전하여 단순히 유체 클러치로만 작동한다. 토크의 배율은 약 2.5 정도이다. 자동차, 선박 등에 응용하면 변속기어가 필요 없게 되며 시동 시 회전력도 크다.
종류
토크컨버터
토크컨버터(torque converter)란 자동변속기에서 일종의 클러치 역할을 하는 1차적 동력 전달 장치를 의미한다. 클러치는 내연기관에서 발생되는 동력을 변속기에 전달하는 역할을 하는 변속기의 핵심 부품이라고 할 수 있다. 조금 더 자세히 말해, 토크컨버터는 엔진과 유성기어(planetary gear) 사이에서 유체 동력을 전달하는 장치로 자동차의 주행 저항에 따라 자동적, 연속적으로 구동력을 변화시킬 수 있는 것이 특징이다. 토크컨버터가 회전을 전달하는 과정은 바람개비 모양으로 회전하는 오일을 생각하면 쉽게 이해가 가능한데, 먼저 가장 앞단에 있는 펌프·임펠러가 회전해 액체를 보낸다. 그러한 액체 흐름이 터빈·러너를 회전시키며, 케이스를 따라 반전된 액체가 터빈 러너를 돌리게 된다. 그리고 고정자를 따라 액체가 펌프 임펠러의 뒷면으로 돌아가게 된다. 마지막으로 액체가 흐르면 펌프 임펠러가 회전하게 되는 원리이다. 이 과정을 통해 케이스를 따라 흐르던 유체가 처음 위치로 돌아가고, 이 과정을 반복한다.[3]
관련 장치
자동변속기
토크컨버터는 종종 선풍기 2대에 비유하곤 한다. 켜진 선풍기와 꺼진 선풍기 두 대를 마주 보게 한 뒤 켜진 선풍기의 날개를 돌아가게 하면, 꺼진 선풍기의 날개도 덩달아 돌아가듯이 물리적으로 맞닿지 않아도 힘이 전달될 수 있음을 말한다. 토크컨버터는 오일을 동력원으로 하기 때문에 부드러운 주행 성능을 좌우한다. 단, 이 오일은 마찰재 역할까지 하므로 관리에 각별히 신경써야 한다. 오일의 상태가 나빠지거나 토크컨버터에 이상이 생길 시 가속과 연비에 좋지 않은 영향을 줄 수 있기 때문이다.[3]
무단변속기
무단변속기(CVT : Continuously Variable Transmission)는 벨트의 물리적인 움직임을 이용해 변속을 꾀한다. 엔진의 구동력을 받아들이는 구동 풀리와 바퀴로 구동력을 전달하는 피동 풀리가 있고, 이 두 개의 풀리가 벨트로 연결되어 있다. 이는 간격에 따라 왔다 갔다 하며 기어비가 바뀌는 원리를 이용하는 방식으로, 기어비가 자유롭게 변할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 무단변속기는 부드럽고 연속적인 변속이 특징이기에, 변속시점에 변속이 된다는 특별한 느낌을 받기 어렵다. 이는 기존 토크컨버터가 익숙했던 사용자들이 불편하게 느끼는 점 중 하나인데. 이러한 이유로 국내에서는 무단변속기보다는 토크컨버터식을 주로 이용하고 있지만, 일각에서는 무단변속기의 품질 개선이 꾸준히 이루어지고 있어 나름의 시장을 확보하고 있기도 하다.[3]
듀얼클러치 변속기
듀얼클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)는 이름에서 알 수 있듯 두 개의 클러치를 갖는 자동변속기를 말한다. 이는 수동변속기를 자동화 시킨 것으로, 수동과 자동의 장점을 동시에 갖추고 있는 것이 특징인데. 두 개의 클러치가 맞물리며 매끄럽게 변속이 가능하다. 예를 들어 클러치가 하나일 경우, 2단 기어를 놓았을 때 기어가 2단에만 물려 있지만, 듀얼클러치는 2단의 위 아래인 1단과 3단도 함께 대기해 더 부드럽게 넘어갈 수 있다. 동일한 이유로 빠른 변속이 가능하다는 것도 큰 장점이다. 하지만, 순간적으로 토크를 증대시켜 출발이 용이한 토크컨버터식에 비해 듀얼 클러치는 비교적 출발이 쉽지 않고, 클러치 컨트롤도 더욱 세밀하게 이뤄져야 한다. 도로가 좁고 신호가 많은 대한민국 도심 운전에선 발진과 감속이 계속해서 반복되는데, 이때 컨트롤이 제대로 이뤄지지 않는다면 매끄럽지 못한 주행이 될 수 있다. 참고로 듀얼클러치는 유럽시장에서 적극 이용하고 있다. 그 이유는 수동변속기가 익숙한 유럽 시장에서 듀얼 클러치가 효율성 면이나, 변속 시 느낌 등이 수동변속기와 비슷하기 때문이다. 따라서 대부분의 유럽 자동차 메이커들은 듀얼클러치를 활용하고 있다.[3]
각주
- ↑ 〈변환기 (converter, transducer, 變換器)〉, 《국방과학기술용어사전》
- ↑ 〈컨버터 (converter)〉, 《두산백과》
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 한국타이어, 〈토크컨버터부터 듀얼클러치까지! 알아두면 유용한 자동차 상식 : 자동변속기〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-21
참고자료
- 〈컨버터 (converter)〉, 《두산백과》
- 〈변환기 (converter, transducer, 變換器)〉, 《국방과학기술용어사전》
- 한국타이어, 〈토크컨버터부터 듀얼클러치까지! 알아두면 유용한 자동차 상식 : 자동변속기〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-21
같이 보기
