자동변속기에 대한 이야기 두번째

아주 오래전에 자동변속기 이야기를 하면서 건성건성 넘어갔던 부분들에 의해서 많은 분들께서 질문을 하시고
인터넷상에서 제 글들을 아주 많이 접하게 되면서... 자동변속기 예열에 대한 이야기를 좀더 세밀하게 써볼까 합
니다.

내용이 다소 복잡하고 지루할수 있으니, 세줄요약이 필요하신분은 과감하게 백스페이스를 눌러주세요... ^^

자동변속기는 내부구조가 쉽게 말하면 오일펌프 -> 스테이터 -> 터빈 -> 클러치 하우징 -> 유성기어와 함께
솔레노이드 밸브로 구성되어 있습니다. 좀더 복잡하게 설명하면 정말 정비학에 관련된 이야기가 되므로 최대
한 쉽게 설명드려보겠습니다.

토크컨버터는 오일펌프, 스테이터, 터빈으로 구성되어 이 세가지를 합쳐서 토크컨버터라 부르게 됩니다. 엔진의
플라이 휠에는 토크컨버터의 오일펌프가 직결되어 있어서 엔진이 회전을 시작하면 오일펌프는 항상 회전을 시작
하게 됩니다.

오일펌프가 회전을 시작하면 자연스럽게 유압이 발생하게 되지요. 주행중에는 유압제어 솔레노이드 밸브에서
터빈의 회전속도와 오일펌프의 회전속도의 차이가 발생하면 유압을 최대로 조정하며, 이때 중간에 붙어있는
스테이터라는 날개의 각도로 터빈에서 흡수되지 못하고 리턴되는 유압을 다시 임펠라로 재전송하여 토크증배
작용을 하게 됩니다.

이론적으로 토크컨버터에서 증배할수있는 토크는 1.5~4.5 배 정도까지이지만, 대부분 2배정도의 토크만을 증
배시킵니다. 그러다가 오일펌프의 속도와 터빈의 속도가 같아지면 스테이터의 날개각도를 변경하여 더이상의
토크증배작용을 하지 않게 되는것이지요.

따라서 자동변속기는 시동을 걸어서 엔진이 회전을 시작하면 기본적으로 오일펌프에서 유압이 발생됩니다. 하
지만 그 유압은 유압제어 솔레노이드에서 기어변속을 담당하는 솔레노이드 밸브쪽으로 유압을 발생시키면 안
되기 때문에 유압을 최소화 합니다.

따라서, P레인지에서 예열을 할때는 오일펌프는 회전을 하면서 유압을 만들어내긴 하지만, 유압제어 솔레노이
드에서 변속을 담당하는 5~6개의 솔레노이드밸브에 발생하는 유압을 최소화하고, 다판클러치도 연결되어서는
안되고, 메인브레이크및 세컨브레이크도 그리고 유성기어인 FS(Front Sun Gear) 및 RG(Ring Gear), CR
(Carrier), RS(Rear Sun Gear)도 동작해서는 안되는 구조이지요.

따라서 이 모든조건을 만족시키기위해서 유압제어 솔레노이드는 유압을 거의 발생시키지 않고, 감압밸브를
이용하여 오일압력을 최소화 합니다. 즉 오일펌프가 회전을 하더라도, 오일펌프만 회전하고 윤활하는데 필요
한 최소한의 유압만을 발생시킬뿐, 스테이터를 통해서 터빈까지 동력을 전달할만한 유압조차도 발생되지 않
는 상황이라서, 실제로보면 예열의 효과가 거의 없다고 봐도 될만큼 효과가 미비합니다.

그리고 자동변속기가 장착된 자동차들은 라지에이터에 별도의 자동변속기오일 쿨러를 마련해둡니다. 항상
자동변속기 오일은 일정온도를 유지하기 위해서 라지에이터로 보내져서 식히거나 덥힌후에 다시 자동변속기 내
부로 들어오게 됩니다.

대부분의 자동차들은 P에서는 라지에이터의 자동변속기 오일쿨러로 오일이 순환되지 않습니다. 변속기 내부에
서만 아주 낮은 압력으로 윤활만을 하는정도로 순환이 되지요. 따라서 P에서 예열을 하고자하면, 자동변속기
오일은 윤활정도를 한이후에 바로 오일팬으로 토출됩니다. 라지에이터쪽으로는 아예 순환을 하지 않구요...
제가 일전에 말씀드린 N에서 예열을 하자는 이야기와 함께 P에서는 오일순환이 안된다고 말씀드린것도 이러한
맥락에서 말씀을 드린것입니다.

하지만 N 레인지에서는 동력은 전달되지 않고, 다판클러치도 연결되어서는 안되지만, 모듈레이터의 압력은
발생하기 때문에, FS를 구동하기 위해서 1개의 솔레노이드 밸브가 동작하고 있는 상황입니다. 따라서 이때는
유압제어 솔레노이드에서 충분한 유압을 발생시켜 스테이터는 모든 유압을 바이패스(Freewheeling)하고 있
는상태가 되어 실제로 터빈에 전달되는 유압은 공회전에서 생성된 토크만큼만 유압이 전달되지요.

물론 주행상태보다는 낮은 유압이고, 역시 감압밸브가 동작을 하여 압력을 낮추지만, P레인지에 비해서는
상대적으로 매우 높은 압력입니다. 따라서 N에서는 변속기의 메인샤프트가 회전을 하면서 프론트 선기어가
연결되어 있는 상태가 되고, 다판클러치도 D로 옮겨지게 되면 바로 변속을 진행할수 있을 준비를 해야하기
때문에 각종 솔레노이드 밸브를 동작시키기 위한 모든 준비를 마친상태가 됩니다. 즉 신호만 떨어지면 바로
솔레노이드 밸브를 움직여서 다판클러치를 연결하고 유성기어셋트의 내부의 FS / RG / CR / RS를 동작시킬
준비를 마치기 때문에...

변속기의 예열은 N에서 해야한다고 말씀을 드린것입니다. 엄밀히 말하자면 P에서도 순환이 되고 예열이 되긴
하지만 가장 효과적으로 안전하게 예열을 위해서는 N에서 하는것이 확실히 좋습니다.

그리고, 자주 등장하는 이야기로 신호대기중에 중립에 놓는것이 좋냐... D에 놓는것이 좋냐의 이야기가 나올때
는 저는 항상 될수있으면 D에 두고 브레이크를 밟으라고 권장합니다. D에놓고 브레이크를 밟는것이 불편하다면
N으로 이동을 해도 되긴 하지만....

N과 D의 잦은 이동은 기계적인 측면에서 매우 좋지 않습니다. 특히나 신호대기를 하다가 잠시 한눈을 판사이에
신호가 바뀌게 되고 출발하기 위해서 D로 옮기자마자 가속페달을 밟게되면 유압이 즉각 강하게 발생하고, 솔레
노이드가 낮은 유압에서 동작하는것이 아닌 강한 유압에서 동작하다보니 잠시 멈칫했다가 쿵~ 하는 변속충격을
동반하며 앞으로 발진하게 됩니다.

자동변속기 측면에서 보면 아주 안좋은 현상이지요... 그리고 민감한 운전자라면 누구나 느껴볼듯한것이 바로
전진과 후진시에 동력이 연결되는 느낌입니다. 주차장에서 후진을 한 상태에서 정지하고 다시 전진하기 위해서
D로 체인지레버를 이동하게 되면 차체가 약간움찔하며 전진하려는 힘이 걸리는것이 감지되고 그 힘이 초기에는
미약하다가 수초후에는 일정수준에 오르는것을 느낄수가 있습니다.

즉, N에서 브레이크를 밟지않고, 가속페달도 밟지않고 D로 이동하게 되면 바로 차는 앞으로 발진하지 못하고
잠시후의 시간이 지난후에 툭~ 치는 느낌으로 클리핑을 하게 됩니다. 즉 내부적으로 이동할수있는 유압이 찰
때까지는 솔레노이드가 아무리 기어를 변경해도 발진을 하지 못하게되는것입니다. 유압이 커지게 되고, 일정수
준이 되어야만 발진을 시작하게 됩니다.

따라서 주차할때도 전/후진을 반복하는 상황에서 성질이 급한 운전자들은 전진하고 바로 후진넣고 가속페달을
밟고.. 변속기는 후진기어는 들어갔지만 유압이 커지지 않은상황에서 가속페달을 밟아서 발생된 유압에 의해서
툭치는 느낌으로 후진하고, 다시 정지하고 다시 전진하고... 이러한 상황이 종종 연출이 되면.. 누적이 되면.....

몇년이 지난후부터 변속기의 변속충격이 꽤 커지게 되고, 결국에는 변속지연이 발생하고... 자동변속기의 내구
성이 급격히 떨어지게됩니다. 역시날 N <==> D의 이동도 이러한 맥락에서 가급적이면 D에서 신호대기를 하라
고 말을 하는것이지요.

N에서 D로 옮긴후에 바로 발진을 위해서 가속페달을 밟으면 유압이 커져서 발진준비를 마치기도 전에 운전자가
임의로 유압을 키운상황이 되다보니 변속충격이 동반되는것입니다. 특히나 1단에서 2단으로 넘어갈때는 최근의
전자제어식 자동변속기들은 토크리덕션기능을 위해서 엔진의 토크를 줄여달라고 ECM에 요청하게 되고, ECM
이 토크를 줄이긴하지만... 윗단으로 변속할때의 변속기와 엔진의 치합이 설계된대로 이뤄지지 않아서 변속충격
동반됩니다. 아주 불쾌한 충격이지요....

어떤오너의 말을 들어보면, 몇년 몇만킬로를 신호대기마다 중립으로 했는데도 지금까지 멀쩡하다.... 라는 자신
만의 경험을 토대로 말을 하는경우가 많습니다만.. 그 오너에게 자동변속기가 지금까지는 고장증상을 보이지 않
은것이지.... 앞으로도 고장나지 않은 확률은 극희 희박합니다. 전체적인 확률로보면 자동변속기가 고장날 가능
성은 매우 높은것이 사실입니다.

게다가 최근에 나오는 자동변속기 자동차들은 클리핑 현상을 매우 억제하여 D에서 브레이크를 밟고있어도, 앞
으로 나가려고하는 힘이 매우적습니다. 가급적이면 D에서 신호대기를 하는것이 좋습니다.