연비

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1. 개요
2. 정의 및 단위
- 2.1. 단위 환산
3. 측정 방법
4. 연비에 영향을 미치는 요소
5. 연비 향상 기술
6. 연비와 환경
7. 연비와 모터스포츠
8. 연비 논란
9. 결론
참조

1. 개요

연비는 단위 연료당 주행 거리 또는 일정 거리 주행에 필요한 연료량으로 표현되며, 자동차의 경제성과 환경성에 중요한 영향을 미친다. 일반적으로 km/L, L/100km, mpg 등의 단위를 사용하며, 숫자가 높을수록(km/L, mpg) 또는 낮을수록(L/100km) 연비가 좋은 것을 의미한다. 연비는 엔진, 공기 저항, 차량 무게, 마찰력 등 다양한 요소의 영향을 받으며, 하이브리드 기술, 경량화, 에코드라이빙 등 연비 향상을 위한 기술 개발이 이루어지고 있다. 각국은 연비 규제 및 친환경차 보급 정책을 통해 환경 보호 노력을 기울이고 있으며, 모터스포츠에서도 연비는 중요한 요소로 작용한다. 실제 연비는 카탈로그 연비와 차이가 있을 수 있으며, 연비와 관련된 다양한 논란이 존재한다.

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연비
개요
정의	자동차가 소비하는 연료의 양에 대한 이동 거리의 척도
측정 단위	L/100 km (리터/100km) mpg (마일/갤런) km/L (킬로미터/리터)
역사
초기 자동차	초기 자동차는 연료 효율이 좋지 않았음
1916년	당시 자동차는 1갤런당 10~20마일 (24~47 L/100 km) 주행 가능
측정 방법
유럽	유럽에서는 '유럽 연합 연비'로 측정
미국	미국에서는 EPA에서 측정
일본	일본에서는 '10·15 모드 연비'와 'JC08 모드 연비'로 측정
영향 요인
자동차 자체 요인	차량 무게 엔진 크기 변속기 종류 타이어 종류 공기 역학
운전 습관	급가속 급제동 과속 불필요한 공회전
외부 요인	도로 상태 교통 상황 날씨 고도
연료 효율 향상 방법
자동차 관리	정기적인 점검 및 정비 적정 공기압 유지 불필요한 짐 줄이기
운전 습관 개선	정속 주행 경제 속도 준수 불필요한 공회전 줄이기 탄력 운전
기타	하이브리드 자동차, 전기 자동차 등 친환경 자동차 이용 대중교통 이용 자전거 이용 걷기
참고 사항
연료 소비율	엔진이 단위 시간당 소비하는 연료의 양

2. 정의 및 단위

자동차의 연비는 단위 거리당 사용되는 연료의 양 또는 사용된 단위 부피의 연료당 이동 거리로 나타낼 수 있다.

단위 거리당 사용되는 연료의 양: '''리터/100 킬로미터 (L/100 km)'''와 같이 표현되며, 이 값은 '''낮을수록''' 연비가 좋다. 유럽(영국, 덴마크, 네덜란드 제외), 뉴질랜드, 오스트레일리아, 캐나다 등에서 일반적으로 사용된다.
사용된 단위 부피의 연료당 이동 거리: '''킬로미터/리터 (km/L)''' 또는 '''마일/갤런 (mpg)'''과 같이 표현되며, 이 값은 '''높을수록''' 연비가 좋다. 미국과 영국(mpg)에서 주로 사용되지만, 유럽, 인도, 일본, 대한민국, 라틴 아메리카에서는 미터법 단위인 km/L가 사용된다.

L/100 km에서 미국 갤런(3.7854 L)당 마일로 변환하는 공식은

\textstyle \frac{235.215}{x}

이며, 여기서

x

는 L/100 km의 값이다. 임페리얼 갤런(4.5461 L)당 마일의 경우 공식은

\textstyle \frac{282.481}{x}

이다.

mpg에서 L/100km로의 변환: 파란색 - 미국 갤런; 빨간색 - 영국 갤런(임페리얼)

에너지 효율은 연비와 비슷한 개념이지만, 투입되는 에너지를 BTU, J, Cal, Wh 등의 단위로 나타낸다.

2. 1. 단위 환산

자동차의 연비는 다양한 단위로 표현될 수 있으며, 주로 사용되는 단위는 다음과 같다.

mpg (miles per gallon): 미국, 영국, 캐나다에서 주로 사용된다. 갤런의 종류에 따라 영국식(임페리얼) 갤런(Imperial gallon^영어|임페리얼 갤런, 4.54609 리터)과 미국식 갤런(3.785 리터)으로 구분된다.
km/L (kilometers per liter): 대한민국, 일본을 포함한 아시아, 오세아니아, 북유럽, 라틴 아메리카, 아프리카 등에서 사용된다.
L/100km (liters per 100 kilometers): 유럽, 남아프리카 공화국, 오스트레일리아, 뉴질랜드, 중국 등에서 사용된다. 영국과 캐나다에서는 법적으로 mpg와 함께 사용이 허용된다.
GPM (gallons per 100 miles): 미국에서는 2013년 이후 모델 신차에 부착되는 연비 스티커에 mpg와 함께 표기된다.

이들 간의 단위 환산은 다음과 같이 이루어진다.

미국 갤런(US gallon) 기준:
1 mpg ≈ 0.425 km/L
235.2/mpg ≈ L/100 km
1 mpg ≈ 1.201 mpg (imp)

영국 갤런(Imperial gallon) 기준:
1 mpg ≈ 0.354 km/L
282/mpg ≈ L/100 km
1 mpg ≈ 0.833 mpg (US)

미국 갤런당 마일 → L/100 km:	$\frac {235}{\rm mpg_{US}} = \rm 1\; L/100\; km$
L/100 km → 미국 갤런당 마일:	$\frac {235}{\rm L/100\; km} = \rm 1\; mpg_{US}$
임페리얼 갤런당 마일 → L/100 km:	$\frac {282}{\rm mpg_{Imp}} = \rm 1\; L/100\; km$
L/100 km → 임페리얼 갤런당 마일:	$\frac {282}{\rm L/100\; km} = \rm 1\; mpg_{Imp}$
미국 갤런당 마일 → km/20 L:	$\rm 8.5\; mpg_{US} = 1\; km/20\;L$
L/100 km → km/20 L:	$\frac {2000}{\rm L/100\; km} = \rm 1\; km/20\;L$
미국 갤런당 마일 → 임페리얼 갤런당 마일:	$1\; \rm mpg_{US} = \rm 0.8327\; \rm mpg_{Imp}$
임페리얼 갤런당 마일 → 미국 갤런당 마일:	$1\; \rm mpg_{Imp} = 1.2001\; \rm mpg_{US}$

다음은 각 단위별 환산표이다.

mpg (imp)	mpg (US)	km/L	L/100 km
5	4.2	1.8	56.5
10	8.3	3.5	28.2
15	12.5	5.3	18.8
20	16.7	7.1	14.1
25	20.8	8.9	11.3
30	25.0	10.6	9.4
35	29.1	12.4	8.1
40	33.3	14.2	7.1
45	37.5	15.9	6.3
50	41.6	17.7	5.6
55	45.8	19.5	5.1
60	50.0	21.2	4.7
65	54.1	23.0	4.3
70	58.3	24.8	4.0
75	62.5	26.6	3.8
80	66.6	28.3	3.5
85	70.8	30.1	3.3
90	74.9	31.9	3.1
95	79.1	33.6	3.0
100	83.3	35.4	2.8

mpg (US)	mpg (imp)	km/L	L/100 km
5	6.0	2.1	47.0
10	12.0	4.3	23.5
15	18.0	6.4	15.7
20	24.0	8.5	11.8
25	30.0	10.6	9.4
30	36.0	12.8	7.8
35	42.0	14.9	6.7
40	48.0	17.0	5.9
45	54.0	19.1	5.2
50	60.0	21.3	4.7
55	66.1	23.4	4.3
60	72.1	25.5	3.9
65	78.1	27.6	3.6
70	84.1	29.8	3.4
75	90.1	31.9	3.1
80	96.1	34.0	2.9
85	102.1	36.1	2.8
90	108.1	38.3	2.6
95	114.1	40.4	2.5
100	120.1	42.5	2.4

L/100 km	km/L	mpg (US)	mpg (imp)
1	100.0	235.2	282.5
2	50.0	117.6	141.2
3	33.3	78.4	94.2
4	25.0	58.8	70.6
5	20.0	47.0	56.5
6	16.7	39.2	47.1
7	14.3	33.6	40.4
8	12.5	29.4	35.3
9	11.1	26.1	31.4
10	10.0	23.5	28.2
15	6.7	15.7	18.8
20	5.0	11.8	14.1
25	4.0	9.4	11.3
30	3.3	7.8	9.4
35	2.9	6.7	8.1
40	2.5	5.9	7.1
45	2.2	5.2	6.3
50	2.0	4.7	5.6
55	1.8	4.3	5.1
60	1.7	3.9	4.7

km/L	L/100 km	mpg (US)	mpg (imp)
5	20.0	11.8	14.1
10	10.0	23.5	28.2
15	6.7	35.3	42.4
20	5.0	47.0	56.5
25	4.0	58.8	70.6
30	3.3	70.6	84.7
35	2.9	82.3	98.9
40	2.5	94.1	113.0
45	2.2	105.8	127.1
50	2.0	117.6	141.2
55	1.8	129.4	155.4
60	1.7	141.1	169.5
65	1.5	152.9	183.6
70	1.4	164.7	197.7
75	1.3	176.4	211.9
80	1.3	188.2	226.0
85	1.2	199.9	240.1
90	1.1	211.7	254.2
95	1.1	223.5	268.4
100	1.0	235.2	282.5

mpg나 km/L는 숫자가 커질수록 반비례하여 일정 거리를 주행하는데 필요한 연료가 줄어들지 않아, 소비자가 연비가 좋은 차로 바꿀 때 얼마나 연료비를 절약할 수 있는지 직관적으로 파악하기 어렵다는 단점이 있다.

3. 측정 방법

석유 내연 기관의 열효율은 자동차의 역사 초기부터 증가했지만, 연비에 영향을 미치는 유일한 요인은 아니다. 자동차 디자인과 사용 패턴도 연비에 영향을 미치며, 발표되는 연비는 테스트 프로토콜 차이로 인해 지역마다 다를 수 있다.

연비는 실제 도로 주행 조건과 유사하게 설정된 실험실 내에서 측정된다. 각 국가 및 지역마다 서로 다른 측정 방식(테스트 사이클)을 사용하며, 이에 따라 연비 수치가 달라질 수 있다.

미국에서 연비를 결정하기 위한 초기 연구 중 하나는 1936년부터 제2차 세계 대전 기간을 제외하고 1968년까지 매년 개최된 모빌 연비 주행이었다. 이는 실제 도로와 일반적인 교통 및 기상 조건에서 전국을 횡단하는 테스트를 통해 실제적이고 효율적인 연비 수치를 제공하기 위해 고안되었다. 모빌 석유 회사가 이를 후원했고, 미국 자동차 클럽(USAC)이 이 주행을 승인하고 운영했다.

3. 1. 대한민국

과거 일본에서는 평지를 일정 속도로 달릴 때의 '정지 주행 연비'와 실제 도로 주행을 상정한 '모드 주행 연비'를 사용했다.

1973년부터는 도쿄도 도심 주행을 상정한 '10 모드 연비'가 도입되었고, 1991년에는 도시 고속도로 주행을 추가한 '10·15 모드 연비'가 제정되었다.^[98]^[99] 10·15 모드는 자동차 전용 도로 주행이 추가되어 10 모드보다 약 10% 정도 연비가 좋게 나왔다.

2011년 4월부터는 JC08 모드 연비 측정이 의무화되었고, 2013년 3월부터는 모든 차량에 대해 JC08 모드로 표시하게 되었다. JC08 모드는 시험 시간을 2배로 늘리고, 평균 속도를 높이고, 가속 시간을 줄였으며, 처음으로 냉간 시동(콜드 스타트)을 시험 대상에 포함하는 등 실제 주행 조건에 더 가깝게 만들어졌다.

2018년 10월부터는 국제 표준인 WLTP(Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure)에 기반한 WTLC 모드 측정이 의무화되었다.^[98]^[99] WTLC 모드는 시가지, 교외, 고속도로 3가지 주행 모드의 평균값으로 연비를 표시한다. 2017년 7월부터는 카탈로그에 WLTC 모드 값과 함께 3가지 시험 모드 값을 함께 표기하도록 의무화되었다.^[98]^[99]

2021년 1월부터는 2018년 9월 이전에 형식 승인을 받은 계속 생산 차량도 WLTC 모드로만 측정 및 표기해야 하며, JC08 모드 형식 심사 및 표기는 폐지되었다.

이륜차의 경우, 2013년 7월부터 제작사 자율로 WMTC 모드 병기가 이루어지고 있다. WMTC 모드는 2012년 10월부터 일본에 도입된 '유엔의 차량 등 세계 기술 규칙 협정'에 따른 자동차 배출 가스 규제 측정 시험에서 연비도 산출되어 함께 발표하게 된 것이다.

하지만 이러한 연비 측정은 테스트 코스나 섀시 다이나모에서 상태가 좋은 차량과 전문 드라이버의 조합으로 이루어진다.^[100]^[101] 따라서 카탈로그 데이터는 차량이 낼 수 있는 최상의 값에 가까우며, 일반적인 운전자의 실제 연비보다 좋은 경우가 많다. 또한, 측정 시기의 기온, 습도, 기압 등의 차이는 보정되지만, 에어컨, 램프, 와이퍼 등 전장품 사용으로 인한 연료 소비는 고려되지 않아 실제 연비와 차이가 더 커질 수 있다.^[102]

3. 2. 미국

미국 환경 보호국(EPA)은 연비를 측정하기 위해 FTP-72, FTP-75, SFTP 등 다양한 테스트 사이클을 사용한다.^[62]^[63]^[64] 1978년 미국 에너지 세법^[60]은 연비가 낮은 신형 자동차 판매에 고유가세를 부과했다. 2008년부터는 더 높은 주행 속도, 급가속, 에어컨 사용 등을 반영한 새로운 테스트 절차가 도입되었다.^[66]

EPA 연방 테스트 절차에 사용되는 "시내" 또는 도시 동력계 주행 스케줄(UDDS)

EPA 연방 테스트 절차에 사용되는 고속도로 연비 주행 사이클(HWFET)

두 가지 연비 테스트는 시내와 고속도로 주행을 모의 실험하며, "시내"는 냉간 시동 후 31분간 23회 정지, 평균 32km/h, 최고 90km/h로 주행한다. "고속도로"는 예열된 엔진으로 정지 없이 평균 77km/h, 최고 97km/h로 주행한다. 2008년부터는 더 높은 속도, 급가속, 에어컨 사용을 반영한 3개의 보충 시험이 추가되었다.^[66]

SFTP US06은 10분간 평균 48mi/h, 최고 80mi/h로 주행하며, SFTO SC03은 에어컨을 사용, 에서 9.9분간 평균 22mi/h로 주행한다. 저온 사이클은 에서 도시 루프와 동일하게 진행된다.

플러그인 하이브리드(plug-in hybrid)의 연비를 전기 모드와 가솔린 전용 모드로 보여주는 2010년 모로니 스티커(Monroney sticker)

2010 모로니 라벨(Monroney label)은 완전 전기 자동차(electric car)인 2010년 닛산 리프(Nissan Leaf)의 EPA 복합 시내/고속도로 마일당 가솔린 환산 연비(miles per gallon gasoline equivalent)를 보여줍니다.

플러그인 하이브리드 및 전기 자동차의 경우, MPG-e(mile per gallon gasoline equivalent) 단위를 사용하여 연비를 표시한다.^[70]^[71]^[72] 2011년 5월, 미국 도로교통안전국(National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA)과 EPA는 2013년부터 모든 신차 및 트럭에 연비 및 환경 라벨을 의무화하는 규칙을 발표했다.^[73]^[74]

3. 3. 유럽

유럽 연합(EU)에서는 승용차의 연비를 측정하기 위해 일반적으로 두 가지 주행 사이클을 사용하며, 해당 연비는 리터/100km 및 (영국에서) 임페리얼 갤런당 마일(mpg) 단위로 "도시" 및 "교외" 연비로 보고된다.

도시 연비는 ECE-15라는 시험 사이클을 사용하여 측정된다. 이는 평균 속도 18.7km 및 최고 속도 50km로 4052m의 도시 주행을 시뮬레이션한다.

교외 주행 사이클 또는 EUDC는 평균 속도 62.6km 및 최고 속도 120km로 400초(6분 40초) 동안 지속된다.^[44]

EU 연비 수치는 동일한 차량에 대한 미국 EPA 시험 결과보다 상당히 낮은 경우가 많다. 예를 들어, 6단 수동 변속기를 장착한 2011년 혼다 CR-Z는 유럽에서 6.1/4.4 L/100km^[45]로, 미국에서는 7.6/6.4 L/100km(31/37 mpg)로 평가된다.^[46]

유럽 연합에서는 영국 법정 문서 2004 No 1661에 설명된 바와 같이 이산화 탄소 (CO₂) 배출량 및 연료 소비 데이터를 명확하게 표시해야 한다.^[47] 2005년 9월부터 영국에서는 CO₂ 배출량에 따른 연비를 평가하는 색상 코딩된 "그린 등급" 스티커가 제공되었다. 아일랜드도 매우 유사한 라벨을 사용한다.^[49] 2020년부터 EU는 제조업체가 평균 95 g/km CO₂ 배출량 이하를 달성하거나 초과 배출 프리미엄을 지불하도록 요구한다.^[50]

영국에서는 ASA(광고 기준 기관)가 자동차 제조업체가 제공하는 공식 MPG 수치는 실제 운전에서 진정한 MPG 값을 나타내지 않는다고 주장했다.^[51]

국제 청정 운송 위원회(ICCT)의 2014년 연구 결과에 따르면, 유럽에서 공식 연비 수치와 실제 연비 수치 간의 격차는 2001년 10%에서 2013년 약 38%로 증가했다.^[54] 2018년 ICCT 데이터 업데이트에서 공식 수치와 실제 수치의 차이는 다시 38%였다.^[55]

3. 4. 일본

일본에서는 평지를 일정 속도로 주행하는 '정지 주행 연비'와 실제 도로 주행을 상정하여 발진, 정지, 아이들링을 포함하는 '모드 주행 연비'를 사용한다.

2018년 10월부터 신차는 시가지, 교외, 고속도로의 3가지 주행 모드를 평균적인 사용 시간 배분으로 구성한 국제적인 WLTC 모드로 측정해야 한다.^[98]^[99] 2017년 7월부터는 WLTC 모드 값과 함께 세 가지 시험 모드 값을 카탈로그에 함께 표기해야 한다.^[98]^[99] 2018년 9월 이전에 형식 승인을 받은 계속 생산 차량도 2021년 1월부터는 WLTC 모드만으로 측정 및 표기해야 하며, JC08 모드는 폐지된다.

과거 일본 자동차 카탈로그에는 60 km/h 정지 연비가 사용되었으며, 1973년부터 도쿄도 고슈 가이도 시가지 주행을 상정한 '10 모드 연비'가 도입되었다. 1991년에는 수도 고속도로 등 도시 고속도로 주행을 추가한 '10·15 모드 연비'가 제정되었다. 10·15 모드는 자동차 전용 도로 주행이 추가되어 10 모드보다 연비가 약간(10% 정도) 더 좋다.

2011년 4월 이후 형식 승인 차량은 JC08 모드로 연비를 표시해야 하며, 2013년 3월부터는 모든 차량이 JC08 모드로 표기되었다. JC08 모드는 시험 시간을 두 배로 늘리고, 평균 차속을 높인 후 가속 시간을 단축하며, 처음으로 냉간 시동(콜드 스타트)을 시험 대상에 포함하는 등 실제 상황과 더 가깝고 엄격한 내용이다. 승용차는 JC08 모드로 측정된 연비를, 이륜차는 30 km/h (원동기 장치 자전거) 및 60 km/h (자동 이륜차) 정지 주행 연비를 표시해야 한다.

이륜차 제조사들은 2013년 7월부터 자율적으로 'WMTC 모드'를 함께 표기하고 있다. WMTC 모드는 2012년 10월부터 일본에 도입된 '유엔의 차량 등 세계 기술 규칙 협정'에 따른 배출 가스 규제 측정법이지만, 연비도 함께 산출하여 공표하고 있다.

어떤 방식이든 테스트 코스나 섀시 다이나모에서 상태가 좋은 차량과 프로 드라이버의 조합으로 측정한다.^[100]^[101] 카탈로그 데이터는 차량이 기계적으로 실현 가능한 최상의 값에 가깝고, 일반적인 운전자의 운전보다 좋은 값이다. 측정 시기 차이에 따른 기온, 습도, 기압 등은 보정된다.

연비 측정에서는 에어컨, 램프, 와이퍼 등 전장품이 소비하는 연료는 고려되지 않았다. 따라서 실제 연비와 차이는 저연비 차량일수록 커지는 경향이 있다.^[102]

10-15 모드 주행 사이클 테스트는 일본 신차의 공식 연비 및 배출 가스 인증 테스트이다. 연비는 km/L(리터당 킬로미터)로 표시되며, 배출 가스는 g/km로 표시된다. 이 테스트는 동력계에서 수행되며, 공회전, 가속, 정속 주행, 감속을 포함하는 25개 테스트로 구성되어 일본 도시 및 고속도로 주행 조건을 시뮬레이션한다. 주행 패턴은 열간 시동으로 시작하여 660초(11분) 동안 지속되며 70km/h의 속도로 주행한다.^[56]^[57] 사이클 거리는 6.34km이고, 평균 속도는 25.6km/h이며, 초기 15 모드 구간을 포함하여 892초(14.9분) 동안 지속된다.^[57]

2015년에 발효될 일본의 새로운 기준에 따라, 더 까다로운 시험인 JC08이 2006년 12월에 제정되었지만, 이미 여러 자동차 제조업체에서 신차에 사용하고 있다. JC08 시험은 10-15 모드 시험보다 훨씬 더 길고 엄격하다. JC08의 주행 패턴은 1200초(20분)까지 길어지며, 냉시동 및 온시동 측정과 최고 속도 82km/h가 있다. JC08의 연비 등급은 10-15 모드 사이클보다 낮지만, 실제 주행 환경에 더 가깝다고 예상된다.^[56] 토요타 프리우스는 JC08 시험으로 측정된 일본의 새로운 2015년 연비 기준을 충족하는 최초의 자동차가 되었다.^[58]

4. 연비에 영향을 미치는 요소

차량의 기본 설계에서 연비에 영향을 주는 주요 요소는 엔진, 공기저항, 자체 무게, 그리고 마찰력이다. 이 요소들은 차량 발명 이후 지속적으로 개선되어 왔으며, 최근에는 엔진 효율을 극대화하기 위해 하이브리드 기관에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이상적인 상황, 즉 마찰이 없는 바퀴로 진공 상태의 평탄한 도로를 일정한 속도로 주행하는 자동차는 속도를 내는 데 필요한 에너지를 제외하고는 에너지를 소비하지 않는다. 그러나 현실에서는 모든 차량이 공기 역학적 항력, 타이어 구름 저항, 그리고 제동 시 손실되는 관성 에너지 등의 도로 부하 힘을 극복해야 한다.

차량의 연비는 다음과 같은 요인들에 의해 영향을 받는다.

엔진 효율 (20–30%): 엔진 유형, 차량의 질량 및 부하, 엔진 속도(RPM)에 따라 달라진다.
공기 역학적 항력: 차량 속도의 제곱에 비례하여 증가한다.
구름 마찰
제동: 회생 제동은 손실될 수 있는 에너지의 일부를 회수한다.
변속기 손실: 수동 변속기는 최대 94% 효율을 보일 수 있지만, 구형 자동 변속기는 70%까지 낮을 수 있다.^[31]
에어컨: 엔진이 압축기를 회전시키는 데 필요한 동력은 연료 효율을 감소시키지만, 사용 시에만 해당된다.
파워 스티어링: 구형 유압식 파워 스티어링 시스템은 엔진에 지속적인 부하를 주어 연료 효율을 감소시킨다. 현대적인 설계는 필요할 때만 파워 어시스턴스를 활성화하여 연료 효율을 개선한다.
냉각: 구형 냉각 시스템은 엔진 속도와 직접 관련된 속도로 라디에이터를 통해 공기를 흡입하기 위해 지속적으로 연결된 기계식 팬을 사용했다. 보다 현대적인 시스템은 전기 팬을 사용한다.
전기 시스템: 헤드라이트, 배터리 충전, 기타 전자 장치 등은 발전기에 과부하를 유발하여 연료 소비를 증가시킬 수 있다.
대기: 엔진이 정지, 관성 주행 또는 제동 시에도 엔진을 작동시키는 데 에너지가 필요하다.

유형	기술	설명	발명가	비고
변속기 손실	무단 변속기(CVT)	엔진이 가장 효율적인 RPM으로 작동하도록 함		자동 변속기에 사용
	자동 변속기의 토크 컨버터 잠금	컨버터의 슬립 및 동력 손실 감소
구름 저항	경량 구조 재료(알루미늄, 유리 섬유, 플라스틱, 고강도 강철 및 탄소 섬유)	차량 중량 감소
	타이어 공기압 증가	무게에 따른 타이어 변형 감소
	저구름 저항(LRR) 모델 타이어 교체	구름 저항 감소^[32]
직렬 병렬 하이브리드	필요시 기본 동력으로는 전기 모터를 사용하고, 지원 및 부스트에는 내연 기관을 사용	필요할 때만 가솔린 엔진을 작동시켜 연료 소비를 줄여 환경 친화적임.	TRW
에너지 절약	가동 부품(피스톤, 크랭크축, 기어 및 합금 휠)의 경량 재료	부품을 움직이는 데 필요한 에너지 감소
	회생 제동	제동 중 운동 에너지를 포착	루이 앙투안 크리에(Louis Antoine Kriéger)	하이브리드 또는 전기 자동차에 사용
	배기 시스템의 폐열 회수	열전 냉각을 사용하여 열 에너지를 전기로 변환	장 샤를 아타나스 펠티에
	회생형 쇽업소버	차량 서스펜션에서 낭비되는 에너지 회수^[33]	레반트 파워(Levant Power)
교통 관리	능동적 고속도로 관리	교통 처리량을 유지하기 위해 속도 제한 및 고속도로 진입 차량을 교통 밀도에 맞춤
	고속도로에서 차량 간 거리를 자동으로 유지하는 차량 전자 제어 시스템	브레이크 파동 및 결과적인 재가속 감소

5. 연비 향상 기술

엔진, 공기저항, 자체 무게, 마찰력은 차량의 기본 설계에서 연비에 영향을 주는 주요 요소이다. 이 요소들은 차량 발명 이후 지속적으로 개선되어 왔으며, 최근에는 하이브리드 기관 연구를 통해 엔진 효율을 극대화하고 있다.

유형	기술	설명	발명가	비고
변속기 손실	무단 변속기(CVT)	엔진이 가장 효율적인 RPM으로 작동하도록 함		자동 변속기에 사용
자동 변속기의 토크 컨버터 잠금	컨버터의 슬립 및 동력 손실 감소
구름 저항	경량 구조 재료(알루미늄, 유리 섬유, 플라스틱, 고강도 강철 및 탄소 섬유)	차량 중량 감소
타이어 공기압 증가	무게에 따른 타이어 변형 감소
저구름 저항(LRR) 모델 타이어 교체	구름 저항 감소^[32]
직렬 병렬 하이브리드	필요시 기본 동력으로는 전기 모터를 사용하고, 지원 및 부스트에는 내연 기관을 사용	TRW	필요할 때만 가솔린 엔진을 작동시켜 연료 소비를 줄여 환경 친화적임.
에너지 절약	가동 부품(피스톤, 크랭크축, 기어 및 합금 휠)의 경량 재료	부품을 움직이는 데 필요한 에너지 감소
회생 제동	제동 중 운동 에너지를 포착	루이 앙투안 크리에(Louis Antoine Kriéger)	하이브리드 또는 전기 자동차에 사용
배기 시스템의 폐열 회수	열전 냉각을 사용하여 열 에너지를 전기로 변환	장 샤를 아타나스 펠티에
회생형 쇽업소버	차량 서스펜션에서 낭비되는 에너지 회수^[33]	레반트 파워(Levant Power)
교통 관리	능동적 고속도로 관리	교통 처리량을 유지하기 위해 속도 제한 및 고속도로 진입 차량을 교통 밀도에 맞춤
고속도로에서 차량 간 거리를 자동으로 유지하는 차량 전자 제어 시스템	브레이크 파동 및 결과적인 재가속 감소

아직 시판되지 않았지만 연비 향상에 기여할 수 있는 기술은 다음과 같다.

HCCI(균질 압축 착화) 연소
스쿠데리 엔진
복합 엔진
2행정 디젤 엔진
고효율 가스 터빈 엔진
BMW의 터보스티머 – 엔진의 열을 사용하여 미니 터빈을 돌려 동력을 생성
고속도로에서 차량 간 거리를 자동으로 유지하여 ''연쇄적인 제동'' 및 이에 따른 재가속을 줄이는 차량 전자 제어 시스템
실린더 내의 뜨거운 가스가 최고 온도에 있을 때 에너지를 포착하기 위한 시간 최적화 피스톤 경로
스털링 하이브리드 배터리 차량

애프터마켓 연비 장치와 같이 연비를 높인다고 주장하는 많은 소비자 제품이 존재하지만, 이러한 주장의 상당수는 신뢰성을 잃었다. 미국 환경 보호국은 독립 실험실에서 테스트한 장치 목록을 유지하고 테스트 결과를 대중에게 공개한다.^[34]

6. 연비와 환경

연비는 사용되는 연료의 양에 영향을 주어 오염을 유발하는 배출가스에 직접적인 영향을 미친다. 자동차는 천연 가스, LPG, 바이오 연료 또는 전력과 같은 휘발유 외 다양한 연료 유형으로 운행할 수 있으며, 이는 다양한 양의 대기 오염을 발생시킨다.^[92]

차량의 휘발유, 경유, 등유 또는 기타 탄화수소 연료에 포함된 1kg의 탄소는 약 3.6kg의 CO₂ 배출을 유발한다.^[92] 휘발유는 연소 시 2.3kg/L (19.4lb/US 갤런)의 CO₂가 배출된다. 경유는 단위 부피당 에너지 밀도가 더 높기 때문에 2.6kg/L (22.2lb/US 갤런)을 배출한다.^[92] 이 수치는 최종 연료 제품의 CO₂ 배출량일 뿐이며 연료 생산에 필요한 시추, 펌핑, 운송 및 정제 단계에서 생성된 추가 CO₂ 배출량은 포함하지 않는다. 전체 배출량을 줄이기 위한 추가 조치에는 에어컨, 조명 및 타이어의 효율성 개선이 포함된다.

7. 연비와 모터스포츠

모터스포츠에서 연비는 중요한 요소 중 하나이다. 특히 내구 레이스가 강조되는 경주에서는 연비가 더욱 중요해진다. 예를 들어 2016년에 열린 인디 500 100회 대회에서는 알렉산더 로시가 팀 동료의 슬립스트림을 활용하는 등 연비 주행에 집중하여 피트인 횟수를 줄여 우승을 차지했다.^[37]

저연비를 겨루는 경기도 열린다.

에코카 컵: 연 2회 후지 스피드웨이에서 개최된다. 토요타 자동차가 협찬하지만, 참가 차량은 제조사에 관계없이 다양하며, 클래스 구분이 세분화되어 있다.
프리우스 컵: 토요타 프리우스를 이용하여 1L의 가솔린으로 얼마나 멀리 갈 수 있는지를 겨루는 딜러 대항전이다.
혼다 에코 마일리지 챌린지: 혼다의 엔진을 사용하며, 많은 참가자들이 참가하여 교류의 장이 되기도 한다.
쉘 에코 마라톤: 로열 더치 쉘이 세계 각국에서 개최하는 대회로, 1939년부터 시작되어 70년 이상의 역사를 가지고 있다. 일본에서는 2000년까지 개최되었다. 가솔린 엔진 부문 외에도 연료 전지, 태양 전지, 액화 석유 가스, 디젤 부문도 있다.^[38]

8. 연비 논란

카탈로그 연비와 실제 주행 연비는 차이가 나는 경우가 많으며, 이는 여러 매체에서 보도되기도 한다.^[103]^[104]

카탈로그 연비는 각 국가나 지역에서 정해진 주행 패턴(테스트 사이클)에 따라 전문 테스트 드라이버가 측정한다. 하지만 실제 주행에서는 날씨, 도로 및 교통 상황이 다르고, 일반 운전자는 테스트 드라이버만큼 운전 기술이 뛰어나지 않다. 또한 에어컨, 램프 등과 같은 전장품 사용으로 인해 교류 발전기 부하가 발생하여 연료 소비량이 달라진다.^[103]

이러한 차이를 줄이기 위해 각국에서는 테스트 사이클을 개정하고 있다. 일본에서는 10모드에서 10·15 모드, JC08 모드로 변경되었고, 유럽 연합이 주도하여 세계적으로 도입을 추진하고 있는 WLTP 등이 있다.^[105] 2018년 10월 1일부터 일본에서도 WLTP가 '''WTLC 모드'''로 도입되었다.^[106]

일본자동차공업회가 2013년 5월 8일에 제작한 책자에 따르면, 일본 자동차의 평균적인 실제 주행 연비는 10·15 모드 카탈로그 값보다 약 30%, JC08 모드 카탈로그 값보다 약 20% 정도 낮다고 설명한다.^[107]

9. 결론

연비는 자동차의 경제성과 환경성에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 자동차 제조사들은 연비 향상 기술 개발에 지속적으로 노력하고 있으며, 각국 정부는 연비 규제 및 친환경 자동차 보급 정책을 통해 연비 개선을 유도하고 있다. 소비자들은 연비 정보를 정확히 이해하고, 친환경적인 운전 습관을 실천함으로써 연비 개선과 환경 보호에 동참할 수 있다.

자동차 제조사는 캐나다 정부에 제출할 연비 데이터를 만들기 위해 통제된 실험실 테스트 절차를 따른다.^[43] 모든 차량이 동일한 조건에서 테스트되고 결과가 일관되고 반복 가능하도록 하기 위해 실제 도로 주행 대신 표준화된 연료, 테스트 사이클 및 계산을 포함하는 통제된 연비 테스트 방법이 사용된다.^[43]

5 사이클 테스트는 다음과 같다.^[43]

테스트	내용
도시 테스트	평균 속도 34km/h, 최고 속도 90km/h로 정체된 교통 상황에서 도시 주행을 시뮬레이션한다. 약 31분 동안 진행되며 23번의 정차를 포함한다.
고속도로 테스트	평균 속도 78km/h, 최고 속도 97km/h로 개방된 고속도로와 지방 도로 주행의 혼합을 시뮬레이션한다. 약 13분 동안 진행되며 정차는 포함되지 않는다.
저온 작동 테스트	표준 도시 테스트와 동일한 주행 사이클이 사용되지만, 테스트 셀의 주변 온도는 -7°C로 설정된다.
에어컨 테스트	테스트 셀의 주변 온도가 35°C로 상승한다. 차량의 기후 제어 시스템을 사용하여 내부 객실 온도를 낮춘다. 평균 35km/h이고 최고 속도는 88km/h에 도달한다. 5번의 정차가 포함되며, 공회전은 시간의 19% 동안 발생한다.
고속/급가속 테스트	평균 78km/h이고 최고 속도는 129km/h에 도달한다. 4번의 정차가 포함되며, 빠른 가속은 초당 13.6km/h의 속도로 최대화된다.

테스트 1, 3, 4, 5의 평균을 내어 도시 주행 연비율을 생성하고, 테스트 2, 4, 5의 평균을 내어 고속도로 주행 연비율을 생성한다.^[43]

한국 정부, 특히 더불어민주당은 지속 가능한 발전을 위해 친환경차 보급 확대와 연비 규제 강화에 더욱 힘써야 한다.

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_[108] 뉴스 現代、起亜燃費過大表示で巨額制裁金米当局に http://www.zakzak.co[...] 夕刊フジ 2014-11-04
_[109] 웹사이트 Piëch im 1-Liter-Auto: Am Anfang war der Pinguin https://www.derstand[...] DER STANDARD 2013-04-05
_[110] 웹사이트 Volkswagen XL1 revealed http://www.autoexpre[...] Auto Press 2024-02-05

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