마력(馬力, horsepower)

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차량에서 엔진의 출력을 이야기할 때 종종 "몇 마력"이라고 일컫곤 한다. 이러한 "마력"은 일률(power)의 단위로서, 일률이란 특정 시간 동안 얼마만큼의 일을 할 수 있는가, 혹은 특정 시간 동안 얼마만큼의 에너지를 전달할 수 있는가를 나타내는 것이다. 일반적으로 일률(power)을 언급할 때 사용하는 국제 표준 단위는 와트(W, Watt)이다. 이미 일상에서는 에어컨의 전력 소비나 원자력 발전소의 용량 등과 같은 많은 분야에서 와트(W)를 사용하고 있다. 그런데, 차량에서의 "마력"이라는 단위는 <1 마일(mile)은 1.609 킬로미터(km)다>로 단순히 말할 수 있는 그런 단위가 아니다.

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이와 관련해서 조금 다른 이야기를 하자면, 올 7월부터 정부에서는 '평(坪, 약 3.31 m2)'이나 '인치(약 2.54 cm)' 등 미터법을 따르지 않는 개량형(non-metric units) 대신 미터법 단위로 사용하도록 하고 있다. 좀더 정확한 표현을 쓰자면 미터법보다는 국제 표준 도량형(International System of Units, SI Units)이라고 말하는 것이 나을 것 같다. 현재 세계 대부분의 나라에서는 국제 표준 도량형을 따르고 있지만 이를 따르지 않는 대표적인 나라가 미국과 최근 세계적인 관심을 끌고 있는 버마이다.

어쨌거나, 우리 나라의 경우에도 전반적으로 국제 표준 도량형을 따르고는 있지만 아직 상당 부분에서 비표준 단위를 사용하고 있다. 지금 이야기할 "마력"도 바로 그러한 경우이다.


여기에서 가장 큰 문제는, "마력"이라고 일컫는 단위가 하나가 아니라는 점이다. 일반적으로 차량의 동력을 이야기할 때 쓰는 "마력"이라는 말은 hp, bhp, PS, 이렇게 세 가지 중 하나를 일컫기 때문이다.


1. hp

이는 스코틀랜드의 제임스 와트(James Watt, 1736-1819)가 증기 기관의 동력을 측정하기 위해 고안한 단위이다. 그는 일률의 크기를 측정하기 위해 석탄 광산에서 일하는 "조랑말(pony)"을 이용했는데, 조랑말 대신 "말"을 기준으로 단위를 만들기 위해 조랑말을 이용해 나온 측정값에 50%를 더하여(즉 1.5배를 만들어) hp(horsepower)라는 단위를 만들었다.

표준으로 환산하면 다음과 같다.
1 hp = 33,000 ft.lbf/min (550 ft.lbf/s) = 745.69987158227022 W(watts)


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밴드 브레이크(band brake)

2. bhp

bhp란 brake horsepower(제동 마력)에서 온 말로, 여기에서의 "브레이크(brake)"란 말은 원래 엔진의 토크를 측정할 때 밴드 브레이크(band brake, 오른쪽 그림 참조)를 사용했던 데서 온 것이다. 즉 브레이크를 엔진의 출력 샤프트(output shaft)에 제동 장치를 걸어 놓고 다이나모미터(dynamometer, 다이나모)로 측정한 값을 나타내는 것이 bhp이다. 물론 엔진에 아무런 부하도 걸지 않고 측정하는 값보다는 실제 구동에 이용되는 값에 가깝겠지만 기어박스(gearbox)나 차동축(differential), 기타 보조 장비에서의 손실은 고려하고 있지 않기 때문에 실제로 바퀴까지 전달되는 출력은 제동 마력보다 낮다.


3. PS

또 하나 이용되는 것은 PS로 이것은 독일어 Pferdestärke(영어로 horse strength)에서 따온 것이다. 앞서 이야기한 hp와 동일한 의미이기는 하지만 정의가 조금 다르다.

아래와 같이 영국에서 정의한 hp보다 조금 작은 값을 나타낸다.
1 PS = 75 kp·m/s = 0.73549875 kW = 0.9863201652997627 hp (SAE)

이 PS라는 단위는 1992년 유럽경제공동체(European Economic Community, EEC)에 의해 더이상 사용하지 않기로 결정되었고 킬로와트(kW) 단위로 통일되었다.


4. 기타 "마력" 단위들

이 외에 pk, hk, hv, LE라는 단위도 있는데 이들은 각각 네덜란드(paardenkracht, pk), 스웨덴(hästkraft, hk), 핀란드(hevosvoima, hv), 노르웨이와 덴마크(hestekraft, hk) 그리고 헝가리(lóerő, LE)에서 이용되는 단위이다. 또 이탈리아(Cavalli), 스페인(Caballos), 포르투갈(Cavalos)에서는 CV라는 단위를 사용한다. 이들 단위는 모두 독일에서 이용되었던 PS와 동일한 값을 가진다. 또, 프랑스에서는 대문자로 된 'CV' 대신 소문자로 된 'cv'를 단위로 쓴다.



어쨌든, 이상에서 살핀 바와 같이 아직 자동차에서 출력을 이야기할 때 사용하는 "마력"이라는 단위는 여전히 통일되지 못한 값이고 이로 인해서 오해가 생길 여지가 있기 때문에 점차 킬로와트(kW)와 같은 국제 표준 단위로 통일되는 것이 바람직할 것 같다.

Posted by EXIFEEDI
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  1. 이윤성

    2016.10.12 00:04
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    좋은정보 감사합니다