친환경 자동차 속의 과학원리

EBS '다큐프라임-원더풀사이언스' 진화하는 자동차

방송 : 11월 20일(목) 밤 9시 50분 ~ 10시 40분

연출 : 김병수 PD (02-526-2753)

산업혁명이 인류에게 안겨준 획기적인 발명품, 자동차. 탄생 후 2세기에 걸쳐, 더 빠르게, 더 아름답게 자동차는 발전과 변신을 거듭하고 있다. EBS '원더풀 사이언스'는 기존 내연기관차의 기술변화와 현재 급격한 기술개발이 이뤄지고 있는 친환경 그린카를 중심으로 그 속에 숨겨진 과학원리를 알아본다.

1. 자동차의 과거와 현재.

지난 10월, 배기량 무제한, 350마력 이상의 무제한 급 레이스로, 세계적인 레이싱 자동차들이 성능을 겨루는 대회가 열렸다. 오로지 차의 속도와 힘만으로 판가름 나는 경주에서 국내 유일이자, 수제작 국산 레이싱 머신이 경쟁차들을 누르고 대회서 당당히 1위를 기록했다.  그것은 2만 여 개의 부품으로 만들어진 작은 공간속에서 수많은 과학적 원리가 하모니를 이뤄 만들어낸 과학의 결정체였다. 내연기관차가 발명된 지 100여년. 전자 제어장치와 연소기술 등 눈부신 발전을 거듭한 자동차! 하지만 가솔린으로 엔진을 돌리는 개념만은 변함이 없다.

자동차의 역사를 살펴보고 자동차 내연기관 엔진의 과학적 원리를 살펴본다. 

2. 공기역학, 자동차 성능 기준을 바꾸다!

1970년대 두 차례나 세계를 뒤흔든 석유파동은 자동차 성능의 기준을 완전히 뒤바꿔 놓았다. 그전 까지 보다 더 빨리를 목적으로 엔진개발 등이 이뤄졌다면 이제는 같은 양의 연료를 써서라도 얼마나 더 멀리 갈 수 있는지 등의 효율이 자동차의 성능을 가름하게 되었다. 자동차의 디자인에 에어로다이나믹스 즉 공기역학이 적용된 것이다.

베르누이의 정리를 이용한 공기역학이란 무엇이며, 공기역학이 자동차 성능에 어떠한 영향을 미쳤는지 알아본다.              

 

3. 타이어만 바꿔도 자동차연비를 줄일 수 있다!

극한의 성능을 끌어올려 달려야 하는 경주용 자동차에서 빠르고 정확한 코너링과 제동력을 위해 필수적인 것이 타이어다. 그리고 타이어는 자동차 연비에 결정적인 영향을 미친다. 공기역학이 65%, 자동차 내부장치가 15% 그리고 타이어가 20%로 자동차 연비를 결정하게 된다. 타이어의 종류를 살펴보고, 타이어가 어떻게 자동차 연비에 어떻게 영향을 미치는지 알아본다.

4. 친환경 시대, 자동차의 새로운 패러다임, 그린 카.

날로 치솟는 연료 가격과 뿐 아니라 심각해지는 환경오염과 지구온난화 역시 자동차 성능의 기준을 새롭게 바꾸고 있다. 자동차의 배기가스가 대기오염의 80%를 차지할 만큼, 환경과 자동차는 그동안 반대편에 서 있었다. 환경 혁명의 시대에서 요구되는 자동차의 패러다임, 적은 연료를 쓰지만, 더 빨리 더 오래 달리며, 배기가스는 줄이는 것. 그래서 떠오르는 친환경 시대의 자동차 그린 카가 주목받고 있다.

그린 카와 일반 자동차의 차이가 무엇인지 알아보고 과학적 원리를 엿본다.

5. 그린카의 향연

깨끗한 차를 원하는 사회적 요구와 고유가 시대에 대비한 미래형 자동차가 제시되고 있다. 우선, 1998년 세계 최초로 일본에서 개발된 후, 일반에 판매되고 있는 가솔린 엔진과 발전용 모터를 동시에 사용해 배기가스를 적게 배출하면서 높은 연비와 효율의 하이브리드 자동차(도요타의 프리우스)가 그린카의 현재를 제시하고 있다. 하이브리드 자동차 구조를 살펴보고 원리를 알아본다

최고속도 시속 200km, 248마력으로 미국 도심을 엔진 없이 질주하는 자동차를 만났다!  이 스포츠카는(테슬라의 로드스터) 가솔린을 사용하지 한번 충전으로 400km이상 주행할 수 있는 전기자동차다. 그린카의 미래를 제시하며 전기 자동차의 고정관념을 뒤집은 전기 스포츠카를 만나본다!

고유가 시대의 새로운 연료로 각광받고 있는 수소, 미래형 자동차의 키워드 또한 수소다.

수소를 연료로 하는 방식에는 크게 두가지가 있다. 먼저 기존 내연기관에 수소연료를 쓸 수 있게 만든 수소연료차(BMW의 하이드로젠7) 그리고 수소를 연료로 하여 전기를 만들어 움직이는 수소연료전지 자동차가 그것이다. 수소연료전지 자동차 탄소배출은 제로, 하지만 내연기관에 비해 연비효율은 2배, 꿈의 미래 자동차로 제시되고 있다. 엔진 역할을 하고 있는 수소연료전지가 무엇이며, 그 숨겨진 과학적 비밀을 밝혀본다. 환경과 과학의 결합 미래형 그린카를 만나보자.