자동차 공학)자동차의 정의 및 역사 (증기자동차)

자동차의 정의에 대하여 알아보자.

자동차란 일반적으로 '차체에 설치한 기관의 동력을 이용하여 궤도나 가설된 선에 의하지 않고 도로상을 자유로이 주행할 수 있는 차량'이라고 정의한다. 그러나 자동차는 그 용도에 따라 여러가지 종류가 있고 구조도 다양하여 우리나른 물론 각국마다 행정과 사법 목적상의 관련 법규에 따라 자동차의 정의와 분류를 약간씩 다르게 지정하고 있따. 현재 우리나라에서 자동차는 자동차 관리법, 도로교통법 및 산업 규격에 정의되어 있으며, 이 중 산업규격에서 정의한 자동차의 범위가 가장 넓다.

 

1. 자동차 관리법

자동차 관리법은 자동차의 등록, 안전기준, 자기인증, 제작결함시정, 점검, 정비, 검사 및 자동차관리사업 등에 관한 사항을 정하여 자동차를 효율적으로 관리하고 자동차의 성능 및 안전을 확보함으로써 공공의 복리를 증진함을 목적으로 제정되었다. 이 법에서 자동차라 함은 제2조(정의)에서 '원동기에 의하여 육상에서 이동할 목적으로 제작한 용구 또는 이에 견인되어 육상을 이동할 목적으로 제작한 용구를 말한다. 다만 대통령이 정한 것은 제외한다. 적용이 제외되는 자동차는 건설기계관리법에 의한 건설기계, 농업기계화 촉진법에 의한 농업기계, 군수품관리법에 의한 차량, 궤도 또는 공중선에 의하여 운행하는 차량이다' 라고 기술되어 있다.

 

2. 도로교통법

도로교통법은 도로에서 일어나는 교통상의 모든 위험과 장해를 방지하고 제거하여 안전하고 원활한 교통을 확보함을 목적으로 제정된 것이다. 도로교통법 제2조(정의) 17항에서 자동차라 함은 '철길이나 가설된 선에 의하지 않고 ㅝㄴ동기를 사용하여 운전되는 차(견인되는 자동차도 자동차의 일부로 본다)로서 자동차 관리법 제3조의 규정에 의한 승용자동차, 승합자동차, 화물자동차, 특수자동차, 이륜자동차 및 건설기계관리법 제2조 제1항 단서의 규정에 의한 건설기계, 다만 원동기 자전거를 제외한다. 여기서 원동기 장치 자전가라 함은 자동차 관리법 제3조의 규정에 의한 이륜자동차 가운데 배기량 125cc 이하, 배기량 500cc 미만(전기를 동력으로 하는 경우에는 정격출력 0.59kW 미만)의 원동기를 단 차를 말한다'라고 정의되어 있다. 도료교통법에서 자동차는 건설기계도 포함되어 있어 자동차 관리법보다는 범위가 넓다.

 

3. 한국산업규격

한국산업규격(KS R 0011)은 기술적인 목적을 위해 국제 표준화 기구(ISO)에서 정한 국제 표준에 따라 자동차를 '원동기, 조항장치 등을 갖추고, 그거승ㄹ 사용하여 승차해서 지상을 주항할 수 있는 차량'으로 정의하고 있다. 한국산업규격에서 자동차이 범위는 자동차 관리법보다는 더 광범위하여 도로상에서 사용되는 차량은 물론 도로 이외에서 사용되는 산업 차량, 건설 차량, 농업 차량, 설상차, 레저카를 포함시키고 있다. 또한 산업규겨은 외부에 동력원이 있으며 가설된 선을 사용하는 트롤리 버스도 자동차에 포함 시키고 있으마, 지상에서 궤도 위를 주행하는 궤도차는 자동차에 포함시키지 않고 있다.

 

자동차의 역사에 대하여 알아보자.

인류 문명에 있어 바퀴가 달린 수레가 출현한 이후, 동물(소나 노새)이 이끄는 달구지는 메소포타미아의 수ㄹ메르인이, 말이 이끄는 마차는 기원전 3000년경 중앙아시아의 아리안족이 처음 이용한 것으로 전해지고 있다. 그 후 고대 로마제국은 마차를 사용하여 세계 각지를 정복하게 되었고 유럽 전역에 마차가 다닐 수 있는 도로망을 닦아 '모든 길은 로마로 통한다'는 마차 운송시대를 열었다. 마차는 가장 오랫동안 인류의 육상용 교통수단으로 이용되었고, 자동차가 출현하기 전인 17세기 부터 19세기까지의 약 200년은 '마차의 전성시대'를 이루었다. 그러나 인간은 동물에 힘에의하지 않고 스프링, 태엽장치, 바람등의 동력으로 구동되는 이동장치에 대한 연구를 오랫동안 수행하였다. 그 중 이동장치를 최초로 제작한 사람은 네덜란드의 수학자 시몬 스테빈으로서, 1599년 그는 바람을 이용한 범주차를 제작하여 25명을 태우고 시속 36km로 주행하였다고 전해진다.

 

1. 증기자동차

토마스 뉴커먼에 의해 1712년 증기기관이 제작되고, 1765년 영국의 제임스 와트에 의해 효율이 높은 회전식 증기기관이 발명된 후, 1769년 프랑스의 포병장교 니콜라스 조셉 퀴노에 의해 대포를 끌기 위한 포차(3륜 증기자동차)가 발명되었다. 그는 1771년 제2호차를 만들어 4명을 태우고 시속 3.5km로 주행하여, 인위적인 동력으로 움직이는 세계 최초 자동차를 개발하였다. 개발당시 증기 자동차는 무거운 보일러와 2개의 실린더가 앞바퀴 위에 얹어 있어 핸들을 조정하기 어려웠고 브레이크 장치도 갖추어 있지 않아 벽에 부딪치는 사고를 일으키기도 하였다. 그 후 유럽 각지에서는 증기자동차에 대한 연구가 활발히진행되어 세계 최초의 자동차는 1801년 리차드 트레비딕에 의해 매우 실용적인 대형 바퀴를 갖춘 증기자동차가 만들어 졌다. 지름 3.3m의 거대한 바퀴를 가진 이 차는 런던시내에서 8명의 장정을 태우고 시속 13km로 주행하는데 성공하였다. 그 후 증기자동차는 소음과 악취가 심하고 보일러의 폭발위험이 있음에도 불구하고 1820년 경부터 영국에서 본격적으로 보급이 늘어나고, 1830년 영업용 증기 버스(차량중량 8~30톤)가 등장하여 대중 교통수단으로 이용하면서 1900년대 초까지 증기자동차의 황금시대를 열었다. 그러나 증기자동차는 도로 파손과 검은 연기 그리고 마차업자의 방해로 증기자동차의 운행을 규제하는 적기조례가 1865년 영국에서 제정되어 증기자동차의 발달은 더 이상 이뤄지지 못하였다. 반면 증기자동차에 이어 1825년 조지 스티븐슨에 의해 발명된 증기기관차는 1830년 리버풀 맨체스터간 철도가 영업을 개시하였으며, 철도길이가 1848년 영구에서는 8천km를 넘었고 1850년 미국에서는 이미 1만4520km에 이르도록박전하게 된다. 증기기관을 이용한 기차와 기선은 미국과 유럽에서 계속 급속한 발달을 거듭하여 19세기 내내 근대 산업혁명과 교통혁명의 주역이 되었다. 그러나 증기기관(외연기관)은 자동차(내연기관)가 개발되면서 그 자리를 빼앗기게 되며 자동차산업은 다른 주요산업과 기닐이 연결되어 20세기 내내 자본주의의 꽃이 된다.

 

증기기관의 원리 : 증기기관의 원리는 고온 고압 증기가 슬라이딩 밸브를 통해 피스톤 양측의 실린더 내로 교대로 들어가 고온 고압의 증기가 팽창하면서 피스톤을 움직여 크랭크 축을 회전시켜 일을 하게 된다.(복동식이라고 함) 이 떄 팽창된 증기는 저압 증기가 되어 배출구를 통하여 외부로 배출된다. 증기기관은 속도의 조절이나 역회전이 쉽고 시동 회전력이 큰 장점이 있으나 열효율이 낮고 출력에 비해 중량이 커지는 단점이 있어 오늘날에는 거의 사용하고 있지 않다.