안녕하십니까? 임백두라고 합니다.

호기심 천국 = 임백두인 제가 바이크를 즐겨 타는데 의문을 가지게 된 일이 있습니다.

왜 주유소에서 막 휘발유를 주유하고 나오면 바이크가 부드러워지고 출력이 높아지는 느낌이 드는 것일까??

바로 본론에 들어가겠습니다.

결론부터 말씀 드리면

1. 휘발유의 온도차에 의한 옥탄가 증가

2. 무게 상승으로 인한 충격흡수 능력의 효율성 증가

사실 저는 처음에는 2번의 이유가 있을것이다 라고만 생각을 했습니다.

이것에 대해 조사를 하기위해 바이크 게시판에 글을 올렸었는데 댓글에 "온도가 낮아서 옥탄가가 증가해서 그런것이다"라는 말이 나와서

1번 항목도 넣었습니다. 기존에 알고 계셨던 분들에게는 별일 아니라고 생각하시겠지만

저는 새로운 사실을 알게 되어 너무 기뻤고 이것에 대해 자세히 조사를 해보게 되었습니다.

1. 휘발유의 온도차에 의한 옥탄가 증가

 - 옥탄가란 무엇인가?

   옥탄가또는 옥테인가는 휘발유의 노킹 정도를 측정하는 값으로, 원래 2,2,4-트라이메틸펜테인(속칭 아이소옥테인)을 100, n-헵테인을 0으로 하여

  휘발유의 안티노킹 정도와 두 탄화수소의 혼합물의 노킹정도가 같을때, 트라이메틸펜테인의 분율을 퍼센트로 한 값이다.(후략)-출처 위키백과

 

 - 노킹은 무엇인가?

  가솔린엔진은 피스톤으로 가스를 압축해서 피스톤이 상사점을 지나 내려오는 시점에서 점화가 되면 그 폭팔의 힘으로 피스톤이 내려가고

  그것이 크랭크 축을 돌려서 돌아가는 힘을 얻는 방식의 엔진입니다. 하지만 피스톤이 상사점에 올라가기도 전에 가스가 폭팔을 하게 되면서

  노크하는 소리가 들린다해서 노킹현상이라말합니다.

  노킹현상의 원인은 압축시 온도가 너무 높거나 압력이 너무 세거나 점화플러그의 온도가 높아서 자연발화하는데 원인이 있습니다.

  여기서 요점은 온도가 높을수록 자연발화 할 확률이 높다는 점입니다.

  그래서 주유소에서 바로 기름을 넣으면(대체적으로 열심히 달린 바이크의 연료탱크의 온도보다 낮음) 휘발유가 차갑기때문에 노킹현상이

  줄어서 엔진의 출력이 높아지거나 부드러워 질수 있다는 점입니다.

  비슷한 예로 열심히 달린 바이크를 세차하고나면 좀더 느낌이 부드러워질때의 이유과 비슷합니다.

 

  (여담으로 고급휘발유와 일반 휘발유 노킹에 대한 고찰이 있지만 얘기가 길어지니 여기선 생략하도록 하겠습니다.)

2. 무게 상승으로 인한 충격흡수 능력의 효율성 증가

 첫번째 이유는 화학적으로 접근을 해봤고 두번째는 물리적으로 접근을 해보겠습니다.

 연료탱크의 기름을 넣으면 기름의 무게때문에 앞쇼바의 성능이 증가(?)하게 됩니다.

 이제 그 이유를 설명할 차례입니다.

 먼저 바이크의 앞쇼바는 크게 정립식과 도립식이 있습니다.

 

 

 먼저 정립식 포크입니다. 가는 부분이 위로 가있고 두꺼운 부분이 아래로 가있습니다.

이것은 도립식 포크입니다. 정립식과 반대로 가는부분이 아래에 있고 두꺼운 부분이 위에 있습니다.

간지는 둘째로 하고 어떤것이 충격을 흡수하는데 더 좋을까요?

대부분 아시겠지만 도립식이 더 비싸고 충격흡수도 더 잘됩니다.

그 이유는??  가는튜브(이너튜브)가 더 가볍기 때문입니다.

똑같은 바이크라고 가정하고 정립식은 

타이어-휠-아웃튜브++++++++스프링+++++++++이너튜브-핸들-바디

도립식은

타이어-휠-이너튜브++++++++스프링+++++++++아웃튜브-핸들-바디 

무게는  타이어-휠-아웃튜브 > 타이어-휠-이너튜브 이므로

도립식의 타이어 휠부분이 가볍습니다.

쇼바는 울퉁불퉁한 노면을 만났을때 스프링에 의해 충격을 흡수하는데

스프링의 힘이 같다고 가정하면 스프링을 경계로 바퀴부분의 무게가 가벼울수록 바디쪽이 무거울 수록

충격흡수가 더 잘됩니다.

F=ma  (출처:뉴턴)

쇼바의 윗부분이 바디에 연결되기 때문에 튜브의 윗부분이 바이크 구조상 좀 깁니다.

그래서 정립식은 이너튜브가 길고 도립식은 아웃튜브가 길어서 전체적인 무게는 도립식이 더 무겁습니다.

하지만 바퀴를 최대한 가볍게 해야지 충격흡수의 능력이 뛰어나므로 전체적인 무게를 늘림에도 불과하고

충격흡수가 잘되는 도립식을 씁니다.

여기서 결론이 나옵니다. 바퀴가 가벼울수록 충격흡수가 잘 된다면 상대적으로 바디가 무거워도 충격흡수가 더 잘된다는 겁니다.

F=ma(이 식을 적용해서 풀어드리기엔 말이 너무 길어집니다.)

(그리고 정립식과 도립식의 내부 구조역시 자세히 모르기때문에 생략하도록하겠습니다)

그래서!!!!

이해를 더 돕기 위해 시뮬레이션을 해봤습니다. ㅎㅎㅎ

시뮬레이션을 하기 위해 수백만원짜리 소프트웨어를 사용하기가 어렵기 때문에 

이 글을 읽어보는 독자들도 쉽게 해볼수 있는 "Algodoo"라는 소프트웨어를 써보겠습니다.

이 소프트웨어를 한마디로 정의하자면 2D 물리엔진 장난감 이라고 소개하고 싶습니다.

사이트 주소는 http://www.algodoo.com/ 이고 시간제한 무료버젼을 다운받아서 지금 부터 제가 하는것을 

똑같이 따라해보실수 있습니다. PC는 기본이고 맥버젼과 아이패드 버젼도 있습니다.

이 프로그램 깔고 다른 사람이 만든것만 다운받으면서 돌려보면 삼라만상이 움직이는 원리도 파악하고 교육상에도 굉장히 좋습니다.

처음 이 프로그램을 접했을때 거의 10시간을 붙잡고 논 기억도 있습니다. ㅋㅋ

자 이제 가보겠습니다.

첫화면입니다. 아마 새로 까신분들과 모양이 다를겁니다.

왼쪽 상단에 지구가 들어있는 폴더를 누르면 인터넷에서 제3자가 올려놓은 파일을 다운받아서 실행해볼수도 있습니다.

검색어에 "bike"라고 누르면 첫번째에 혼다 CRF230이 나옵니다. 플레이를 누릅니다.

그럼 다운을 받고 위와 같은 화면이 나옵니다. 

오~~ 위에 보니까 앞뒤쇼바의 세팅값을 조절할수 있는 옵션창이 나오네요...그대로 둡니다.

아래쪽 가운데에 있는 플레이버튼을 눌러봅니다. 그러면 오토바이가 울퉁불퉁한 면을 따라 갑니다.

자 이제부터 실험을 시작해 봅시다

먼저 바이크가 얼마나 흔들리는지를 파악하기위해 트레이서를 설치합니다.

설치위치는 핸들 바로 아래쪽에 설치합니다.

색깔은 파란색으로 하고 옵션에서 "궤적이 지워지는 시간"을 길게 해 놉니다. 크기는 적당히 하시구요

연료탱크 있는 부분의 무게를 확인합니다. 초기값은 1.7kg정도 되어 있었는데 1.5로 일단 맞추고 플레이 해봅니다.

플레이 버튼을 누르면 바이크의 궤적이 생깁니다.

나중에 비교를 하기 위해 스샷을 찍어둡니다.