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전기차와 고연비 하이브리드
급변하는 기술을 이해하는 자동차 교양서

친환경 자동차가 대세다. 기존 파워트레인의 쇠락과 전기 자동차로의 이행은 이제 정해진 미래다. 거의 모든 자동차 제조사가 머지않은 미래에 전동화 100%를 달성하겠다고 선언한 가운데, 전기차 인프라가 아직 미비한 탓에 고연비를 자랑하는 하이브리드 자동차가 인기몰이 중이다. 현시대가 친환경이라는 이슈를 외면할 수 없는 상황인 것은 분명하다. 급변하는 자동차 업계와 기술을 이해하고픈 사람이라면 『자동차 에코 기술 · 전기차 · 연비 구조 교과서 3종 세트』를 펼쳐보자. 마니아라면 알아야 할 자동차 지식과 정보를 빠르게 내 것으로 만들 수 있다.

[자동차 에코기술 교과서]

머리말 005
감수자의 말 006

CHAPTER 1 친환경 자동차란 무엇일까?

1-01 왜 친환경 자동차가 시대의 흐름이 되고 있는가?
1-02 세계의 친환경 자동차 트렌드는?
1-03 친환경 자동차의 종류를 정리해보자
1-04 어떤 친환경 자동차를 선택해야 할까?
│ 토막 상식│ 스마트폰과의 연동이 자동차를 변화시킨다?

CHAPTER 2 하이브리드 자동차 ― 내연기관과 모터의 만남

2-01 무엇이 하이브리드인가?
2-02 세계 최초로 하이브리드 자동차를 개발한 회사는?
2-03 기존 가솔린 자동차보다 연비가 얼마나 좋을까?
2-04 프리우스는 왜 주행음이 작을까?
2-05 왜 하이브리드 자동차는 전부 비슷비슷하게 생겼을까?
2-06 하이브리드 자동차를 효율적으로 운전하는 비결은?
2-07 하이브리드 자동차에도 배터리가 있을까?
2-08 하이브리드 자동차에는 어떤 모터가 사용될까?
2-09 모터는 자동차와 상성이 좋은가?
2-10 어떻게 모터에서 엔진으로 부드럽게 전환시킬 수 있을까?
2-11 휘발유가 바닥나면 어떻게 될까?
2-12 배터리가 완전히 방전되면 어떻게 될까?
2-13 배터리에 수명이 있을까?
2-14 ‘SUPER GT’에 참가 중인 프리우스는 어떤 모델일까?
2-15 고급차의 하이브리드 채용은 무엇을 의미할까?
2-16 페라리에도 하이브리드 자동차가 있다?
2-17 르망 24시 레이스는 하이브리드 자동차가 아니면 우승할 수 없다?
2-18 마일드 하이브리드는 무엇이 다를까?
2-19 세련된 하이브리드 BMW ‘i8’
2-20 벤츠의 48볼트 마일드 하이브리드
│ 토막 상식│ 자율 주행 기술이 실용화되면 연비는 향상한다?

CHAPTER 3 전기 자동차 ― 강력한 토크와 가속력의 실현

3-01 전기 자동차는 휘발유가 필요 없는가?
3-02 모터는 내연 기관보다 에너지 효율이 좋다?
3-03 전기 자동차는 변속기와 클러치가 없다?
3-04 고속열차에도 사용하는 회생 제동 장치란?
3-05 전기 자동차에는 어떤 배터리가 사용될까?
3-06 겨울에 배터리 성능이 떨어지지는 않을까?
3-07 전기 자동차는 빠르게 달릴 수 있는가?
3-08 전기 자동차의 충전 시간은 어느 정도일까?
3-09 배터리가 완전히 방전되면 어떻게 될까?
3-10 누전의 우려는 없을까?
3-11 모터나 배터리는 차체의 어디에 실려 있을까?
3-12 레이스용 닛산 ‘리프’는 어떤 사양일까?
3-13 재해가 발생했을 때 전기 자동차를 전원으로 이용할 수 있다?
3-14 전기 자동차의 배터리는 몇 회 충전이 가능할까?
3-15 교체를 마친 전기 자동차의 헌 배터리는 어떻게 될까?
3-16 최신 전기 자동차 기술의 현황
3-17 전기 자동차도 스포츠카가 있을까?
3-18 결국은 대기 오염을 일으키는 발전소의 전기를 이용하는 것이 아닐까?
3-19 충전할 때 감전될 위험은 없을까?
3-20 마이크로 전기 자동차란 무엇일까?
3-21 근미래의 탈것을 체감하고 싶다
3-22 전기 자동차의 연속 주행 거리를 더욱 늘리기 위한 방법은?
3-23 가장 힘센 자동차는 전기 자동차다?
│ 토막 상식│ 경자동차는 친환경 자동차

CHAPTER 4 연료 전지 자동차 ― 가장 완벽한 형태의 에코카

4-01 연료 전지 자동차의 연료는 무엇일까?
4-02 수소는 가연성 가스인데 위험하지 않을까?
4-03 발전을 할 수 있는 연료 전지 자동차가 왜 배터리를 탑재할까?
4-04 수소 충전소는 어떤 곳일까?
4-05 연료 전지 자동차는 왜 비쌀까?
4-06 왜 토요타가 제일 먼저 시판차를 내놓았을까?
4-07 어떻게 수소를 만들어내는 것일까?
4-08 어떻게 수소로 발전을 할 수 있는 것일까?
│ 토막 상식│ 전기 자동차가 가져올 새로운 엔진의 가능성

CHAPTER 5 고연비 가솔린 자동차 ― 첨단기술로 실현한 고연비 시스템

5-01 고연비 자동차란 무엇일까?
5-02 직분사는 무엇이 다를까?
5-03 스카이액티브란 무엇일까?
5-04 터보차저가 재평가되고 있다?
5-05 앞으로 휘발유를 몇 년이나 더 사용할 수 있을까?
5-06 가솔린 자동차는 어떻게 연비를 높이고 있을까?
5-07 다운사이징 터보는 왜 연비가 좋을까?
5-08 연속 가변 변속기와 자동 변속기, 듀얼 클러치 변속기는 어떻게 다를까?
5-09 엔진에서 캠을 없애버린다?
│ 토막 상식│ 친환경 자동차를 어떻게 선택해야 할까?

CHAPTER 6 클린 디젤 자동차 ― 환경 성능과 고연비를 잡은 고성능 엔진

6-01 디젤 자동차가 ‘클린’이라고?
6-02 클린 디젤 자동차는 왜 검은 연기를 내뿜지 않을까?
6-03 클린 디젤 엔진은 어떤 점이 좋을까?
6-04 경유와 휘발유는 어떤 차이가 있을까?
6-05 스카이액티브에는 디젤 엔진도 있다?
6-06 디젤 자동차는 느리지 않을까?
6-07 바이오 디젤이란 무엇일까?
6-08 휘발유 엔진과 디젤 엔진의 중간 형태가 있다?
6-09 폭스바겐은 어떤 수법으로 미국의 배기가스 규제를 부정하게 통과했을까?

후기
참고 문헌
찾아보기

[전기차 첨단기술 교과서]

머리말?전기 자동차, 이미 다가온 미래

1장 전기 자동차란 무엇인가?

EV와 하이브리드 차량
전기 자동차의 종류│전기 자동차의 시장 규모│전기 자동차의 운전 경험│전기 자동차의 역사

비용과 배기가스
전기 비용 문제│차량 수명의 종료│이산화탄소 배출량 절감│배기가스│국제표준 배출가스 시험 방식│환경 전 과정 평가│지능형 프로그래밍

전기 자동차에 얽힌 잘못된 믿음과 진실
시대 변화에 따른 혼란과 소문│전기 자동차와 미신

2장 전기 자동차를 이해하는 전기 전자 이론

기초 전기 이론
전기란 무엇인가│전자와 통상적인 전류│전류의 효과│기본 물리량│전기 회로 설명│도체, 절연체, 반도체│도체의 저항을 결정하는 요인│저항기와 회로 네트워크│자력과 전자기력│전자기 유도│상호유도│모터의 기본 원리│정의와 법칙

전자 부품 알아보기
전자 제어 장치의 종류│회로를 구성하는 부품

집적 회로의 기초

3장 전기 자동차의 구조

전기 자동차의 레이아웃
전기 자동차를 구분하는 법│싱글 모터│휠 모터

하이브리드 전기 자동차의 레이아웃
하이브리드란?│하이브리드 차량의 분류│작동 모드│하이브리드 파워 시스템의 구성│48V 하이브리드 시스템│하이브리드 제어 시스템│포르쉐의 하이브리드 차량│효율이라는 문제

케이블 및 부품
고전압 케이블│전기 자동차의 구성 부품│UN이 개발한 EV 시스템, ECE-R100

기타 시스템
냉난방│열적 과제│액체 냉각│열펌프│브레이크│파워 스티어링│DC/DC 컨버터│콘티넨탈의 열 관리 기술

고전압 안전장치
릴레이의 역할│파일럿 라인│충돌 안전│절연 저항

중형 차량의 전기 구동 시스템
더 많은 전력이 필요한 시스템│구성 부품의 예

4장 배터리 첨단기술

배터리 전반에 대해
배터리 주행 거리│배터리 수명과 재활용│배터리 충전량│배터리의 성능 상태│배터리 종류와 특징│납산 배터리│알칼리성 배터리│나트륨 염화니켈 배터리│나트륨 황 배터리│리튬 이온 배터리│연료전지│슈퍼 커패시터│ 플라이휠│배터리 종류별 에너지 밀도

배터리 기술의 발전
온도와 배터리의 관계│급속 충전 배터리│열 폭주│전고체 배터리│클라우드 기반 배터리 관리

5장 모터와 제어 시스템

모터 기술의 기초
모터 종류│모터 기술 동향

전기 모터의 구조 및 기능
AC 모터의 기본 원리│비동기식 모터│동기 모터: 영구 엑시테이션│DC 모터: 직렬 권선│DC 모터: 별도로 여기된 션트 권선│모터 토크 및 동력 특성│전기식 정류 모터│스위치드 저항 모터│모터 효율

제어 시스템
대략적인 제어 시스템의 구성│기본 작동│시작 및 종료│고전압 DC 릴레이│출력 제어│펄스폭 변조│센서│배터리 제어│셀 밸런싱│부품 냉각

모터 기술 발전 및 개발
권선 형태 및 단열재│축 및 방사 방향 권선

6장 충전 첨단기술

충전, 표준 및 인프라
인프라│충전 시간│충전 비용│표준화│충전 방법│충전 모드│통신 시스템│EU 시스템│충전 플러그│V2G 기술

무선 전력 전송
기술 현황에 대해│정적 WPT│동적 WPT│BMW의 무선 충전 시스템

7장 전기 자동차 작업에 필요한 도구 및 위험 관리

일반적인 안전 대책
안전을 위한 두 가지 규칙│안전 문제에 관하여│전문가 등록 제도│일반 안전 지침│일반 위험 및 위험의 감소

고전압과 관련한 안전 예방 조치
감전 사고의 위험성│저전압과 고전압의 차이│개인 보호 장비│고에너지 케이블 및 부품│AC 감전│DC 감전│보호 장치

안전 작업 프로세스
전기 자동차를 작업할 때의 위험│전기 자동차 작업의 범주│안전한 작업을 위한 몇 가지 절차

위험 관리
초기 진단│화재 대처

공구와 장비
수공구의 사용 목적과 지침│테스트 장비│작업장 장비│고전압 공구│온보드 진단

8장 유지 보수 · 수리 · 교체

작업 시작 전
작업자가 고려해야 할 예비 사항│기술 정보│전원 차단

작업 진행 중
유지 보수의 주기│다른 시스템에 영향을 미치는 수리│고전압 부품 검사하기

부품 제거 및 교체
고전압 부품│배터리 팩│저전압 부품

작업 완료
전원 재공급│결과, 기록, 조언

도로변 응급 지원
제조업체가 제공하는 정보│비상 시동│도로변 수리│차량 구난│견인│비상 대응│화재│배터리 운반│프로 어시스트 하이브리드 모바일 앱

9장 고장 및 이상 진단과 수리

시작하기 전에
HEVRA에 대해
절연 테스트
실시간 데이터
데이터 스캔의 중요성│실시간 데이터 수집

진단 및 수리 사례
고전압 작업은 자격자에게│에어컨│렉서스의 절연 문제│르노 조에의 PEB 수리│르노 콘티넨탈 PEB의 내부│푸조 이온 배터리 수리│푸조 이온 충전기 수리│고전압 시스템 전원 켜기│냉각수 펌프 제어

맺음말
참고 문헌
후주
자동차 기술 아카데미 소개
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[자동차 연비 구조 교과서]

머리말 연비가 좋은 자동차를 타고 있습니까

0장 연비란 무엇인가?

0-1 연비의 정의와 실체
0-2 자동차 회사가 정하는 공인 연비
0-3 공인 연비와 실연비의 차이

Column 계기판에 표시된 연비, 어떻게 계산할 것일까?

1장 연비 운전의 출발점, 엔진 구조를 이해하다

1-01 엔진 배기량과 연비
1-02 기통 하나의 크기는 500cc 우유갑만 하다
1-03 가솔린 엔진의 특성과 연비
1-04 가솔린 엔진의 약점을 극복한 밀러 사이클 엔진
1-05 앳킨스 사이클 엔진의 구조
1-06 한 번에 강하게 폭발하는 디젤 엔진
1-07 유지비가 적게 드는 LPG 엔진
1-08 유가가 오르면 생각나는 바이오 연료엔진

Column 연비와 총 보유비용의 관계

2장 변속기를 이해하면 연비가 보인다

2-01 기본에 충실한 수동 변속기
2-02 편안한 운전을 위한 선택, 자동 변속기
2-03 연비를 잡은 자동 변속기, DCT
2-04 무단 변속기, 고무벨트와 폴리로 단수를 없애다
2-05 기어 변속을 해야 하는 이유
2-06 운전자의 마음을 발끝으로 읽는 변속 패턴
2-07 다양한 경험을 할 수 있는 멀티 모드
2-08 앞뒤 바퀴 모두에 동력을 전달하는 4WD

Column 공인 연비를 측정하는 방법

3장 고연비를 위한 운전 메커니즘

3-01 고속도로에서는 브레이크를 밟지 말고 달려라
3-02 급가속은 절대 하지 마라
3-03 자주 추월할수록 기름을 길바닥에 버리는 것과 같다
3-04 정차 시에 N단으로 둬도 연비에는 큰 영향이 없다
3-05 내리막에서는 N단으로 놓지 말라
3-06 제일 높은 기어 단수에서 최대한 낮은 rpm을 유지한다
3-07 정속 주행 연비를 높이고 싶으면 크루즈 기능을 사용하자
3-08 예열을 충분히 하면 연비에 좋은 네 가지 이유
3-09 겨울철 혹한기 연비에 영향을 주는 요인들
3-10 더운 여름철 연비에 영향을 주는 요인들
3-11 연비를 올리려면 실내 주차장에 주차하라
3-12 기름값을 아끼는 에어컨 작동법
3-13 차량 실내외의 온도 차이를 줄여주자
3-14 2분 이상 차를 세워 둔다면 시동은 꺼두자
3-15 거리가 좀 멀어도 자동차 전용 도로를 이용한다
3-16 오르막과 내리막에서는 기어를 저단으로 바꾼다
3-17 시내 주행 연비를 아끼는 네 가지 방법
3-18 고속도로에서는 정속 주행을 한다
3-19 트렁크에 실린 짐을 줄여보자
3-20 주유할 때, 가득 넣지 말자
3-21 경고가 뜨기 전에 미리미리 주유하자
3-22 연비를 올리고 싶다면 차계부를 쓴다
3-23 주유소마다 가격이 다른 이유를 파악한다
3-24 기름값의 정체를 알아두자

Column 연비 측정에 쓰는 주행 모드

4장 연비에 영향을 주는 엔진의 특징

4-01 린번 엔진, 연료 하나도 놓치지 않는다
4-02 GDI 엔진, 연료를 실린더 안에서 직접 쏴준다
4-03 작지만 힘센 터보 엔진
4-04 연료를 분사하는 여러 방법
4-05 MBT, 과하지도 모자라지도 않는 최적의 타이밍
4-06 엔진 노킹, 최적의 효율로 가는 길을 막는 장애물
4-07 수입차에는 고급 휘발유를 넣어야 하나?
4-08 VVT 시스템, 밸브를 여는 시점을 상황에 맞게 조절하다
4-09 가변 실린더 기술, 불필요한 실린더는 쉬게 하다
4-10 엔진을 빨리 따뜻하게 만들려는 노력
4-11 차가 멈추면 엔진도 멈추는 ISG 기능
4-12 다음 출발을 위해 기다리는 공회전과 퓨얼 커트
4-13 DPF, 디젤 차량의 분진을 해결하다
4-14 EGR, 배기가스를 다시 연소실로 되돌려 사용하다
4-15 SCR, 다시 클린 디젤로 돌아가기 위한 비용
4-16 피처럼 엔진을 돌아다니는 엔진 오일
4-17 연료 첨가제를 넣으면 새 차처럼 깨끗해질까?

Column 실연비에 도움이 되는 기술을 적용하면 벌금이 줄어든다

5장 연비에 영향을 주는 자동차 특성

5-01 자동차는 가벼워야 멀리 간다
5-02 자동차 디자인에 녹아 있는 유체역학
5-03 SUV가 세단보다 연비가 나쁜 이유
5-04 1년에 한 번 휠 얼라인먼트 체크는 꼭 하자
5-05 적정 타이어압을 유지하는 것이 이득
5-06 용도에 맞는 타이어 선택과 주기적인 관리
5-07 에어컨은 에너지가 많이 든다
5-08 필요한 전기는 그때그때 만들어 쓴다
5-09 이동만 책임지는 마일드 하이브리드 차량의 엔진

Column 토요타는 하이브리드 특허를 왜 공개했을까?

6장 하이브리드와 전기차의 연비

6-01 이산화탄소 규제와 전동화
6-02 하이브리드, 전기차와 내연기관차 사이의 변종
6-03 플러그인 하이브리드, 전기차로 한 발짝 다가서다
6-04 회생제동, 달리는 동안 버리던 에너지를 재활용하다
6-05 모자라면 모터로 채우고, 남으면 배터리에 충전한다
6-06 사람도 엔진도 다시 움직이게 하는 것이 제일 힘들다
6-07 연비를 높이려면 전기차의 주행 원칙을 지켜라
6-08 너무 추운 날, 완전 방전이 되는 일을 피하자
6-09 추위에 강하며 버리는 열을 재활용하는 배터리

Column 전기차가 환경에 더 안 좋을 수도 있다?

부록
참고 문헌
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