목차
엔진의 정의
내연기관과 외연기관
엔진의 종류
제트 엔진의 원리
FAQ
엔진의 정의
엔진, 혹은 원동기라고도 불리는 이 장치는 다양한 형태의 에너지를 우리에게 유용한 기계적 에너지로 전환하는 핵심적인 기계 장치입니다.
우리가 사용하는 에너지원에는 위치 에너지, 열 에너지, 화학 에너지, 그리고 핵 에너지 등 매우 다양합니다.
이러한 에너지 전환 과정에서 종종 열이 발생하기 때문에, 열을 일로 바꾸는 열기관은 특히 중요한 역할을 합니다.
이는 엔진 내부에서 연료가 연소되기 때문입니다.
내연기관과 외연기관
엔진은 크게 두 가지 방식으로 나눌 수 있습니다.
첫째는 엔진 내부에서 연료를 연소시켜 직접 동력을 얻는 내연기관입니다.
자동차에 널리 사용되는 왕복 엔진이 대표적인 예이며, 로켓 엔진이나 제트 엔진 역시 내연기관에 속합니다.
둘째는 엔진 외부에서 연료를 연소시킨 후, 그 열을 이용하여 동력을 얻는 외연기관입니다.
산업 혁명 시대에 증기 기관 등이 외연기관의 대표적인 예였습니다.
엔진의 종류
자동차 엔진은 사용되는 연료에 따라 크게 가솔린 엔진과 디젤 엔진으로 나뉩니다.
최근에는 전기차의 구동 방식까지도 엔진의 범주에서 논의되고 있으며, 각 엔진 방식은 고유한 특징과 장단점을 가지고 있습니다.
제트 엔진의 원리
제트 엔진은 연소열을 이용하여 고속의 배기가스를 생성하는 반응 엔진의 한 형태입니다. 제트 엔진은 터빈 샤프트를 통해 항공기의 전기 및 유압 시스템에 필요한 역학적 에너지를 공급하지만, 실제 항공기를 앞으로 나아가게 하는 추력은 배출되는 고속의 배기가스에 의해 발생합니다.
배출/부산물
모든 화학 연료 열기관은 작동 과정에서 배기가스를 배출합니다.
가장 이상적인 엔진은 물만 배출하는 것이며, 이를 ‘제로 배출’이라고 부릅니다.
하지만 순수한 수소와 산소를 사용하는 일부 로켓 엔진을 제외하고는, 공기를 함께 사용하는 엔진에서는 약간의 질소 산화물(NOx)이 배출될 수 있습니다.
탄화수소를 연료로 사용하는 경우, 이산화탄소(CO2)와 같은 온실가스가 배출됩니다.
FAQ
열기관의 경우, 열 에너지를 일(work)로 변환하는 과정을 거칩니다.