1. 개요
空回轉 / Engine idling엔진을 켜둔 상태로 운행하지 않고 서있는 것을 말한다. 항공기, 자동차, 열차 역시 이유불문 대기하는 동안 공회전을 하며, 심지어 선박도 입출항 과정 간에는 공회전을 한다.
보통 차량의 경우 추운 날씨에 엔진을 예열하거나 또는 배터리 방전을 막으려는 목적으로 공회전을 하며, 정차하여 대기하는 도중 차량 내 에어컨이나 히터를 사용하기 위해 엔진을 켜두는 경우도 많다.[1]
항공기는 엔진이 일정 온도에 도달할때까지 출발하면 안되기에[2] 엔진 온도가 올라가는 동안 공회전을 하며, 그 외에도 헬기들의 경우엔 화물이나 승객의 승하기, 재급유 시에도 공회전을 한다.
선박은 체급에 따라선 입출항 준비 시 시동이 걸리고도 한동안 할 일이 많아서 스크류는 동력을 끊어 멈춘 채[3] 엔진만 공회전을 한다. 승조원 훈련이나 문제 발생으로 잠시 멈추거나, 해상 투묘 시 최대한 제자리에 가만있기 위해 동력을 연결해 전진 후진 번갈아 가며 스크류를 느릿하게 돌리기도 한다.
열차들도 출도착 역의 입환 과정에서 방향전환 간의 공회전, 신호대기 공회전 중간정차역의 승객 승하차 간 공회전을 실시한다.
2. 예열과 엔진수명
자동차 구동계의 고장을 줄이고 수명을 늘리기 위해서는 계절에 상관없이 몇분간의 예열이 필요하다는게 일반적인 상식처럼 되어 있지만, 차량 제조사의 공식 입장은 시동 후 10 ~ 30초 이내의 공회전 후 출발하라는 것이다.10 ~ 30초의 공회전이 필요한 이유는 시동을 걸고 오일펌프가 작동하여 엔진오일이 엔진 내를 순환하고 윤활되기까지는 10초 정도가 걸리기 때문이다. 밤 동안 세워뒀던 차는 엔진 내부 벽의 엔진오일층이 밤새 중력으로 흘러내려 얇아진 상태이므로 아침에 시동을 걸자마자 10초도 기다리지 않고 곧바로 움직이면 이 때 마모가 많이 발생하게 된다.
10 ~ 30초의 짧은 공회전후 바로 출발하라는 이유는, 공회전으로 엔진 온도를 높이는 것이 차를 움직이며 높이는 것보다 엔진 마모가 심하기 때문이다. 공회전 상태에서는 RPM이 낮으므로 엔진오일 압력도 낮고, 크랭크샤프트 회전과 차량 움직임에 의해 엔진 내부에 흩뿌려지는 엔진 오일도 거의 없어 엔진 작동부위의 윤활이 잘 되지 않는다. 게다가 엔진 출력이 최소 상태이므로 온도가 오르는데도 훨씬 긴 시간이 걸려 마모가 더욱 증가한다. 그러므로 무리하지 않고[4] 저속 시내운전같이 적당히 운전하며 자연스럽게 엔진 온도를 높이는 것이 엔진 수명에 훨씬 유리하다.[5]
주의할 점은 공회전을 하지 말라는 말은 엔진 온도를 공회전으로 높이지 말라는 뜻이지 엔진 온도를 높이지 않아도 된다는 말이 아니다.[6] 공회전을 하지 말라는 말을 오해해서 시동 걸자마자 변속레버 바꾸고 바로 출발하는 행위는 엔진 수명을 단축시킨다. 모든 내연기관은 정상 작동온도(90 ~ 110도)가 있으며 그 전까지는 급출발 급가속 등 고부하 운행을 해서는 안 된다.[7] 모든 자동차 매뉴얼에 있는 내용이다.[8] 오토바이 엔진 같은 고회전형 숏스트로크 엔진이나 터보엔진[9] 등은 작동 온도에 더더욱 민감하므로 예열에 주의가 필요하다.
3. 후열과 터빈 수명
후열이란 엔진 시동을 끄기 전에 어느 정도 공회전하며 온도를 낮춰주는 것을 말한다. 이 것은 예열 다음가는 논란거리인데, 후열은 터보차져가 달린 터보 엔진만 신경 쓸 문제이고, 실질적으로는 터보 차량도 신경을 쓰지 않아도 된다.터보차져는 400 ~ 1300도에 이르는 엔진 배기가스를 직접 이용해 작동되는 부품이기 때문에 작동온도가 상당히 높으며 그 작동속도가 10 ~ 20만 RPM에 이를 정도로 초고속이므로 온도에 매우 민감하다. 고속도로 주행 등 고부하 운행으로 터빈 온도가 엄청 높아진 상태에서 바로 시동을 끄면 냉각계통이 같이 멈추면서 순환이 멈춘 냉각수와 윤활유가 터빈 내에서 고온에 의해 말라붙어 베어링 등을 고착시켜 터빈이 고장날 수 있다. 그러므로 고부하 운행 후에는 몇분간 공회전하며 온도를 낮춰줘야 한다는 것이 운전자들 사이의 상식처럼 되었고, 이 것을 후열이라고 한다.
하지만 이 것은 공회전 예열과 마찬가지로 1990년대까지의 상식이다. 당시에는 순정으로 터보가 달려 나오는 엔진 자체가 거의 없었고[10] 터보가 달린 것은 많은 경우 일명 '꽝터보'라고 해서 순정 자연흡기 엔진에다 튜닝으로 터빈만 가져다가 우격다짐으로 끼워넣은 경우였기 때문에 설계 단계에서의 열관리 조치가 없었다. 그러므로 운전자가 직접 후열을 해주며 온도관리를 해주지 않으면 바로 고장이 나는 것이었고 이 때문에 터보차량은 후열을 해야 한다는 것이 상식처럼 전해내려오고 있었다.
하지만 순정으로 엔진에 터보가 달려나오는 경우는 당연히 이에 대한 대처가 설계단계에서 되어 있다. 현대 기계공학의 총아인 자동차 회사의 자동차 개발 프로세스가 동네 공업사에서 꽝터보 달듯 이루어지지 않는 것은 당연하다. 기본적으로 ECU는 시동을 끄더라도 엔진 온도가 높으면 냉각계통을 구동하여 문제가 없을 때까지 냉각시킨다. 이것은 터빈이 없는 자연흡기 차량도 마찬가지며 터보엔진은 이런 온도관리를 더 철저하게 하도록 만들어져 있다.[11] 그러므로 본인 차에 달린 터보엔진이 순정이라면 후열에는 전혀 신경을 쓰지 않아도 된다.
더구나 일반적인 주행 환경에서는 차를 주차할 즈음에는 후열이 필요 없을 정도로 터빈이 냉각되어 있는 경우가 대부분이다. 예를 들어 장시간 고속도로 주행을 했더라도 고속도로를 빠져나가 목적지까지 시내 도로를 통과하는 10 ~ 20분 정도면 낮은 부하상태로 충분히 냉각이 되기 때문에 목적지에 도착하여 바로 시동을 끄더라도 상관없는 경우가 많다. 고속도로 휴게소 같이 고속주행 직후 정차를 해서 냉각이 더 필요한 경우에도 ECU가 알아서 냉각하므로 역시 신경쓰지 않아도 된다.
4. 차종별 차이
이륜자동차는 높은 RPM에서 운전되므로 충분한 예열을 요구한다. 일반적으로 250cc 이상 수랭 엔진의 경우 온도게이지가 있는데, 아날로그 계기일 경우 눈금의 중간값(Min 50~60℃), 디지털 게이지의 경우 차종별 가동이 가능한 수준의 온도가 되기 전 까지 COLD 표시와 함께 경고등이 점등된다. 충분히 예열되기 전 까지 주행하지 말라는 뜻이다. 온도에 많이 민감한 브랜드의 경우 저온에서 발차할 경우 ECU에 기록이 남아 보증이 무효화되기도 한다. 한국에서 판매되는 야마하 모터 차량의 엔진들은 냉각수 온도가 섭씨 80도에 도달하기 전까지 엔진을 중출력이상으로 운용하지 말도록 각종 미디어를 통해 광고까지 진행하고 있다. 물론 야마하를 포함한 대다수의 일반 차량은 저출력으로 골목에서 큰길 나갈정도로는 운행해도 상관 없다.2010년대 디젤엔진 차량의 경우 차량설명서를 읽어보면 지나친 공회전을 자제하라는 권고가 적혀있다. 시동을 걸고 냉각수 계기가 꿈틀대기 시작하면 급가속을 피하고 서행하며 차량의 속도를 서서히 높여 냉각수 계기가 중간수치인 적정온도에 이르면 그 때 본격적으로 가속을 하라는 의미다.
전기차와 수소차는 내연기관의 시동 버튼 개념으로 전원 버튼이 설치되는 경우가 있지만 내연기관처럼 구동계가 미리 가동되고 있어야 할 이유가 없으므로 공회전이라는 개념이 없다. 전원 버튼을 누르면 전자 제어 장치가 운행 대기 상태가 된다.
하이브리드 자동차도 시동을 켜면 전기차처럼 운행 대기 상태가 되어 모터로 움직이게 되고, 엔진은 어느 정도 속도가 붙어서 모터 출력 범위를 넘어갈 때나 고전압 배터리 잔량이 낮을 경우에 시동이 걸리고 돌아간다. 모터 출력만으로는 구동이 불가능한 48V 마일드 하이브리드 차량은 엔진이 계속 돌아간다.
엔진 동력 인출장치(PTO)가 달린 크레인, 농업용트럭, 경운기, 트랙터, 소방차, 펌프카, 고소작업차, 천공기, 사다리차, 믹서트럭, 탱크로리, 유조차, 분뇨수거차, 쓰레기차, 덤프트럭, 구난차등은 차가 멈춰 있더라도 작업을 수행중일 때는 엔진 동력을 사용중이므로 공회전이 아니다.
OHV엔진을 사용하는 차량들은 겨울철 예열에 민감하다. 예열이 제대로 되지 않았을때 출력을 갑자기 올리면 엔진의 가장 약한 부분인 푸시로드가 휘거나 부러지는 경우가 생긴다.
5. 단속
장시간의 공회전은 배기가스 배출로 인한 대기오염 및 연료 낭비를 이유로 법적으로 제한되며 경고와 과태료 처분이 이루어진다. 공회전 제한은 지방자치단체의 조례에 따르므로[12] 지자체마다 규정이 상이하다. 서울특별시의 경우 시 전역에서 공회전이 제한되며.제3조(제한장소 등) ① 공회전을 제한하는 장소(이하 "제한장소"라 한다)는 서울특별시 관할구역 전역으로 한다.
제4조(제한시간) ① 자동차운전자는 제3조제1항에 따른 제한장소에서 2분을 초과하여 공회전을 하면 아니 된다.
② 제1항의 규정에도 불구하고 대기의 온도가 영상 25℃ 이상이거나 영상 5℃ 미만인 경우에 한정하여 제한시간을 5분 이내로 한다. 다만, 대기의 온도가 0℃이하이거나 영상 30℃이상일 때는 제한규정의 적용을 받지 아니한다.
제4조(제한시간) ① 자동차운전자는 제3조제1항에 따른 제한장소에서 2분을 초과하여 공회전을 하면 아니 된다.
② 제1항의 규정에도 불구하고 대기의 온도가 영상 25℃ 이상이거나 영상 5℃ 미만인 경우에 한정하여 제한시간을 5분 이내로 한다. 다만, 대기의 온도가 0℃이하이거나 영상 30℃이상일 때는 제한규정의 적용을 받지 아니한다.
정리하면 다음과 같다.
| 대기온도(℃) | 0도 이하 | 0 ~ 5도 | 5 ~ 25도 | 25 ~ 30도 | 30도 이상 |
| 공회전 제한시간 | 없음 | 5분 | 2분 | 5분 | 없음 |
6. 기타
대부분 수입차종[13]들은 제조사에 따라 섭씨 2~5도일때 눈송이 모양의 저온 경고등이 계기판에 들어오는데, 이것은 엔진 온도와는 무관하다. 이 것은 외부 기온이 낮아 도로가 결빙될 수 있으니[14] 주의하라는 의미이다. 참고로 현기차의 경우 계기판에 명확하게 '도로 결빙에 주의하십시오'라는 문구가 나온다.[1] 시동을 걸지않아도 에어컨을 사용할 수 있는 차량도 있으나 전기차가 아닌 이상 배터리 소모가 심해 금방 방전된다.[2] 엔진오일이 제대로 순환하기 위해 어느정도 데워야 하기 때문이다. 반대로 말하자면, 공회전을 안하면 예열되지 않은 오일로 인하여 기체 부품들이 윤활 부족으로 부드럽게 잘 동작하지 못해 중대한 문제를 일으킬 수 있다.[3] 거대한 항공모함이나 화물선, 크루즈선에도 중립 기어나 클러치 같은 동력차단 부품이 들어간다.[4] 시동 걸자마자 냉간상태에서 곧바로 긴 오르막길이나 고속도로를 달리는 것 같은 행동을 피해야 한다.[5] 그러나 정체가 반복되는 시내주행은 운행가혹조건으로 좋지 않다. 디젤차의 경우 DPF가 자가재생을 하려면 적어도 시속 50km/h 이상으로 15 ~ 20분간 주행을 해야하는데 정체중인 시내에선 그러기가 쉽지 않다.[6] 엔진 RPM을 보면 알 수 있는데 냉간시 시동을 걸면 RPM이 유난히 많이 올라가는 데 특히 겨울철에는 첫 시동시 RPM이 1300 ~ 1500 까지 올라간다. 이 때까지 예열해주고 이후 엔진 RPM이 1000이하로 떨어지는데 800에서 750까지 떨어지면 이 때 출발하면 된다.(에어컨, 히터로 인해 계기바늘에 오차가 있을 수 있는데 꺼보면 알 수 있다.) 디젤 차량도 마찬가지로 완전 구형차량이 아닌 이상 겨울철이라도 분 단위가 넘어가는 공회전은 필요가 없으며 RPM이 800에서 750까지 떨어지는 거 확인하고 차량을 서서히 운행하면서 예열하는게 정석이다.[7] 이 온도가 돼야 DPF, 촉매변환장치, SCR도 정상 작동을 시작한다.[8] 예를 들어 폭스바겐이나 아우디의 가솔린 터보 엔진은 냉각수 온도 60도까지는 엔진에 부하를 주지 말라고 되어 있다. 현대자동차의 VGT, WGT 장착 차량은 차량 설명서에 예열 없이 급가속을 하면 터보가 고착되는 수가 있으니 절대 예열 없이 급가속하지 말라고 적혀 있다. 최신 고성능 차량의 경우 냉간 시 레드존을 앞당겨서 최대 RPM을 강제로 제한시키는 장치가 달려나오는 경우도 있다. BMW M5 등.[9] 터빈 임펠러의 작동속도는 10만 RPM을 넘어간다. 엔진은 6000 ~ 7000 RPM이 레드존이다[10] 심지어 디젤엔진도 터보가 달리지 않는 경우가 많았다. 지금은 터보없는 디젤엔진은 K-511 처럼 군용트럭 같은 특수사례를 제외하면 찾아보기 힘들다.[11] 고속도로 휴게소나 한여름 대낮의 주차장에서는 시동을 껐는데도 냉각팬이 계속 돌아 시끄러운 차를 종종 볼 수 있다.[12] 대기환경보전법 제59조[13] 레인지로버, 재규어, 아우디, 폭스바겐, 닛산, 캐딜락, GM, 쉐보레, 포드 등[14] 기온이 2~5도 정도일때부터 도로에 블랙아이스가 생성될 수 있다.