d라이브러리

안녕∼, 친구들. 나는 1970년대 한국 발명계를 주름잡았던 요철이야. 옆에 있는 착하게 생긴 친구는 내 조수 맹물이지. ‘어린이과학동아’친구들의 부모님들은 우리가 무척이나 친근할 거야. 바로 우리와 동갑내기거든. 그런데 갑자기 2005년에는 웬일이냐고? 그게 말이야. 내가 맹물이와 만들고 있던 타임머신이 갑자기 이상한 소리를 내며 우리를 30년 후의 미래로 보내 버렸지 뭐야. 그런데 우린 정말 놀랄 수밖에 없었어. 이렇게 많은 자동차들의 모습은 1970년대에는 상상도 못했거든. 그래서 지금부터 2005년의 자동차 세계를 탐험하려고 해. 자동차의 모든 것을 공부한 후 다시 1970년대로 돌아가 세상에서 가장 과학적이고 멋진 자동차를 만들 거라구. 자~, 그럼 신나는 자동차 과학의 세계로 한번 떠나 볼까∼?
 
자동차의 역사

자동차에 무슨 일이 생긴 거지?

1970년대에는 지금처럼 자동차가 많지 않았어. 게다가 자동차의 종류도 얼마 없었지. 1975년에‘포니’가 나오기 전까지는 변변한 국산 자동차도 없었다구. 그런데 2005년에는 너무나 다양한 자동차가 도로 위를 달리고 있어서 눈이 어지러울 지경이야. 하긴 19세기에 살고 있던 사람이 1970년의 자동차 세계를 봤다면 더 놀랐겠지? 자동차가 어떻게 변해 왔는지를 아는 것은 미래에 더 멋진 자동차를 만들기 위해서 꼭 필요한 일인 것 같아. 자동차가 어떻게 변해왔는지 누가 우리에게 좀 가르쳐 줘요∼!
 
자동차의 구조

자동차는 어떻게 움직이는 걸까?

역시‘무(無)’에서 시작하는 발명은 없다는 것을 자동차의 발전 과정을 살펴보며 알 수 있었어. 멋진 자동차를 만들 수 있다는 자신감이 마구마구 생기는걸. 그런데 말이야, 자동차에서 가장 중요한 게 뭘까? 바로 어떻게 움직이게 하느냐는 거겠지. 아무리 멋있어도 앞으로 가지 못하면 아무 소용없다는 말씀. 사실 지금에서야 고백하는데 나도 건전지로 움직이는 장난감 자동차만 만들어 봐서 진짜 자동차가 어떻게 움직이는 지는 잘 몰라. 정말 자동차는 어떤 원리로 움직이는 거야?
 
타이어

자동차의 바퀴를 둘러싸고 있는 고무. 타이어가 없으면 엔진이 아무리 좋아도 도로에서 부드럽게 달릴 수 없다. 19세기 중반 미국의 찰스 굿이어가 합성 고무를 발명한 후 1865년 처음으로 고무 바퀴가 사용되었다. 1888년 영국의 J.B.던롭이 지금과 같이 공기를 넣는 방식의 타이어를 발명한 후 많은 발전과 개발이 이루어졌다.

엔진

엔진은 자동차의 심장이다. 인간의 심장처럼 엔진이 움직이지 않으면 자동차는 꼼짝도 할 수 없다. 엔진은 휘발유와 공기 혼합물의 연소를 통해 피스톤을 위 아래로 움직여 동력을 만들어 낸다. 이 과정은 4행정 사이클을 거쳐 작동한다. 4행정 사이클은 ‘흡입 행정-압축 행정-동력 행정-배기 행정’의 네 가지 단계를 거치게 된다. 엔진에서 만들어진 동력은 기어박스를 통해 바퀴로 전달되어 자동차를 움직이게 해 준다.


자동차의 과학

꼭꼭 숨어 있는 과학을 찾아라!

흠…, 역시 연료가 중요한 거였어. 하지만 난 나중에 연료가 없어도 움직이는 자동차를 꼭 만들고 말 거야. 그러면 가난한 사람도 자동차를 몰 수 있을 테니 말이야. 그런데 자동차 내부를 언뜻 보니까 무척 복잡하게 변한 것 같던데….계기판에 적혀 있는 어려운 영어하며, 정체를 알 수 없는 이상한 장치도 보였다고. 자동차 한 대에 숨어 있는 과학이 한 두 가지가 아닐 것 같다는 예감, 아마 틀리지 않겠지?

계기판

계기판은 자동차의 상태가 어떤지 표현해 주는 부분이다. 요즘은 대부분 디지털 계기판이 사용되고 있어 안전벨트를 착용했는지 안 했는지까지 알려 줄 정도다.

위성항법장치(GPS)

몇 년 전만 해도 처음 가는 곳에 가려면 운전자가 길을 헤매기 일쑤였다. 하지만‘위성항법장치(GPS)’가 개발된 후부터는 목적지를 입력하면 영상과 음성으로 길을 가르쳐 줄 뿐 아니라 막히는 길, 자신의 위치까지 알 수 있게 되었다.

디지털 온도 조절기

무더운 여름에 에어컨이 없다면? 아마도 여름에는 자동차를 탈 수 없을 이다. 한 겨울에 히터가 나오지 는다면 차안에서 얼어죽는 일이 생길 지도 모른다. 디지털 온도 조절기는 운전자가 실내 온도를 조절할 필요 없이 가장 알맞은 실내 온도를 알아서 유지해 준다.

자동차에 과학이 안 들어간 부분은 없다!

자동차 거울

운전을 하면서 옆과 뒤를 볼 수 있게 해 주는 자동차 거울. 자동차 거울의 후면 거울과 측면 거울 중 왼쪽은 평면 거울을 사용하지만, 유독 측면 거울 오른쪽은 볼록 거울을 사용한다. 운전석에서 거리가 먼 오른쪽 거울은 시야가 좁기 때문에 넓은 부분을 보여 줘야 하기 때문이다. 하지만 실제보다 사물이 작은 모습으로 보여지기 때문에 오른쪽 측면 거울에는 ‘실제로 보이는 것보다 사물이 가까이 있음’이라는 경고 문구가 적혀 있다.

겉모습

자동차의 종류는 달라도 겉모습은 대부분 비슷한 모양을 하고 있다. 엔진이 실린 앞 부분은 길고 날씬하며 사람이 타는 실내는 넓적하며 트렁크가 있는 뒤쪽은 다시 좁아진다. 이것은 달릴 때 공기의 저항을 최대한 줄이기 위한 디자인이다.

차체

자동차의 속도를 빠르게 하고 연료 사용을 줄이려면 자동차의 무게가 가벼워야 한다. 하지만 가볍게 하는 것에만 신경 쓰다가는 사고가 났을 때 안전을 보장하기 힘들다. 때문에 가벼우면서도 강한 소재로 차체를 만들려는 노력이 이루어지고 있다.

안전벨트와 에어백

운동하는 물체가 계속 운동하려고 하는 관성의 법칙은 중요한 법칙이지만 자동차 사고에서는 안 좋은 일을 한다. 만약 관성의 법칙이 없다면 자동차 사고로 죽는 사람은 줄어들 것이다. 물론 그 전에 자동차가 움직일 수도 없겠지만 말이다. 앞에 있는 자동차나 물체에 부딪혔을 때 관성의 법칙으로부터 사람을 보호하기 위해서 만들어진 장치가 안전벨트와 에어백이다.


자동차 공장_1

자동차는 이렇게 만들어진다

와아∼, 자동차의 역사, 움직이는 원리, 숨어 있는 자동차 과학의 세계를 보고 나니 자동차 박사가 된 기분이야. 이제는 자동차가 어떻게 만들어지는지 배워 볼 차례인가? 백문이 불여일견이라고 자동차가 실제로 만들어지는 공장으로 가 보는 게 최고겠지. 그래서 우리나라를 대표하는 자동차 회사인 현대자동차의 아산공장을 가 보았어.

❶신기술∙디자인 개발

차를 만들기에 앞서 가장 먼저 디자인을 하게 된다. 하나의 완성된 디자인을 얻기 위해서는 무려 3만 장이 넘는 스케치 과정을 거쳐야 하며 점토로 모형을 만드는‘클레이 모델’과정도 거쳐야 한다. 디자인이 결정되면 차체와 부품의 설계에 들어가는데 엔진 같은 중요한 부품은 평균30∼40개월의 개발 기간이 필요하다.

❷프레스 가공∙차체 조립

디자인과 설계가 끝나면 자동차의 피부를 만들어 줘야 한다. 준비된 철판을 본네트, 판넬, 도어, 트렁크 등 자동차의 각 부분에 맞는 크기로 잘라 주는데 이것을 ‘프레스 가공’이라고 한다. 프레스 가공을 거쳐 만들어진 각 부분들은 용접을 통해 합쳐져 자동차의 뼈대라고 할 수 있는 차체로 조립된다. 자동차 한 대를 만들 때 필요한 용접 작업은 무려 4800번이 넘게 이루어진다.

❸도장

자동차의 뼈대와 피부가 만들어졌으면 이제 예쁜 옷을 입혀 줘야 할 단계다. 이 과정을 ‘도장’이라고 부르는데 멋지게 보이게 하는 것은 물론 자동차가 녹스는 것을 막아 주고, 운전 중에 먼지나 빗물이 스며드는 것을 막아 준다. 총 세 번의 페인팅 과정을 거치며 대부분 로봇에 의해 이루어진다.
 

❹의장

자동차 조립의 마지막 단계로 첨단 기술로 만들어진 3만 개의 부품을 도장이 완료된 차체에 채우는 과정이다. 엔진과 바퀴, 각종 계기판과 의자 등의 수많은 부품들은 자동차가 컨베이어 라인을 타고 이동하는 동안 정해진 순서에 따라 작업자와 로봇에 의해 조립된다.
 

 ❺테스트∙출고

완성된 자동차에 문제가 없는지를 꼼꼼하게 살펴보는 단계다. 자동차의 모든 부품들이 정상적으로 조립되었는지, 성능은 이상 없는지를 검사하는 성능안전 테스트와 실제 도로와 같은 주행 검사장에서 직접 운전을 해 보며 검사하는 주행 테스트 과정이 있다. 이 모든 테스트가 끝나면 비로소 한 대의 자동차로 완성되어 출고된다.

자동차 공장_2

우리나라 자동차 기술

아휴∼, 너무나 많은 자동차들을 봤더니 눈이 핑핑 돌아. 역시 자동차는 한 사람만의 힘으로는 절대 만들어질 수 없구나. 특히 로봇의 역할은 대단한걸. 그나저나 이런 거대한 공장에서 이렇게 많은 자동차들을 수없이 만들어 내다니 우리나라 자동차 기술은 정말 대단해. 특히 지난 6월 27일에는 최고의 주간지‘타임’에서 우리나라 현대자동차의 우수한 기술과 품질을 커버 스토리로 다뤘을 정도라니 정말 감동이 물 밀 듯이 밀려온다구. 그러면 이 요철이가 견학 온 현대자동차 아산공장이 얼마나 많은 자동차를 만들고 있는지 좀 더 알아볼까?

‘빠르게 만드는 것도 중요하지만’ 안전이 최고! -아산공장 의장 공정‘ OK라인’팀

직접 현장에서 자동차를 만들고 있는 분에게 이야기를 들어 보면 아산공장을 이해하는 데 더 도움이 되겠지. ‘OK 라인’의 김승기 조장을 만나 보았어.

Q 아산공장에서 하루에 생산하는 자동차는 몇 대인가요?

A 작업 시간에 따라 다르지만 24시간 생산 라인을 가동할 경우 하루에 1500대 이상의 승용차
를 생산할 수 있답니다.

Q 정말 놀라운데요. 어떻게 그렇게 많은 자동차를 만들 수 있는 거지요?

A 자동화 라인이 잘 되어 있기 때문이지요. 로봇과 사람이 적절하게 역할이 분배되어 있고 프레스 가공에서 테스트까지 한 순간도 끊어지지 않고 생산이 이루어집니다. 그렇기 때문에 53초에 한 대, 한 시간에 63대, 하루에 1500대 이상의 생산이 가능한 것이지요.

Q 우리나라가 자동차 강국으로 불릴만한 이유가 바로 여기에 있었군요.

A 네. 그리고 자동차를 빨리 만드는 것도 중요하지만 품질이 우수한 자동차를 만드는 것이 더 중요합니다. 우리가 일하고 있는‘OK 라인’은 완성되기 직전의 차를 마지막으로 검사하고 테스트하는 곳입니다. 만약 브레이크에 이상이 있는 채로 자동차가 만들어졌다고 생각해 보세요. 그래서 굉장히 꼼꼼히 테스트를 한답니다. 하지만 제작 과정이 워낙 뛰어나기 때문에 불량률은 2%도 채 되지 않습니다.
성능 테스트를 통해 그 2%가 안 되는 불량 자동차를 발견해 내는 게 바로 우리 OK라인의 임무지요.

미래의 자동차

미래에는 어떤 자동차가 나올까?

하루에 1500대라…, 그 중에 한 대만 나한테 공짜로 주면 안 될까? 이히힛! 이제 자동차 견학도 마쳤고, 슬슬 맹물이와 이 요철발명왕이
살던 1970년대로 돌아가야 할 텐데…. 온 김에 미래의 자동차 세계를 준비하고 있는 사람들을 만나고 싶어. 왜냐 하면 미래에 내가 어른이 되었을 때 나의 가장 강력한 경쟁자가 될 사람들이잖아? 물론 내가 최고의 자동차 발명왕이 되어 있겠지만 말이야.


‘미래에는 자동차 매연이 없어져요’ - 에너지관리공단 신재생에너지팀 유경석 실장

안녕, 요철이. 나는 우리나라의 에너지를 책임지고 있는‘에너지관리공단’신재생에너지팀에서 미래 에너지를 만들고 있는 유경석 실장이라고 해. 특히 수소를 이용해 영구적으로 전기를 만들 수 있고, 공해가 없는‘연료 전지’개발에 많은 노력을 쏟고 있지. 이 연료 전지는 미래의 자동차에 굉장히 중요한 역할을 한단다. 지금 자동차의 연료로 사용하고 있는 휘발유는 점점 비싸지고 언젠가는 없어질 화석 연료이며 환경 오염의 주범이기도 하지. 그래서 휘발유를 대신할 연료를 개발하는 일은 무엇보다 중요한 일이야. 그러기 위해서 우리나라를 비롯한 자동차 선진국들은 하이브리드카, 전기 자동차, 연료 전지 자동차 등 다양한 미래형 자동차를 개발하고 있는데 그 중 연료 전지 자동차가 연료 효율성이 가장 좋고 환경 오염도 많이 줄일 수 있단다. 앞으로 5년 안에 대중화될 예정이지. 도로에 아무리 자동차가 많아도 깨끗하고 상쾌한 공기를 마실 수 있는 미래의 자동차 사회, 정말 기대되지 않니?

 

세상을 놀라게 할 자동차 과학자가 되자!

우연히 오게 된 2005년의 미래 사회. 자동차에 대해 너무 많은 것을 배워 몸은 피곤하지만 정말 보람 있는 여행이었어. 자동차에 대해서 너무 많이 알게 되었거든. 사실 나도 명색이 발명왕이라고 자랑하고 다니지만 우리가 자주 이용하고 있는 것들이 어떤 과학적 원리로 만들어지고 이루어져 있는지 고민을 많이 못 했다구.
우리에게 밀접한 자동차나 텔레비전, 컴퓨터 같은 것들이 어떻게 움직이고 작동하는지를 모른다면 그건 과학이 아니라 마술에 지나지 않을 거야. 이번에 자동차가 과학의 원리로 이루어져 있다는 것을 알았으니 1970년대로 돌아가면 정말 멋진 자동차를 발명할 거야. 나의 엉뚱한 상상력이 과학과 합쳐지면 아마 세계에서 가장 특이한 차가 나올 거라구.
자, 그럼 맹물아! 다시 1970년대로 돌아가자. 2005년의 자동차과학 여행, 정말 신기하고도 재미있는 경험이었어. 2005년의 어린이 친구들, 안녕∼!

몇 달 후..., 요철발명왕이 보내 온 편지

2005년의 어린이 친구들, 나는 무사히 1970년대로 돌아왔어 .
아직도 내가 경험한 2 0 0 5 년의 자동차 세계를 떠올리면 가슴이 콩닥거리곤 하지.
이렇게 편지를 보내는 이유는 다름이 아니라 내가 발명한 자동차를 자랑하기 위해서야.
내가 꼭 멋진 자동차를 만든다고 약속했었지?
2005년에서의 자동차과학에 대한 경험이 많은 도움이 되었어.
거기에다 내 엉뚱한 상상력을 더하고 하니 짜잔~, 이렇게 멋진 자동차가 만들어졌지 뭐야.
이름하여 ‘뒤집어져도 끄떡없는 자동차’지. 수륙양용차는 봤어도 이런 건 처음 보지?
하하하. 그게 뭐냐고? 물론 너무 엉뚱한 것 아니냐고 놀릴 친구들도 있겠지.
하지만 나 같은 어린이의 엉뚱한 상상력이 자동차의 발전을 이룬 힘이란 걸 잊지 말아 줘.
친구들이 살고 있는 2 0 0 5 년에서 멋진 자동차를 만들고 있는 어른들도 1970 년대에는 나같은 엉뚱한 어린이였으니까 말이야~ .