열역학 - Turbocharger와 Supercharger의 장단점과 작동원리

1. 터보차저의 작동원리

터보차저는 배기가스의 에너지를 활용하여 공기를 압축하는 장치로, 엔진의 성능을 향상시키기 위해 사용된다. 작동원리는 배기가스가 엔진 실린더를 통해 배출될 때 발생하는 고온의 배기가스가 터보차저의 터빈을 회전시키는 것으로 시작된다. 배기 가스는 터빈의 날개를 힘차게 돌리며, 이 회전력을 이용하여 터보차저 내부의 축에 연결된 압축기(컨프레셔)를 돌린다. 이 과정에서 공기는 대기압보다 높은 압력으로 압축되어 실린더 내부로 들어가게 된다. 즉, 공기 압축 과정이 핵심이며, 이것은 참고로 1 bar(10^5 Pa)의 대기압보다 2배 이상 압축된 공기를 엔진 내로 공급함으로써 연료와의 혼합비를 최적화하여 연소 효율을 높인다. 특히, 1000cc 엔진에 터보차저를 장착했을 때, 일반 자연흡기 엔진보다 35~40% 높은 출력을 이끌어내어 같은 배기량으로도 높은 성능을 보여줄 수 있다. 하지만 터보차저는 배기가스의 에너지를 이용하므로 엔진이 냉각되고 배기 배출이 증가하는 조건에서 효율이 달라질 수 있는데, 일반적으로 2xxx년 이후 출시된 차량의 경우 터보차저를 사용하는 차량이 연비 향상률이 약 15% 이상인 것으로 보고되어 있…