게이지의 종류와 사용방법

카테고리 없음|2007. 2. 22. 13:16
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차량의 상태 파악을 위해 필요한 게이지(Gauge)에 대한 일반 정보입니다

항상 극한 상황에서 운행되는 레이싱카 만큼은 아니지만 스트리트 튜닝카도 튜너나 운전자 모두 차량의 정확한 상태를 알 수 있어야만 차량이 최적의 성능을 낼 수 있도록 관리할 수 있다. 각종 정보를 알려주는 본래 기능에 더불어 차량의 실내를 꾸미는데도 큰 역할을 하는 튜닝 게이지에 대해 간단하게 알아보도록 하겠습니다.

[게이지(Gauge)]
일부 스포츠 모델이나 고성능 차량을 제외하고는 양산차량의 경우 최소한의 게이지 만을 장착하고 있는 경우가 대부분이다. 스피드미터, 타코미터, 연료 게이지, 수온 게이지 등이 기본적으로 제공되고 관리가 필요한 전압, 유압 등은 경고기능 만을 제공하는 경우가 많다. 경차, 소형차 기본모델의 경우는 타코미터가 없는 경우도 있다. 차량은 각 부분이 최상의 상태를 유지해야 제 성능을 낼 수 있기 때문에 각종 게이지를 이용해 상태를 확인하는 것은 매우 중요하다. 특히, 차량의 성능이 높아질수록 게이지의 필요성은 더욱 커지게 마련으로 튜닝을 한다면 필요한 각종 게이지를 장착하는 것은 기본이라고 할 수 있다.

게이지는 정보의 파악이 제일 중요한 기능이기 때문에 정확하고 빠르게 운전자에게 정보를 줄 수 있는 게이지가 가장 좋은 게이지라고 말할 수 있다. 게이지를 올바르게 선택하고 장착, 사용하기 위해서는 장착하려는 게이지의 종류와 그 필요성, 사용방법 등을 우선적으로 알아두어야 한다. 장착할 때는 올바른 위치를 선정해 센서를 장착해야하며 장착으로 인한 성능저하나 작동유 누설 등 문제점이 없도록 해야 한다. 또한 운전 중에도 빠르고 정확하게 정보를 파악할 수 있게 하기 위해서 실내의 장착위치와 순서도 신중하게 결정해야할 뿐만 아니라 미적인 감각을 살려 실내의 다른 부분들과 어울리도록 마무리하는 것도 필요하다.

[게이지의 분류]
게이지는 표시방식에 따라 디지털 게이지와 아날로그 게이지로 나눌 수 있으며, 계측 방식에 따라서는 기계식게이지와 전자식게이지로 나눌수 있다

디지털 게이지는 액정 패널 등을 이용해 측정수치를 정확한 숫자로 표시하는 게이지를 말한다. 정보가 수치로 표시되기 때문에 각 시점에서의 정확한 수치를 알 수 있는 장점을 가지고 있다.

아날로그 게이지는 일반적인 바늘로 수치를 표시하는 게이지로 정확한 수치를 파악하기는 힘들지만 대략의 위치로도 빠르게 상태를 파악할 수 있으며 바늘의 움직임에 따라 수치의 변화속도, 진폭 등을 알 수 있어 활용도가 높다.

사용자 삽입 이미지

아날로그게이지 / 디지털게이지



[게이지 측정 방식의 분류]
기계식 게이지는 측정부에서 입력되는 압력, 온도 등이 게이지 내부까지 전달되어 물리적인 변화에 따라 수치를 표시하는 방식이다. 따라서 측정 위치에서 게이지까지 압력과 온도 등을 전달하는 케이블 연결이 매우 중요하다. 전자식에 비해 장착이 까다롭지만 작동하는데 전기를 사용하지 않기 때문에 엔진이 멈추었을 때도 작동하는 장점이 있다.

전자식 게이지는 센서에서의 측정되는 압력, 온도 정보를 전기신호로 변환 받아 표시하는 방식의 게이지다. 센서에서 게이지까지 전선으로 연결되기 때문에 장착이 간단하고 장착 위치도 자유롭다. 또한 동일차량의 다른 위치나 다른 차량에 이동시켜 장착할 수 있는 장점이 있다. 전자식 게이지 중에는 디지털 신호처리에 의해 스텝모터로 바늘을 표시하는 제품도 있으며 내부회로나 별도 컨트롤러를 이용해 최대수치 기억(peak hold), 경고(warning) 등 부가기능을 제공하는 제품도 있다. 기계식이나 전자식 각기 장단점을 가지고 있지만 정확도에 있어서는 큰 차이를 보이지 않는다.



[게이지의 활용]
게이지는 기본적으로 필요한 차량속도, 엔진회전수를 비롯해 차량에서 사용되는 각 유체의 온도, 압력 등을 파악하는데 사용된다. 일반적으로 냉각수 온도, 엔진오일 온도, 엔진오일 압력, 흡기 진공압, 과급(boost) 압력, 블로워(blower) 압력, 흡기 온도, 배기 온도, 트랜스미션오일 온도, 실린더 헤드 온도, 브레이크 압력, Nitrous 압력, 연료 압력, 연료량, 전압, 전류, 공연비 측정에 사용된다. 그 외에도 실내온도, 실외온도, 엔진룸 온도, 터빈 회전수, 디퍼런셜 오일 온도, 브레이크 온도 등등 차량 곳곳의 다양한 정보를 파악하는데 사용되며 더 나가서는 측정치의 기록과 분석 등 종합적으로 차량을 관리할 수 있도록 하는데 까지 사용되고 있다.


[게이지의 종류]

게이지를 통해서 얻는 정보를 통해 운전자는 운전 중에 차량이 최적의 성능을 유지할 수 있도록 할 수 있고 또한 정비와 튜닝에 응용할 수 있다. 일반적으로 많이 사용되는 몇 가지 게이지에 관한 내용을 모았다.


타코미터(Tachometer)
엔진의 분당 회전수(rpm)을 알려주는 게이지로 양산차량에도 거의 모두 기본으로 장착되어 있으나 스포츠 주행을 즐길 경우 좀더 빠르고 정확하게 엔진 회전수를 확인할 수 있도록 추가 장착하는 것이 보통이다. 특히, 고회전 영역에서의 시인성을 높이고 정확한 회전수에서 변속하는데 활용한다. 또한 튜닝카의 경우 레이싱카와 같은 분위기를 낼 수 있는 인테리어적인 효과도 매우 크다.

제품별로 정확한 회전수를 표시하는 기본기능 외에 설정해 놓은 회전수에서 점등되어 변속시기를 알려주는 기능, 최대 회전수 기억 기능, 과회전 경고 기능, 회전수 변화, 변속 데이터 기억 기능 등 다양한 추가 기능을 갖춘 제품도 있다. 변속 시기를 알려주는 시프트 라이트와 함께 사용하는 것이 보통이다.

타코미터는 점화 신호를 이용해 회전수를 계산하기 때문에 엔진 기통수에 맞도록 세팅해 주어야 한다.(보통 실렉트 스위치나 전선을 단락하는 방식으로 되어있다.) 그리고 일반적으로 점화코일의 (-)단자에 연결해 사용한다. GM, HEI, MSD 등의 전자식 점화 시스템은 별도의 회전 신호 단자에 연결하며 차량과 점화 시스템에 따라 ECU 타코미터 신호, 이그나이터, 마그네토 프라이머리 터미널 등 연결위치가 달라진다.

진공(Vacuum) 게이지
서지탱크의 흡기 압력을 표시하는 게이지로 흡기 상태의 파악을 통해 엔진이 정상적으로 작동되는지 알 수 있으며 최적의 상태로 엔진을 조작 할 수 있도록 해준다. 카뷰레터 엔진의 경우 카뷰레터 세팅에 기본적으로 사용되며 연료분사 엔진에서도 정비, 튜닝에 활용도가 높다. 운전자에게는 효율적인 공연비를 보이는 진공압 25~50cmHg 범위를 유지하는 경제적인 운전을 할 수 있도록 도움을 준다.

일반적으로 공회전시 40~60cmHg 범위에서 바늘이 움직이지 않고 안정되면 정상적으로 작동되는 것으로 엔진의 상태가 양호함을 알 수 있다. 가속패달을 갑자기 밟으면 대기압인 0을 가르키게 되는데 그 후에 가속패달을 떼었을 때 55cmHg 이상을 표시하는 것이 정상 상태이며 이때의 수치가 높을수록 엔진 상태가 양호한 것이다. 하지만 하이캠을 적용하고 오버랩이 크게 세팅되어 있거나 트윈 카뷰레터 장착차량의 경우는 기본적으로 낮은 수치를 보이며 튜닝의 정도에 따라 다른 수치를 보이게 된다. 공회전시 진공압이 너무 낮거나 바늘이 불안정한 경우는 점화계통, 연료계통의 고장, 흡기 밸브, 피스톤 링에서의 혼합기 누설이 원인이기 때문에 엔진 점검이 필요하다.

일반적으로 서지탱크와 연료 압력 레귤레이터 사이, 또는 공조장치 사이에 T자 연결관을 이용해 연결한다. 연결한 이후 진공압이 누설되면 ECU에 올바른 정보가 전달되지 않아 공회전 속도에 영향을 주는 등 성능 저하가 있을 수 있기 때문에 주의해야 한다. 또한 브레이크 배력기로 가는 진공라인에 연결해서는 안된다.

유압(Oil pressure) 게이지
엔진오일은 일반적으로 저속 주행시 1~2kg/cm2, 고속 주행시 2~3kg/cm2의 압력으로 엔진 내를 순환한다. 엔진오일이 원활하게 순환해야만 윤활과 냉각 성능을 유지할 수 있어 튜닝 엔진의 경우는 압력을 올리기도 하며 언제나 일정압력 이상을 유지하는 것이 매우 중요하다. 양산차량에 장착되어 있는 오일 압력 스위치는 유압이 0.3~0.4kg/cm2 부근에서 작동되어 오일 경고등이 점등되기 때문에 고속 도로의 주행이나, 고회전을 사용하는 스포츠 주행의 경우, 경고등이 점등되었을 때는 이미 엔진의 각 부분에 유막이 없어져 최악의 경우 엔진이 눌어붙게 되는 경우가 발생하기도 한다. 유압 게이지로 평소 주행시 엔진오일의 압력을 모니터링 하면 만일의 엔진 트러블을 방지할 수 있다.

유압 센서는 기존의 오일 압력 스위치 자리나 오일 블록 등 오일 펌프에서 나오는 유압을 측정할 수 있는 위치에 장착하는 것이 보통이다.

유온(Oil temperature) 게이지
엔진 오일은 온도에 따라 점도가 변하기 때문에 윤활, 냉각 능력을 유지하기 위해서는 적정온도를 유지하는 것이 중요하다. 고회전 사용이 많고 고열을 발생하는 튜닝 엔진의 경우 오일쿨러를 장착하는 등 엔진오일의 온도 유지에 많은 신경을 써야 한다. 유온이 80~100℃ 범위를 지시하면 정상이며 일반 주행시 120℃를 넘는 경우에는 윤활계통, 냉각계통의 문제가 발생한 것으로 주행을 멈추고 엔진을 점검해야 한다. 스포츠 주행 중에 120℃에 가깝게 유온이 상승할 경우에도 과열되고 있음을 나타내는 것으로 계속적으로 유온을 모니터링 해야 한다.

차종, 엔진오일의 종류, 튜닝의 정도에 따라 기준 온도가 다르므로 차량이 최적의 상태를 유지하는 엔진오일 온도를 파악하고 관리해야 한다.

유온 센서는 일반적으로 오일팬이나 오일블록 등에 장착하며 드래인 볼트에 유온 센서를 장착할 수 있는 어댑터를 이용하는 경우도 있다.

수온(Water temperature) 게이지
양산 차량에도 기본적인 수온 게이지가 장착되어있지만 정확한 온도를 표시하지는 않기 때문에 튜닝카의 경우 별도로 장착하는 경우가 많다. 스포츠 주행이 많은 경우 엔진 과열 상태를 미리 알 수 있도록 세심하게 관리하여야 한다. 일반적으로 80~95℃를 유지하는 것이 정상이다. 냉각수로에 T자 연결관을 이용하여 장착하는 것이 보통이며 전자식 센서의 경우는 기존 센서 위치에 어댑터를 설치해 장착할 수도 있다.

전압(Voltage) 게이지
전압을 측정하는 게이지로 배터리, 발전기의 상태를 파악해 관리하는데 도움이 된다. 12V 차량은 시동시 9~10V 정도로 전압강하가 될 때를 제외하고 반드시 10.5~16.4V(보통 12V)를 유지해야만 한다. 엔진 정지상태에서 전기 장치를 사용할 때 충전이 가능한 최저전압(방전 종지 전압)인 10.5V 이하로 전압이 떨어지면 충전이 불가능하기 때문에 11V 정도로 전압이 낮아지면 시동을 걸고 충전을 해야한다. 운행 시에는 13~14V가 정상상태이며 지속적으로 13V 이하로 전압이 떨어지면 발전기의 점검이 필요하며 12V 이하라면 발전이 되지 않는 상태로 정비가 필요하다.

보통 배터리(+) 단자에 바로 연결하거나 시가잭, 미등에 연결해 전압을 측정한다. 배터리 단자에 직접 연결하면 비교적 정확한 전압을 측정할 수 있으나 시동을 끈 상태에서도 전압 측정이 되기 때문에 약간의 전기가 소비되며 시가잭, 미등에 연결하면 불필요한 전기소비는 없지만 노후된 차량의 경우 약 2V까지의 전압강하로 정확한 전압을 측정할 수 없는 단점이 있다.

공연비(Air/Fuel Ratio) 게이지
정확한 공연비가 유지되어야 높은 출력과 최상의 연비를 얻을 수 있으며, 배기가스 오염물질 방출량을 최소화할 수 있다. 또한 희박한 공연비 상태로 운행이 계속될 경우 엔진 손상의 위험성이 있기 때문에 공연비의 확인이 필요하다. 또한 공연비 게이지와 스파크 플러그 상태의 파악으로 현재 차량 세팅이 올바른지 알 수도 있다.

ECU 리매핑 시에는 와이드 레인지 산소 센서를 이용해 정확한 수치를 알려주는 공연비 게이지가 사용되지만 차량 내부에 일반적으로 장착하는 공연비 게이지는 차량에 기본적으로 장착되어 있는 산소센서를 응용해 공연비가 농후한지 희박한지 만을 알려주는 기능을 한다. 산소센서는 배기 가스에 남아있는 산소를 감지해 0~1V의 전압을 출력하는데 ECU는 신호가 0.45V를 넘으면 연료를 더 분사량을 줄이고 0.45V 이하면 연료분사량을 늘리게 되는 동작을 반복하게 된다. 공연비 게이지는 산소센서 전압에 따라 LED로 공연비 상태를 표시하게 되는데 이론 공연비인 14.7:1 일 때 STOICH(stoichometric A/F ratio) 영역을 표시하게 되며 공연비에 따라 LEAN(희박), RICH(농후) 상태 영역을 표시한다. 연료량의 보정이 계속적으로 이루어지기 때문에 산소 센서의 출력 또한 계속 변화하게 되어 게이지의 공연비 표시도 계속적으로 변화하는 것이 정상이다. 또한 풀 스로틀 시에는 ECU에서 출력향상을 위해 강제적으로 연료량을 늘리기 때문에 계속적으로 RICH 영역을 표시하게 된다. 감속시에도 배기오염 물질 감소를 위해 연료량을 극단적으로 줄이기 때문에 공연비 게이지는 아무것도 표시하지 않는데 이는 표시영역을 넘어섰기 때문으로 정상적인 작동이다.

배기온(Exhaust temperature) 게이지
배기온도 게이지는 얼마나 엔진이 과도한 상태에서 사용되는지를 알려주는 역할을 한다. 특히, 터보차저가 장착된 엔진의 경우 배기온도는 엔진과 터빈의 위험성을 알려주는 중요한 지표가 된다. 흡기에 비해 연료량이 부족해 혼합기가 희박해지면 배기 온도가 상승하게 되기 때문에 배기온도 파악은 엔진 상태 파악에 필요한 요소이다. 고속 주행 중에 혼합기가 최적의 상태를 유지하지 않으면 배기온도가 기준치 이상으로 상승해 터빈이나 배기밸브 등 주변 장치가 열로 인해서 녹거나 손상될 수 있다.

최적의 배기온도는 차량과 튜닝 상태에 따라 다르지만 NA 엔진의 경우 적정 공연비에서 700~750℃ 정도이며 850~900℃까지 상승하는 경우는 혼합기가 희박함을 나타낸다. 터보 엔진의 경우는 고부하시 터빈 이전에서 900℃, 터빈 이후에서 800℃ 정도의 배기온이 정상상태이며 그 이상으로 상승할 경우 주의가 필요하다. 배기온 게이지의 수치가 정상 상태에서 급격하게 변화하면 인젝터에서 제대로 연료분사가 되지 않거나 다른 연료계통, 터빈, 점화시기 등에 문제가 발생한 것으로 점검과 정비가 필요하다.

써모커플(thermocouple) 센서를 이용한 고온 측정용 온도계(pyrometer)를 사용하는데 배기 매니폴드의 접합부 등 배기 파이프에 센서를 장착하는 것이 보통이다.

부스트(Boost) 게이지
터보차저와 같은 과급기 장착차량의 과급압력을 표시하는 게이지. 가속패달을 밟아 엔진 회전수가 올라가고 터빈이 작동함에 따라 변화하는 부스트 압력을 표시하게 된다. 가속시 설정 부스트 압력을 표시하면 정상 작동되는 것이다. 사용 중 설정 부스트압을 표시하지 않으면 엔진에 문제가 생긴 것으로 터보 시스템을 비롯한 엔진의 점검, 정비가 필요하게 된다. 부스트 설정을 바꾸거나 터빈 세팅을 다시 할 경우에도 활용된다.

서지탱크와 연료 압력 레귤레터 사이에 연결해 서지탱크 내의 압력을 측정하며 진공압부터 표시되도록 한 게이지도 있다.
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