목차
엔진의 정의와 종류
내연기관의 원리
제트 엔진의 작동 방식
엔진과 관련된 용어
FAQ
엔진의 정의와 종류
우리가 일상생활에서 흔히 접하는 엔진은 다양한 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 기계 장치를 말합니다.
예를 들어, 위치 에너지, 열 에너지, 화학 에너지, 심지어는 원자력까지 동력원으로 활용될 수 있습니다.
특히 열 에너지를 기계적 일로 변환하는 열기관은 매우 중요하며, 그중에서도 연료를 엔진 내부에서 직접 연소시키는 내연기관이 가장 보편적으로 사용됩니다.
자동차에 사용되는 가솔린 엔진과 디젤 엔진이 대표적인 내연기관이죠.
하지만 로켓 엔진과 같이 연료를 연소시켜 추력을 얻는 반응 엔진 또한 엔진의 한 종류입니다.
출처 1과 2에서 알 수 있듯이, 엔진은 우리 생활과 산업 전반에 걸쳐 필수적인 역할을 수행하고 있습니다.
내연기관은 엔진 내부에서 연료가 연소되는 방식이고, 외연기관은 외부에서 연료를 연소시켜 동력을 얻는 방식입니다.
산업 혁명의 상징이었던 증기 기관이 대표적인 외연기관의 예시입니다.
내연기관의 원리
가장 흔하게 접하는 내연기관은 연료 연소를 통해 발생하는 열을 이용합니다.
연료가 연소실 안에서 폭발적으로 연소하면, 연소 가스가 급격히 팽창하면서 피스톤을 밀어내고, 이 움직임이 크랭크축을 회전시켜 최종적으로 기계적인 동력을 만들어냅니다.
가솔린 엔진의 경우, 전기 점화원을 사용하여 연료와 공기의 혼합기를 폭발시키는 4행정 사이클(흡기, 압축, 점화, 배기)을 거치며 작동합니다.
이는 출처 3에서 언급된 자동차 엔진의 기본적인 원리이기도 합니다.
제트 엔진의 작동 방식
제트 엔진은 내연기관의 한 종류이지만, 주로 항공기의 추진력을 만드는 데 사용됩니다.
제트 엔진은 연소열을 이용해 고속의 배기가스를 생성하며, 이 배기가스가 분출되면서 발생하는 반작용으로 추력을 얻습니다.
또한, 엔진 내부의 터빈 샤프트에서 발생하는 역학적 에너지는 항공기의 전기 및 유압 시스템에 동력을 공급하는 데 사용됩니다.
즉, 제트 엔진은 추력 생성과 시스템 동력 공급이라는 두 가지 중요한 역할을 동시에 수행합니다.
엔진과 관련된 용어
‘엔진(engine)’이라는 단어는 라틴어 ‘ingenium’에서 유래했으며, ‘교묘한’이라는 뜻을 가지고 있습니다.
산업 혁명 시대에는 증기 기관과 같이 새롭게 발명된 많은 기계 장치들이 ‘엔진’으로 불렸습니다.
흥미롭게도, 면화에서 씨를 분리하는 조면기의 ‘진(gin)’이라는 단어는 ‘엔진’의 줄임말이라고 합니다. 모터(motor) 역시 엔진과 유사하게 다른 형태의 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치를 의미하지만, 일반적으로 전기를 동력원으로 사용하는 경우가 많습니다.
출처 1에 따르면, 엔진은 위치 에너지, 열 에너지, 화학 에너지 등 다양한 에너지원을 기계적 에너지로 전환하는 기계입니다.
모든 화학 연료 열기관은 배기가스를 배출합니다.
가장 깨끗한 엔진은 물만 배출하며, 순수한 수소와 순수한 산소를 연소하는 로켓 엔진이 이에 해당합니다.
하지만 일반적인 공기 호흡 엔진의 경우, 수소와 공기 중 질소가 반응하여 소량의 질소 산화물(NOx)이 배출될 수 있습니다.
