고속도로 운전이 효율적으로 느껴집니다. 도시 교통의 정체 현상 없이 속도를 설정하고, 차선을 유지하고, 거리를 주행할 수 있습니다. 그러나 고속도로 연비에는 그 자체의 함정이 있으며 가장 큰 함정은 눈에 보이지 않습니다. 즉, 시속 70마일로 차량이 밀어내는 공기는 대부분의 운전자가 인식하는 것보다 더 강하게 작용합니다. 고속도로 연료 손실의 이면에 있는 물리학과 이에 대처하는 습관을 이해하면 개조에 1달러를 지출하지 않고도 실제 수치에 갤런당 수 마일을 추가할 수 있습니다.
최적 속도 범위: 50~65MPH
대부분의 승용차는 50~65mph 사이에서 최고의 연비에 도달합니다. 해당 범위 미만에서는 엔진이 지속적인 순항을 위해 가장 효율적인 회전수 대역에서 작동하지 않습니다. 그 이상에서는 공기 역학적 항력이 빠르게 증가하고 드라이브트레인이 제공하는 효율성 향상을 극복합니다.
미국 에너지부는 속도 비용에 대해 구체적인 수치를 제시합니다. 즉, 50mph 이상으로 주행할 때마다 10mph마다 연료비를 약 7%~14% 더 지불하게 됩니다. 65mph 대신 75mph로 주행하면 차량의 모양과 크기에 따라 15% 이상의 연비 저하를 기대할 수 있습니다. 65mph에서 35MPG를 얻는 자동차의 경우, 그 페널티는 75mph에서 약 30MPG에 해당합니다. 400마일이 넘는 도로 여행을 할 때, 그 차이는 주유를 위해 더 빨리 멈추고 주유소에서 눈에 띄게 더 많은 비용을 지출한다는 것을 의미합니다.
실질적인 의미는 간단합니다. 속도 제한이 허용하는 경우 72~75mph 대신 60~65mph로 순항하면 거의 항상 의미 있는 MPG 향상을 얻을 수 있습니다.
연료 비용 계산기를 사용하여 특정 여행에 대한 수치를 계산하고 속도 변화가 총 연료 소비에 어떤 영향을 미치는지 확인하세요.
페널티 뒤에 숨은 물리학: 공기역학적 항력
공기역학적 항력은 단순하고 선형적인 방식으로 속도에 따라 확장되지 않습니다. 속도의 제곱에 따라 확장됩니다. 즉, 속도를 두 배로 늘려도 엔진이 극복해야 하는 항력이 두 배로 늘어나는 것은 아닙니다. 그것은 그것을 4배로 늘린다. 시속 30마일에서는 공기 저항이 미미합니다. 시속 70마일에서는 엔진이 작용하는 주요 부하가 됩니다.
이것이 연비 곡선이 고속에서 급격하게 하향 휘어지는 이유입니다. 시속 70마일로 주행하는 차량은 시속 35마일로 주행할 때 직면하는 공기역학적 저항의 약 4배와 싸우지만 엔진은 차량을 두 배 빠른 속도로만 움직입니다. 마일당 에너지 비용은 가파르게 오르고, 해당 에너지 비용을 충당할 연료는 전적으로 탱크에서 나옵니다.
여기서도 체형이 중요한 역할을 합니다. 박스형 SUV나 픽업트럭은 경사진 세단이나 특수 목적의 하이브리드에 비해 항력계수가 높습니다. 동일한 속도 페널티는 유선형 차량보다 트럭에서 더 세게 적용됩니다. 이는 트럭과 SUV 고속도로 MPG 수치가 70mph 이상의 속도를 낼 때 더 급격하게 떨어지는 경향이 있는 이유 중 하나입니다.
크루즈 컨트롤: 실제 비용을 절감할 수 있는 간단한 도구
인간 운전자는 일관성이 없는 스로틀 컨트롤러입니다. 그것에 대해 생각하지 않고 대부분의 사람들은 고속도로에서 의도한 순항 속도보다 3~5mph 더 높거나 낮은 속도로 표류하며, 무의식적으로 가속한 다음 일정한 리듬으로 속도를 줄입니다. 각각의 불필요한 가속에는 후속 감속으로 인해 낭비되는 연료가 필요합니다.
크루즈 컨트롤이 이 문제를 해결해 줍니다. 평평한 지형에서 완벽하게 일정한 속도를 유지함으로써 장거리 주행에 따른 미세한 가속이 제거됩니다. 에너지부는 크루즈 컨트롤이 평탄한 도로에서 수동 스로틀 관리에 비해 연비를 7~14% 향상시키는 것으로 추정합니다. 500마일의 고속도로 여행에서 이는 실제적이고 측정 가능한 차이입니다.
크루즈 컨트롤이 MPG를 손상시킬 때
크루즈 컨트롤은 평탄한 고속도로에서는 그 성능을 유지하지만 언덕이 많은 지형에서는 불리하게 작용할 수 있습니다. 도로가 오르기 시작하면 크루즈 컨트롤 시스템이 속도 저하를 감지하고 적극적으로 스로틀을 추가하여 반응하여 설정 속도를 유지합니다. 긴 경사면에서는 엔진이 장기간 높은 부하로 작동하여 오르막에서는 차량의 속도를 약간 늦추고 내리막에서는 속도를 회복함으로써 인간 운전자가 사용하는 것보다 더 많은 연료를 연소한다는 의미일 수 있습니다.
언덕이 많은 경로에서는 수동 스로틀 제어로 전환하는 것을 고려하십시오. 숙련된 운전자는 오르막길에 오르기 전에 가속 페달을 밟고 올라가는 동안 차가 몇 mph를 잃게 한 다음 내려가는 동안 추가 연료 없이 속도를 회복합니다. 수정된 형태로 "펄스 앤 글라이드"라고도 불리는 이 기술은 고도 변화를 통해 일정한 속도를 유지하는 것보다 평균 연료 소비를 낮게 유지합니다.
공기역학적 추가 기능: 루프 박스 및 자전거 랙
차량 지붕이나 후면에 묶인 물체는 공기 역학적 프로필을 변경하며 유리한 방향이 아닙니다. 지붕에 장착된 화물 상자는 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 연구와 실제 테스트에 따르면 루프 박스는 박스 크기, 모양, 장착 차량에 따라 연료 소비량을 6~17% 증가시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 항력이 연료 방정식을 지배하는 고속도로 속도에서는 여행의 모든 마일에서 이러한 페널티가 느껴집니다.
후면에 장착된 자전거 랙은 다가오는 공기 흐름에 직접적으로 맞기보다는 차량의 뒤를 따라 위치하기 때문에 어떤 경우에는 약간 더 좋지만 여전히 패널티가 있습니다. 2~3대의 자전거가 장착된 후방 히치 랙은 고속도로 속도에서 연료 소비량을 10~20% 더 늘릴 수 있습니다. 이는 주로 자전거 자체가 상당한 공기를 흡입하기 때문입니다.
실용적인 지침: 루프 박스와 랙을 적극적으로 사용하지 않을 때는 제거하십시오. 캠핑 여행 후 3주 동안 차에 앉아 있다가 다시는 사용하지 않는 루프 박스는 운전할 때마다 연료를 소모하게 됩니다. 상자가 비어 있어도 공기역학적 파괴는 마찬가지다.
대형 트럭 뒤에서 제도
장거리 세미트럭은 이동할 때 뒤에 저압 공기 주머니를 생성합니다. 주머니 속을 바짝 따라가는 차량은 공기역학적 항력이 줄어들고 더 나아가 연비가 향상됩니다. 연구에 따르면 대형 트럭을 2~3대의 차량 길이 내에서 따라가는 차량의 항력 감소가 5%~10%로 측정되었습니다.
즉, 초안 작성은 권장할만한 전략이 아닙니다. 의미 있는 항력 감소를 달성하는 데 필요한 다음 거리는 위험할 정도로 짧으며, 트럭이 갑자기 브레이크를 밟을 경우 반응 시간이 거의 없습니다. 연료 절감은 실제로 가능하지만 위험은 이익에 비례하지 않습니다. 고속도로 속도에서 최소 4초의 안전한 차간 거리를 유지하는 것은 MPG 영향에 관계없이 올바른 요구입니다.
타이어 공기압 및 구름저항
타이어 공기압은 모든 속도에서 중요하지만, 구름 저항은 고속도로에서 공기역학적 항력과 다르게 상호 작용합니다. 저속에서는 구름 저항이 지배적인 마찰력입니다. 고속도로 속도에서는 공기역학적 항력이 이를 압도합니다. 그럼에도 불구하고 타이어 공기압이 부족하면 항력 패널티에 구름 저항이 추가되고 복합 효과로 인해 연료 비용이 발생합니다.
연구에 따르면 제조업체가 권장하는 팽창 압력보다 10PSI 낮을 때마다 구름 저항 효율이 약 1%씩 감소하는 것으로 나타났습니다. 사소하게 들릴 수도 있지만 타이어 4개 모두에서 10PSI가 낮게 주행하는 운전자는 지속적으로 1%의 연료 패널티를 부담하게 되며, 이는 수만 마일이 넘는 거리를 합산하게 됩니다. 타이어가 차가울 때 운전석 도어 잼 내부 스티커에 지정된 공기압을 사용하여 매달 타이어 공기압을 점검하십시오.
고속도로에서 에어컨과 열린 창문 비교
일반적인 믿음은 고속도로 속도로 에어컨을 가동하는 것이 창문을 여는 것보다 훨씬 더 많은 연료를 소비한다는 것입니다. 현실은 더 미묘합니다. 저항이 최소화되는 저속에서는 열린 창문이 거의 확실히 더 효율적인 선택입니다. 공기역학적 항력이 지배적인 힘이 되는 고속도로 속도에서는 열린 창문이 실내와 주변에 난류를 만들어 항력을 의미 있게 증가시키고 엔진의 A/C 부하를 부분적으로 상쇄할 수 있습니다.
EPA와 DOE는 약 50~55mph 이상의 속도에서 열린 창문으로 인한 공기역학적 패널티가 에어컨 가동에 드는 연료비에 가깝거나 이를 초과할 수 있다는 점을 인정했습니다. 더운 날씨에 고속도로에서 에어컨을 사용하고 창문을 닫아 두는 것은 일반적으로 연비 재앙으로 묘사되는 것이 아닙니다. 어느 쪽이든 차이는 상대적으로 작지만 대부분의 운전자가 예상하는 것보다 절충안이 더 가깝습니다.
정지 전 감속을 위한 타력 주행
고속도로 주행 시 때때로 감속이 필요합니다(톨게이트, 공사 구역, 전방의 느린 교통, 출구). 속도를 어떻게 줄이는지가 중요합니다. 늦게 그리고 세게 제동하면 엔진이 축적하기 위해 사용한 운동 에너지가 브레이크 패드를 통해 열로 변환되고 그 에너지는 사라집니다. 속도를 줄여야 하는 지점보다 훨씬 앞서 스로틀을 떼어 일찍 타력 주행하면 차량의 자연스러운 저항이 더 먼 거리에 걸쳐 작업을 수행할 수 있게 됩니다.
최신 연료 분사 차량의 경우 기어를 넣은 상태에서 고속도로 속도로 스로틀을 떼면 일반적으로 연료가 차단됩니다. 엔진 제어 장치는 엔진 제동 시 차량이 감속하고 있음을 감지하고 연료 분사를 완전히 중지합니다. 엔진은 연료를 태우는 대신 자동차의 운동량을 사용하여 회전을 계속합니다. 즉, 초기 타력 주행은 단순히 제동하는 동안 태웠을 연료를 절약하는 것이 아닙니다. 감속 거리에 걸쳐 엔진을 자유롭게 작동시키기 위해 운동량을 적극적으로 사용하고 있습니다.
습관을 들이는 것은 간단합니다. 더 멀리 바라보고, 속도를 줄여야 할 곳을 예상하고, 스로틀을 더 일찍 떼는 것입니다. 고속도로 진입로 및 유료 진입로에서 이는 마지막 순간까지 속도를 유지한 후 급제동하는 것에 비해 상당한 양의 연료를 절약할 수 있습니다.
함께 정리하기
고속도로 운전은 일관성과 준비를 보상합니다. 가장 큰 단일 레버는 속도입니다. 75mph 대신 60~65mph를 유지하면 자체적으로 연비가 10~15% 회복될 수 있습니다. 평평한 도로의 크루즈 컨트롤은 7%~14%를 추가로 포착합니다. 사용하지 않는 루프랙을 제거하고, 타이어에 적절한 공기압을 유지하고, 정지 전에 일찍 타력 주행하는 것은 작지만 실질적인 기여를 합니다.
이러한 변경 사항 중 어느 것도 돈을 쓰거나 차량을 개조할 필요가 없습니다. 그것은 이미 운전하는 거리 전체에 일관되게 적용되는 습관과 인식입니다.