1. 개요
排氣量, engine displacement내연기관에서 피스톤이 최대로 밀어내거나 빨아들이는 부피.
2. 상세
배기량은 피스톤이 움직이는 범위를 기준으로 하기 때문에 연소실 용적 자체를 뜻하지는 않는다. 엔진은 대개 여러 개의 실린더(기통)를 가지고 있는데, 실린더별 용량을 모두 합쳐서 배기량이라고 한다. 따라서 같은 크기의 실린더를 가진 엔진이라도 기통수(실린더 수)가 많으면 배기량이 커진다.배기량을 구하는 공식으로는 다음과 같이 정의된다.
배기량 = 실린더 단면적 × 행정길이[1] × 기통수 = (π/4) × 직경2 [2] × 행정길이[3] × 기통수
국내에서 사용되는 표준 단위로는 CC를 쓰지만, 유럽에서는 리터를 쓰기도 한다.[4] 미국에서는 과거에 cu in.[5]를 많이 썼는데 CC로 바꾸려면 인치->cm를 세번이나 해줘야 한다.[6] 하지만 미국에서도 부피 관련 내용물의 리터 표기가 늘어나면서[7] 배기량 표기가 거의 리터로 대체되었다.
배기량이 커질수록 한번에 연소되는 연료의 양이 많아지므로 일반적으로 엔진 토크와 출력이 커진다. 그러나 반드시 서로가 비례관계인 것은 아니고 엔진 설계에 따라 달라질 수 있다. 실린더의 직경이 크고 스트로크가 작으면 왕복거리가 줄어들기 때문에 출력이 좋고 토크가 낮은 반면, 직경이 작고 스트로크가 크면 작은 면적에 폭발력이 집중되기 때문에 출력이 낮은 대신 토크가 높아진다.
다른 영향요인이 있다면 인젝터의 분사압이 높아졌다든가,[8] 과급기를 장착한 경우라든가,[9] 특히 엔진의 종류가 서로 다르면 배기량만으로 출력을 비교하기 어렵다. 반켈 엔진(로터리 엔진)은 같은 배기량의 피스톤 엔진에 비해 2배가 넘는 출력
단, 실린더당 배기량은 과하게 크면 실린더 용적으로 인해 엔진의 소형화가 어려워지고 배기량이 같으면 기통수가 적어져 진동이 심해지며, 반대로 과하게 작으면 회전질감이 좋아지는 대신 실린더의 열효율이 떨어져[10] 엔진성능이 떨어진다는 문제점이 있다.
대한민국은 이 배기량이 굉장히 중요한데, 배기량에 따라 자동차세가 다르기 때문이다. 문제는 기술이 발전하고, 다운사이징을 적극적으로 수용하면서 고가차량이면 무조건 큰 배기량의 엔진을 탑재하던 시대가 지나버렸다는 것. 그래서 배기량과 차량 가격이 반드시 비례하는것이 이의가 제기되기도 한다. 특히 고가의 외제차들에서 이런 문제점이 있는데, 배기량이 작은 외제소형차는 차량 가격은 매우 높아도 더 싼 큰 국산차보다 세금을 덜 내기 때문이다. 극단적인 예시로 1,063 마력짜리 메르세데스-AMG ONE은 F1에 들어가는 엔진(1.6L V6)을 그대로 때려박은[11] 것이라 배기량이 같은 아반떼와 같은 양의 자동차세를 낸다! 이 때문에 2023년 대통령실에서 자동차세가 차량 가격에 비례하도록 개편안을 냈다. 하지만 반대 의견도 만만치 않은데, 이미 차량 가격에 비례하는 세금인 취등록세가 있다는 점, 친환경차인 전기자동차와 하이브리드 자동차가 더 큰 손해를 보게 된다는 점 등이 문제로 지목되고 있다.[12]
배기량에 따른 세금체계가 1,000cc 미만, 1,000~1,600cc, 1,600cc 이상을 기준으로 세율이 달라져서 가능하면 저 배기량에 맞추려고 하지만, 디젤 엔진의 경우 종종 1.7리터, 2.2리터[13] 같은 특이한 배기량이 나오기도 한다. 이런 엔진은 같이 장착되는 변속기의 최대허용성능에 맞춰 설정된 배기량이라고 보면 된다.
오토바이의 경우에는 배기량이 운전면허, 차량 등록, 고속도로 통행 여부[14] 등에 영향을 미치는 경우가 많다. 대한민국은 125cc 이하는 모든 운전면허 소지자가 운전할 수 있으며, 125cc를 넘는 경우 2종 소형 운전면허를 필요로 한다. 다른 나라에서는 배기량별로 더 세밀한 면허 구분을 두는 경우가 많다.
3. 배기량 증가 개조
엔진 튜닝, 개조 등으로 배기량을 올리기도 하는데, 실린더/피스톤의 직경을 키우는 보어 업과 실린더의 행정길이를 늘리는 스트로크 업이 있다.보어 업은 항목 참조.
스트로크 업의 경우는 보통 크랭크샤프트의 교환으로 이루어진다. 크랭크샤프트의 회전반경이 커질수록 행정길이도 늘어난다. 다만 실린더 라이너 길이의 한계나 크랭크 케이스의 여유 사이즈 등의 이유로 크게 변화하지는 않는다.
[1] 간극 길이는 배기량에 포함되지 않는다.[2] 보어[3] 스트로크[4] 국내에서도 약식표기로는 리터로 통용한다.[5] cubic inch. 세제곱 인치를 뜻한다.[6] 큐빅인치에 16.387을 곱해주면 cc가 된다[7] 그램(성분표), 리터(주로 2리터 보틀, 500mL 페트병 등에서 사용) 등 미국에서도 일상적으로 미터법을 쓰는 분야가 없지는 않다.[8] 분사압이 높아지면 같은 양을 쏴도 더 작은 구멍에서 나오기 때문에 연료 알갱이의 표면적이 넓어져 연소효율이 좋아진다. 대신 요구하는 휘발유의 옥탄가가 높아져서 고급휘발유를 사용하지 않을 시 노킹 현상이 발생할 수도 있으며, 경유는 순도에 매우 민감해진다.[9] 풀스로틀 기준 대기압 이상의 압력으로 공기를 밀어넣는 장치로, 공기량이 늘어나지만 연료량은 그대로라 혼합비가 높아져 연소효율이 좋아진다.[10] 부피에 비해 표면적이 넓어져 열손실이 커지기 때문이다.[11] 물론 양산화를 위한 약간의 조정이 있긴 하다.[12] 타국의 경우, 유럽의 주요 국가들은 탄소배출량을 기준으로 자동차세를 매긴다. 미국은 주마다 다른데 탄소배출량, 차량 가격, 차량 중량 등 다양한 기준이 있으며 자동차세 자체를 부과하지 않는 주도 있다. 일본의 경우 대한민국과 마찬가지로 배기량을 기준으로 하되 친환경차에는 감면을, 오래된 내연기관차에는 증세를 한다.[13] 과거에는 2,000cc 미만과 2,000cc 이상의 세율이 달랐다.[14] 서구권 및 영미권 대다수 나라가 50cc 이상부터, 일본은 125cc, 북한과 이탈리아는 150cc부터 고속도로 통행이 허용된다. 대만은 250cc부터 자동차전용도로에 한해 통행이 가능하지만 고속도로는 안된다. 한국은 1991년까지 250cc 이상 차량의 고속도로 통행 및 모든 배기량의 자동차전용도로 통행이 허용되었으나 이후 배기량과 도로 종류를 불문하고 모두 금지되어 OECD국가 중 유일하게 오토바이로 고속도로 및 자동차전용도로를 주행할 수 없다.