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목차

엔진의 정의와 종류
내연기관의 작동 원리
제트 엔진의 특징
엔진과 관련된 용어
FAQ

엔진의 정의와 종류

엔진, 또는 원동기는 다양한 형태의 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 기계 장치를 말합니다.
예를 들어, 수력 발전에서는 위치 에너지를, 지열 발전에서는 열 에너지를, 핵발전에서는 핵 에너지를 활용하여 기계적 에너지를 얻습니다.
이러한 과정에서 생성되는 열 에너지를 유용하게 활용하는 열기관은 특히 중요합니다.
열기관은 연료의 연소로 발생하는 열을 이용하여 일을 하도록 설계되었으며, 대표적인 예로 자동차에 널리 사용되는 내연기관이 있습니다.

내연기관은 연료가 엔진 내부에서 연소하는 방식이며, 가솔린 엔진과 디젤 엔진이 이에 해당합니다.
이와 달리, 연료를 외부에서 연소시켜 에너지를 얻는 외연기관도 존재합니다.
또한, 항공기에서 볼 수 있는 제트 엔진은 연소열을 이용해 고속의 배기가스를 생성하며, 이를 통해 발생하는 힘으로 비행기를 움직입니다.
제트 엔진은 항공기의 전기 및 유압 시스템에 필요한 역학적 에너지를 터빈 샤프트에서 얻기도 하지만, 근본적인 추력은 배출되는 배기가스에 의해 발생합니다.

자동차의 심장이라고 불리는 엔진은 단순히 동력을 생산하는 것을 넘어, 차량의 성능과 연비에 지대한 영향을 미칩니다.
가솔린 엔진, 디젤 엔진, 그리고 최근에는 전기차의 구동 방식까지 다양하게 발전하며 각기 다른 특징과 장단점을 가지고 있습니다.

내연기관의 작동 원리

가장 흔하게 접할 수 있는 내연기관은 4행정 사이클로 작동합니다.
이 사이클은 흡기, 압축, 점화(연소), 배기 단계를 거치며, 각 단계마다 특정 작업을 수행합니다.
먼저, 흡기 단계에서는 연료와 공기가 실린더 안으로 유입됩니다.
다음으로 압축 단계에서 이 혼합기는 압축되어 부피가 줄어듭니다.
세 번째 단계인 점화(연소)에서는 전기 점화원(점화 플러그)에 의해 압축된 연료가 폭발적으로 연소하며, 이 연소 과정에서 발생하는 고온 고압의 가스가 피스톤을 밀어내 크랭크축을 회전시킵니다.
마지막으로 배기 단계에서는 연소 후 남은 배기가스가 실린더 밖으로 배출됩니다.

제트 엔진의 특징

제트 엔진은 뉴턴의 제3 운동 법칙(작용-반작용의 법칙)에 따라 작동하는 반응 엔진의 한 종류입니다.
엔진 내부에서 연료를 연소시켜 발생하는 고온, 고압의 가스를 뒤쪽으로 빠르게 분출함으로써 그 반작용으로 앞쪽으로 나아가는 힘, 즉 추력을 얻습니다.
제트 엔진은 항공기 외에도 우주선이나 고속 열차 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.
항공기에서는 엔진 샤프트에서 나오는 동력을 이용해 발전기나 유압 펌프를 구동하여 항공기의 각종 시스템에 필요한 에너지를 공급하기도 합니다.

엔진과 관련된 용어

‘엔진(engine)’이라는 단어는 고대 프랑스어 ‘engin’에서 유래했으며, 이는 ‘교묘한’이라는 뜻의 라틴어 ‘ingenium’에 뿌리를 두고 있습니다.
산업 혁명 시기에는 증기기관과 같이 발명된 많은 기계 장치들을 엔진으로 통칭하기도 했습니다.
또한, 연료를 태울 때 공기(주변 대기 가스)를 사용하는 화학 열 엔진을 ‘공기 호흡 엔진’이라고 부릅니다.
하지만 지구 대기권 밖에서 작동해야 하는 로켓이나 심해 잠수함 등은 산화제와 같은 추가적인 연료 구성 요소를 운반하거나, 비화학적인 수단으로 열을 얻어야 합니다.
모든 화학 연료 열기관은 필연적으로 배기가스를 배출하는데, 가장 깨끗한 엔진은 물만 배출하는 경우이며, 이는 순수한 수소와 산소를 연소하는 로켓 엔진의 경우에 해당합니다.

최근 자동차 기술의 발전으로 전기 모터 역시 엔진의 한 종류로 간주되기도 합니다.
전기 모터는 전기 에너지를 기계 운동으로 직접 변환하며, 이는 연소 과정을 거치는 내연기관과는 다른 구동 방식입니다.

FAQ

엔진의 종류에는 어떤 것들이 있나요?
엔진은 크게 연료를 내부에서 연소시키는 내연기관(가솔린, 디젤 등)과 외부에서 연소시키는 외연기관, 그리고 연소열을 이용해 추력을 얻는 제트 엔진으로 나눌 수 있습니다.
또한, 전기 에너지를 사용하는 전기 모터도 넓은 의미의 엔진으로 볼 수 있습니다.
자동차 엔진은 보통 어떻게 작동하나요?
자동차의 가솔린 엔진은 일반적으로 4행정 사이클(흡기, 압축, 점화, 배기)로 작동합니다.
이 과정을 통해 연료를 연소시키고 그 에너지를 운동 에너지로 변환하여 차량을 움직입니다.
제트 엔진은 어떤 원리로 작동하나요?
제트 엔진은 연료를 연소시켜 발생하는 고온, 고압의 가스를 후방으로 빠르게 분출하고, 이 반작용으로 앞으로 나아가는 추력을 얻는 반응 엔진입니다.

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