어떤 기기든 과열되면 좋지 않다. 문제가 발생하거나 심하면 화재 사고로 이어질 수 있다. 엔진이 너무 뜨거워지면 연소가 정상적으로 이뤄지지 않을 뿐더러 엔진오일도 제 역할을 못해 각종 부속품이 망가질 수 있다. 그래서 엔진을 잘 식혀줄 수 있는 장치가 필요하다.

엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드에는 물이 흐르는 통로가 있다. 이를 워터 재킷이라고 부른다. 여기를 흐르는 냉각수가 열을 흡수하고 라디에이터를 지나면서 뜨거운 열을 방출시킨다. 라디에이터는 얇은 금속판으로 구성돼 최대한 표면적을 넓혀 냉각수를 식혀준다. 이렇게 식혀진 냉각수는 다시 엔진 쪽을 순환하면서 열을 식혀준다. 이 냉각수를 순환시켜주는 기계가 워터펌프다.

일반적으로 라디에이터는 주행풍을 이용해 냉각수를 식혀준다. 하지만 자동차는 가만히 서있는 경우도 있기 때문에 뒤에 날개를 달아 필요하면 자체적으로 식혀주도록 만든다. 스바루 임프레자 WRX STI를 비롯해 일부 튜닝카는 워셔엑을 라디에이터에 뿌려 더 빨리 식도록 유도하기도 했다.

냉각수는 일반적인 물을 사용하지 않는다. 기온이 영하로 내려가면 물이 얼고, 물의 팽창으로 인해 내부 부속품이 망가질 수 있기 때문이다. 때문에 물과 함께 영하의 온도에서도 얼지 않는 부동액을 첨가한다.

물은 섭시 100도가 되면 끓는다. 하지만 자동차에서 최적화된 냉각수의 온도는 110~120도다. 100도가 넘어도 끓지 않는다. 냉각수를 일정 압력 이상으로 유지해 쉽게 끓지 못하게 만드는 특성을 이용하기 때문이다. 이를 가압냉각이라고 한다. 물이 끓지 않으면 더 많은 열을 끌어 모을 수 있다. 그만큼 같은 부피의 물과 비교했을 때 더 많이 식힐 수 있는 것을 뜻한다.

하지만 냉각수를 극단적으로 압력을 높여 사용할 수는 없다. 적정한 압력을 유지해야 하는데, 보조탱크가 도와주는 역할을 한다. 온도가 높으면 보조탱크로 냉각수를 보내고, 온도가 낮아지면 다시 보조탱크의 냉각수를 회수해 내부 압력을 유지한다. 이 양을 조절해주는 것이 라디에이터 캡 내부에 달린 가압밸브와 부압밸브다.


냉각 시스템은 엔진의 열을 식히는 것 이외에 다양한 부품에 장착된다. 변속기 온도 유지를 위한 냉각 시스템이 존재하고 후륜 디퍼렌셜 기어 오일 온도 유지를 위한 냉각 시스템도 존재한다. 전기차에도 냉각 시스템이 장착되는데 주로 배터리 온도 유지 관리를 위해 사용된다.

1개의 냉각 시스템으로 온도 관리를 할 수 없으면 여러개를 동시에 사용하기도 한다. 부가티는 16개의 실린더, 8.0리터의 배기량, 4개의 터보차저에서 발생하는 막대한 열 관리를 위해 10개 이상의 각종 냉각 시스템을 사용하기도 한다.

오토뷰 | 김선웅 기자 (startmotor@autoview.co.kr)