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알아두면 유용한 자동차 상식! DOHC의 개념과 장단점

엔진을 가리켜 흔히 '자동차의 심장'이라고 합니다. 그만큼 엔진에 따라 자동차의 성능이 좌우된다는 것이죠. 과거에 비해 엔진 관련 기술이 크게 발전했고, 그에 따라 제조사 별로 자동차의 속성에 맞는 엔진을 장착하고 있습니다. 오늘은 휘발유를 연료로 하는 가솔린 엔진 중 DOHC엔진에 대해 알아보려고 하는데요. 가솔린 엔진은 OHV(OverHead Valve)와 OHC(OverHead Camshaft) 두 가지 밸브 트레인으로 나누어집니다. 그 중 OHC의 하위 개념인 DOHC(Double OverHead Camshaft)에 대해 알아보겠습니다.

 

 

 

SOHC와 DOHC의 차이점

 

DOHC에 대해 알아보기 전에 가솔린 엔진의 밸브 트레인 종류인 OHV와 OHC에 대해 먼저 알아보겠습니다.  밸브 트레인(Valve train)이란, 캠 샤프트(Camshaft)와 밸브 시트(Valve Seat) 등 모든 밸브 작동 기구를 말합니다. 캠 샤프트는 밸브를 열고 닫기 위한 캠이 설치되는 축인데요. 밸브는 연료와 공기의 혼합물을 실린더 내부로 들어가게 하고, 연소된 배기가스를 배출하는 역할을 하는 엔진의 핵심 부품입니다. 이 밸브를 여닫는데 꼭 필요한 부품이 바로 캠 샤프트입니다.

 

 

 

OHV는 실린더 바로 위에 밸브가 설치되어 캠이 푸시로드와 로커 암을 개폐하는 방식입니다. 오래전부터 사용해오던 방식이지만 오늘날에는 흡배기 효율이 좋지 못해 일부에서만 사용하고 있습니다.

 

OHC는 이름 그대로 캠 샤프트를 실린더 헤드 중앙에 배치한 형태를 말합니다. 여기서 실린더 헤드 1개당 하나의 캠 샤프트를 사용하는 것을 SOHC(Single OverHead Camshaft), 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 것을 DOHC(Double OverHead Camshaft)라고 합니다.

 

 

DOHC의 특징

 

SOHC와 DOHC의 가장 큰 차이점은 실린더 헤드 당 캠 샤프트를 몇 개 사용하느냐 하는 것입니다. SOHC는 하나의 캠 샤프트로 로커암을 통해 흡기밸브와 배기밸브를 모두 열고 닫습니다. 반면 DOHC는 흡기밸브와 배기밸브에 각각 한 개씩의 캠 샤프트를 사용합니다. 이로 인해 캠 샤프트, 실린더 헤드, 연소실, 밸브 등의 설계에 있어서도 자유로운 편입니다.

 

 

 

엔진의 출력을 높이기 위해서는 흡기와 배기를 키워야 합니다. 하지만 정해진 공간에서 밸브의 크기를 키우는 것은 어렵죠. 그래서 밸브의 개수를 늘려 공간을 활용할 수 있도록 하는데요. DOHC는 설계가 자유로워 밸브의 개수를 늘리는데 용이 했고 로커암을 제거하거나 축소해 밸브 저항도 줄일 수 있었습니다. 결국, 흡기와 배기 효율 향상은 성능 개선으로 이어져, 배기량을 늘리지 않고도 출력을 높일 수 있게 되어 오늘날 DOHC 엔진을 사용하는 경우가 많아지게 되었습니다.

 

 

DOHC의 장점과 단점

 

DOHC의 가장 큰 장점은 고속회전에서도 흡기와 배기가 원활하게 이루어 진다는 것입니다. 그래서 초기 DOHC는 경주용 자동차 등 모터스포츠 분야에서 활용했습니다. 또한 앞서 언급한 것처럼 설계의 자유로움 덕분에 밸브의 개수를 늘릴 수 있어 출력이 높습니다.

 

 

 

DOHC의 단점은 밸브가 늘어나면서 각 밸브를 제어하는 캠 샤프트도 증가해 실린더 헤드가 커지고 이로 인해 엔진의 부피가 커진다는 것입니다. 또한 부품이 많아지면서 정비가 까다롭다는 것도 단점이죠. 무엇보다 밸브가 많아짐에 따라 연료 소모가 커 연비가 상대적으로 낮고 소음에 대한 지적도 있었습니다. 하지만 이러한 단점들은 도입 초기에 주로 나타났었던 것으로, 현재는 가변 밸브 타이밍이나 가변 밸브 리프트와 같은 기술 발전으로 많은 부분 개선되었습니다.

 

 

 

자동차는 엔진의 종류에 따라 성능이 결정된다고 할 수 있습니다. 엔진 마다 특징들이 다르기 때문에 자동차를 알아 볼 때에는 엔진의 구조에 대해서도 꼼꼼하게 살펴보시기 바랍니다.