자동차 팝콘 소리나는 이유 3가지, 어디서 왜 나는 소리일까? 배기 사운드에 관하여

Kownriver 2023. 3. 17.

고성능 자동차들이 지나갈 때 차에 투투투퉁, 파파팡 등의 팝콘이 터지는 것과 같은 소리를 들은 경험이 많이 있으실 겁니다. 지금껏 왜 고성능 자동차에서만 이런 소리가 발생하고 무엇 때문에 소리가 났는지에 대해 알아보겠습니다.

자동차 팝콘 사운드

애프터 파이어
인티 랙 시스템
후적 현상

팝핑 사운드

흔히 팝핑 사운드라고 불리는 이 사운드는 자동차 머플러에서 발생하는 후배기 사운드입니다. 수입산 슈퍼카나 배기 튜닝을 한 자동차에서 자주 들을 수 있었으나 현대자동차의 벨로스터N과 아반떼 N에서 순정으로 탑재되면서 급격하게 유명해졌습니다.

팝핑 사운드가 발생하는 이유로는 크게 3가지가 있으나 기본적인 원리는 같습니다. 다양한 이유에 의해서 엔진의 실린더 내부에서 완전히 연소되지 못하고 남은 연료가 배기 밸브를 통해 배기 라인으로 넘어오고 뜨거운 배기 라인에서 연소가 진행되면서 소리가 발생합니다.

또한 연소되지 않은 연료를 배기라인으로 넘어가게 하기 위한 타이밍이 존재해야 합니다. 엔진의 폭발 공정 중 마지막 타이밍에 배기가스는 배출시키고 새로운 연료는 넣기 위해 흡기 밸브와 배기 밸브가 모두 열리는 시점이 존재합니다. 이 타이밍을 밸브 오버랩이라고 부르며 밸브 오버랩 시간이 길수록 연비엔 좋지 않지만 팝핑 사운드가 잘 발생하게 됩니다.

애프터 파이어(After Fire)

애프터 파이어는 앞서 설명드린 팝콘 사운드의 기본 원리와 완전히 부합하는 원인입니다. 고성능 슈퍼카나 트랙용 자동차의 경우 엔진의 열관리가 굉장히 중요합니다. 공기만으로 엔진의 열을 식힐 수 없다고 판단되면 더 많은 연료를 분사해 엔진을 냉각시키기도 합니다.

이때 과다한 연료가 한 번의 폭발 공정으로 모두 연소되지 않고 남게 되는데 이러한 연료들이 배기구를 지나게 되면서 불이 붙게 됩니다. 자동차 배기구에서 불이 나오는 현상은 대부분 애프터 파이어 때문이며 일부 슈퍼카는 이러한 애프터 파이어로 인한 화재 진압용 소화장치가 탑재되어 있기도 합니다.

말 그래도 불이 나오는 현상이기 때문에 팝핑 사운드는 상대적으로 작은 편입니다. 일부 자동차는 애프터 파이어에 팝핑 사운드를 더하기 위해 배기구에 연료를 뿌려 추가적인 폭발을 일으키기도 합니다.

백 파이어(Back Fire) 현상과 혼동하는 경우가 있는데 백 파이어 현상은 엔진 외부에서 폭발한 연료의 불이 흡기구를 통해 엔진 내부로 들어가는 것을 의미합니다. 이는 엔진에 치명적인 손상을 불러올 수 있기 때문에 백파이어 현상이 발생하였다면 반드시 검사를 받는 것이 좋습니다.

안티 랙 시스템(Anti Lag System)

ALS, 미스 파이어링이라고도 불리는 안티 랙 시스템은 본래 터보 차저 장착 차량의 터보랙을 줄이기 위한 용도로 탑재되었습니다. 터보 차저는 엔진에 더 많은 공기가 유입되고 그로 인해 더욱 강력한 압축비와 높은 폭발력을 얻기 위한 도구입니다.

터보 차저는 가속 페달에서 발을 떼면 그 힘이 약해지는 특성을 가지고 있는데 힘이 약해진 타이밍에 다시 가속 페달을 밟으면 터보 차저가 힘을 발생하기까지 시간이 소요되고 그 시간을 터보랙이라고 부릅니다. ALS는 가속 페달과 관계없이 계속 높은 힘을 발휘하게 하는 시스템입니다.

ALS는 배기 매니폴드에서 연료를 강제로 한 번 더 폭발시키고 그로 인해 발생한 배기 사용해 터보 차저를 돌립니다. 애프터 파이어가 뜨거운 배기 라인에 의해 자동 연소되는 것이라면 ALS는 강제로 폭발시키는 것입니다. 이를 위해서 밸브 오버랩을 길게 가져가거나 매니폴드 근처에 별도의 인젝터를 설치하기도 합니다.

ALS는 액셀에서 밟을 떼었을 때 발생하기 때문에 가속 중에는 팝핑 사운드가 발생하지 않고 가속 페달에서 밟을 떼었을 때 발생하게 됩니다. 인위적인 폭발을 일으키는 작업이기 때문에 애프터 파이어 대비 훨씬 큰 팝핑 사운드가 발생합니다.

후적 현상(Decel Popping)

자동차의 엑셀 페달을 밟고 있던 중 발을 떼면 엔진에 연료와 공기가 공급되지 않지만 엔진은 계속 회전합니다. 이로 인해 엔진 내부는 진공 상태에 빠지게 되는데 배기 밸브가 열리는 순간 급속도로 공기를 빨아들입니다. 이렇게 흡입된 배기 쪽 공기는 폭발 행정에 의해 폭발합니다.

그러나 폭발 행정 중 연료의 비중이 너무나 낮고 압축된 정도도 굉장히 낮기 때문에 폭발하더라도 화염 전파 속도가 굉장히 느립니다. 이렇게 모든 연료가 폭발하지 못하고 남은 미연소 가스가 다음 공정으로 인해 배기구로 나가면서 뜨거운 머플러와 공기를 만나 폭발합니다. 이렇게 발생한 폭발을 후적 현상 또는 점화 지연이라 부릅니다.

현대자동차의 N 브랜드에서 사용하는 방법으로 엑셀 페달을 뗄 시에 흡기 밸브를 약간 열어 연료를 미세하게 분사하고 배기로 빠져나가게 만들면서 후적 현상을 강제로 만듭니다.

원리를 쭉 읽다보면 느껴지는 것은 바로 추가적인 연료를 소비한다는 것입니다. 즉, 팝핑 사운드는 연비 하락에 직접적인 요인이 되기 때문에 팝콘 소리를 발생시키기 위해서 각종 튜닝을 한다면 차량의 연비가 감소하고 연료 효율이 낮아집니다. 연료 효율과 유류비를 신경쓰시는 차주분들이라면 배기튜닝은 멀리하시는 것이 좋습니다.