알루미늄 적재함 문짝 교체로 연비가 개선되는 이유는 무엇일까요? 구름저항, 등판저항, 가속저항, 제동손실, 엔진효율등 각각 어떤 점이 가장 기여가 클까요?

그럼 우선 구름,등판,가속저항, 제동손실 및 엔진효율을 알아보겠습니다.

​차량 운행중 발생하는 저항은 아래와 같습니다.

차량이 달리기 위해 엔진이 극복해야 할 힘은 4가지로, 구름저항, 등판저항, 가속저항 3가지가 중량에 직접적으로 비례합니다

공기저항은 중량과 무관합니다.

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총 주행저항 (F) = 구름저항 + 등판저항 + 가속저항 + 공기저항

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1) 구름저항 (Rolling Resistance)

타이어가 노면을 구를 때 타이어 변형과 노면 마찰로 발생하는 저항임 

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Fr = Crr × W × g (구름저항 = 구름저항계수 X 차량 중량 X 중력가속도)

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Crr : 구름저항계수 (트럭 타이어 약 0.006~0.010)

W : 차량 중량 (kg)

g : 중력가속도 (9.8 m/s²)

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중량에 정비례 합니다. 200kg 감소시

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Fr 감소 = 0.008 × 200 × 9.8 = 15.7 N (약 1.6 kgf)

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약 1,6kgf의 힘이 운행거리인 년간 100,000km 내내 지속적으로 엔진 부담을 줄여, 연료소모량이 감소합니다

물리적으로는 타이어는 완전한 강체가 아니라, 접지면에서 변형됩니다. 중량이 클수록 변형량이 커지고(타이어가 납작해짐),

복원에 에너지가 소비됩니다. 이 점이 열로 소산되는 에너지 손실, 즉 연료 손실로 이어집니다.

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2) 등판저항 (Grade Resistance)

차량 운행 중 오르막길을 오를 때 중력을 이기기 위해 필요한 힘입니다. 

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Fg = W × g × sin(θ)

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θ : 경사각

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고속도로 평균 경사 2% (θ, 약 1.15도) 기준

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200kg 감소 시 등판저항 감소

= 200 × 9.8 × sin(1.15°) = 200 × 9.8 × 0.02 = 39.2N (약 4.0 kgf)

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위치에너지 (E=mgh)를 얻기 위해 엔진이 일을 해야 합니다. 질량이 작을수록, 즉 가벼울수로 같은 높이를 오르는 데

필요한 에너지, 즉 연료가 줄어 듭니다.

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3) 가속저항 (Inertial Resistance)

차량이 정지상태에서 속도를 높이거나 감속 후 재가속할 떄 필요한 힘입니다. 

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Fa = m × a

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m : 차량 질량 (kg)

a : 가속도 (m/s²)

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뉴턴의 제 2법칙에 의해 질량이 작을수록 가속도를 내기 위한 힘이 줄어듭니다

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정지상태 –> 시속 60km(16.7m/s)로 가속 시 200kg의 감소효과는

필요 충격량 감소 = 200 × 16.7 = 3,340 N·s

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시내 혹은 국도 주행시처럼 출발, 정지가 잦을수록 이 효과가 누적되어 경량화 효과, 즉 연료비 점감효과가 극대화 됩니다.

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4) 제동에너지 손실 감소

감속, 제동시 차량의 운동에너지는 브레이크의 열로 버려집니다. 

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운동에너지 = ½ × m × v² (중량 × 속도² × 50%)

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시속 60km에서 완전 정지시 공차 중량 200kg의 감소효과

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절약 에너지 = ½ × 200 × 16.7² = 27,889 J ≈ 27.9 kJ

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이 에너지는 매 제동마다 절약됩니다.

회생 제동이 없는 일반 화물트럭에서는 이 에너지가 전부 열로 소실되어

경량화로 손실 자체를 줄이는 것이 유일한 방법입니다.

엔진은 부분 부하 (Part Load) 구간에서 효율이 낮습니다. 

​

엔진 효율 곡선:

최대출력 부근 → 열효율 약 40%

저부하 구간 → 열효율 약 20~25%

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무거운 차량은 엔진이 항상 높은 부하로 작동합니다. 경량화로 부하가 줄면 엔진이 더 효율적인 구간에서 작동하게 됩니다.

이는 단순 비례 이상의 연료절감 효과를 만들어 냅니다.

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6. 종합 정리

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경량화

│

├── 구름저항 감소 → 평지 주행 연료 절감

├── 등판저항 감소 → 오르막 연료 절감

├── 가속저항 감소 → 출발/가속 연료 절감

├── 제동손실 감소 → 시내 주행 연료 절감

└── 엔진 효율 향상 → 전 구간 추가 절감

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결론 : 시내 주행 비율이 높을수록, 오르막이 많을수록, 출발/정지가 잦을수록 (주)알텍코리아 알루미늄 문짝 교체 후, 경량화 효과가 더 크게 나타납니다.

(주)알텍코리아 알루미늄 적재함문짝으로 교체시 감소 중량은 얼마나 되는가요?

차종별 제원사항(공차중량, 적재함길이등)에 따라 다르나, 최대 400kg에서 최저 40kg 공차중량이 감소합니다.

엑시언트 25톤 신차입니다. 사진에서 보시는 것처럼 차주분의 요청에 따라 옆 문짝은 쫄대 보강형, 뒷 문짝은 힌지형으로 교체하였습니다.

다시, 각 요인별로 연료비 절감에 기여하는 정도에 대해 알아보겠습니다.

[종합적으로]

연비개선 효과를 만드는 다섯 가지 저항 — 무엇이 얼마나 기여하나
경량화로 연비가 개선되는 메커니즘을 “전체 효과를 100″으로 놓고 각 항목의 기여 비중을 정리하면 아래와 같습니다.
차종, 노선 특성(시내/고속), 적재 패턴에 따라 비중은 달라지지만, 아래 수치는 시내 주행 비율 50~70% 수준의 상용 카고트럭을 기준으로 한 대략적인 추산입니다.
항목 기여 비중(%) 핵심 조건
① 구름저항 감소 약 30~35% 평지 정속 주행 전 구간 지속 작용
② 가속저항 감소 약 25~30% 시내 주행, 출발·정지가 잦을수록 증가
③ 제동손실 감소 약 15~20% 회생제동 없는 일반 디젤트럭에서 열로 소산되는 에너지
④ 등판저항 감소 약 10~15% 오르막 비율이 높은 노선일수록 증가
⑤ 엔진 효율 향상 약 5~10% 부하 감소로 엔진이 효율 좋은 구간에서 작동
합계 100% — 공기저항은 중량과 무관하므로 제외했습니다.

① 구름저항에 대해서

① 구름저항 — 기여 비중 약 30~35%
왜 중량이 줄면 구름저항이 줄어드나요?
타이어는 완전한 강체가 아닙니다. 차량 하중이 걸리면 접지면에서 미세하게 찌그러지고, 굴러가면서 복원됩니다. 이 변형과 복원 과정에서 에너지가 열로 빠져나갑니다.

구름저항 (Fr) = 구름저항계수(Crr) × 차량 중량(W) × 중력가속도(g)

중량에 정비례합니다. 문짝 교체로 200kg이 줄면, 그 200kg에 해당하는 구름저항이 주행 전 거리에 걸쳐 꾸준히 엔진 부담을 줄여줍니다.

② 가속저항에 대해서

② 가속저항 — 기여 비중 약 25~30%
왜 시내 주행일수록 경량화 효과가 커지나요?
뉴턴의 제2법칙입니다.
“`
가속저항 (Fa) = 질량(m) × 가속도(a)
“`
정지 상태에서 시속 60km까지 가속할 때, 200kg 감량의 효과를 충격량으로 환산하면 약 3,340 N·s의 힘이 절약됩니다. 이게 시내 주행에서 하루 수십 번 반복되면 누적 연료 절감으로 이어집니다.
택배·공구차·자재 배송처럼 “정차 → 출발”이 반복되는 운행 패턴에서 경량화 효과가 고속도로 정속 주행보다 더 크게 체감되는 이유가 바로 여기에 있습니다.

③ 제동손실 감소에 대해서

③ 제동손실 감소 — 기여 비중 약 15~20%
브레이크를 밟을 때도 연료가 낭비된다는 말인가요?
그렇습니다. 가속하면서 쌓은 운동에너지는 제동 시 브레이크 열로 전부 버려집니다.
“`
운동에너지 = ½ × 질량(m) × 속도²(v²)
“`
시속 60km에서 완전 정지할 때, 공차 중량 200kg 감소 기준으로 약 27.9 kJ의 에너지가 절약됩니다. 회생제동 시스템이 없는 일반 디젤 화물트럭에서는 이 에너지를 회수할 방법이 없습니다. 경량화로 손실 자체를 줄이는 것이 유일한 방법입니다.
제동이 잦은 시내 주행에서 이 항목의 비중이 올라갑니다.

④ 등판저항 감소에 대해서

④ 등판저항 — 기여 비중 약 10~15%
오르막은 연비의 적입니다.
“`
등판저항 (Fg) = 질량(W) × 중력가속도(g) × sin(경사각 θ)
“`
고속도로 평균 경사 2% 기준, 200kg 감소 시 등판저항은 약 39.2 N(4.0 kgf) 줄어듭니다. 산지 노선이나 오르막 비율이 높은 지방 국도를 주로 다니시는 분들께는 이 항목의 비중이 더 올라갑니다.
위치에너지를 얻기 위해 엔진이 일을 해야 하는데, 가벼울수록 그 일이 줄어드는 구조입니다.

⑤ 엔진효율 향상에 대해서

⑤ 엔진 효율 향상 — 기여 비중 약 5~10%
부하가 줄면 엔진이 더 효율적인 구간에서 작동합니다.
디젤 엔진은 최대 출력 부근에서 열효율이 약 38~42%에 달하지만, 저부하 구간(공회전 가속 등)에서는 20~25%로 떨어집니다.
무거운 차량은 엔진이 항상 높은 부하에서 작동합니다. 경량화로 부하가 줄면 엔진이 상대적으로 효율이 좋은 중간 부하 구간에서 더 많은 시간을 보내게 됩니다.
이건 단순 비례 이상의 효과로, 나머지 네 가지 저항 감소에 추가 보너스로 붙는 성격입니다. 비중은 작지만 무시할 수 없습니다.

종합적으로

운행 조건 주로 영향받는 항목 경량화 효과
시내 주행 위주 (정차·출발 빈번) 가속저항 + 제동손실 ★★★ 크다
오르막 구간 많음 등판저항 ★★★ 크다
고속도로 정속 위주 구름저항 ★★ 중간
공차 운행 비율 높음 전 항목 ★★★ 크다
적재 만재 운행 위주 전 항목 비중 감소 ★ 상대적으로 작다

결론적으로

결론적으로, 시내 주행 비율이 높고 출발·정지가 잦을수록, 오르막이 많을수록 경량화 효과는 더 크게 나타납니다. 1톤 소형 트럭이 25톤 대형 트럭보다 경량화 체감이 오히려 더 잘 나타나는 이유이기도 합니다. 엔진 배기량 대비 차체 중량의 비율이 다르기 때문입니다.

그럼 왜 연료비 절감효과를 체감하기 어려운가요?

연비개선 효과가 생각보다 작다고 느끼시는 분들이 많습니다.
저도 2019년 개발을 시작하면서 처음에는 그렇게 생각했습니다. 그런데 위의 다섯 가지 저항을 하나씩 들여다보면, 경량화의 효과는 한 번에 느껴지는 게 아니라 달리는 매 순간 꾸준히 누적되는 구조라는 것을 알게 됩니다.
하루 150km, 연간 5만km, 5년이면 25만km입니다. 이 거리 내내, 줄어든 중량만큼 구름저항·가속저항·등판저항·제동손실이 조금씩 덜 발생하고 있습니다.
차종별로 예상 연간 연료비 절감액은 아래 계산기에서 직접 입력해 확인해보시기 바랍니다.

그럼 보기 쉽게 아래의 이미지로 연료 절감의 원리를 이해하시는 데 도움이 되길 바라며 글을 마칩니다.

22년 7월 개발된 알루미늄 힌지형 (주)알텍코리아 적재함 문짝 사용후기 동영상입니다. 총 6분의 차주분께서 문짝의 휨, 원상복원등에 대한 내구성 품질에 대해
평가해주셨습니다. 알루미늄 힌지형 적재함문짝은 경량화 효과가 가장 높고, 국내에서 가장 가볍고, 종래의 나무+철제 문짝보다 내구성도 우수합니다.

현대 트럭의 경우 70%, 대우트럭의 경우 60% 감량이 됩니다. 고유가 시대 (주)알텍코리아 알루미늄 적재함 문짝으로 연료비 절약은 물론 가볍고, 강하고, 튼튼한
적재함 문짝으로 화물 결박을 견고하게, 주행 응답성 개선을 하여 안전 운행에 도움이 되시길 바랍니다.