홍라이프 계산기제동 연료소비율(BSFC) 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
제동 연료소비율(BSFC)은 엔진이 크랭크축에서 유효한 일 한 단위를 낼 때 태우는 연료의 질량입니다. 엔진 연료 효율의 표준 지표이며, 이 계산기는 연료 유량과 제동 출력으로 BSFC를 구하고 제동 열효율로도 바꿔 줍니다.
계산 방법
- BSFC = 연료 질량 유량 ÷ 제동 출력(g/kWh)
- 부피 유량은 연료 밀도로 질량으로 바꿉니다.
- 1 lb/hp·h = 608.3 g/kWh
- 제동 열효율 η = 3,600 ÷ (BSFC[g/kWh] × 저위발열량[MJ/kg]), 1 kWh = 3.6 MJ이기 때문입니다.
원리
연료에는 저위발열량(휘발유 약 43 MJ/kg)으로 나타내는 화학 에너지가 있습니다. 엔진은 그 일부만 크랭크축의 일로 바꾸고, 나머지는 배기가스와 냉각수의 열, 마찰로 빠져나갑니다. BSFC는 이를 직접 보여 줍니다. 1 kWh에 필요한 연료가 적을수록 효율적인 엔진입니다. 열효율은 같은 정보를 백분율로 나타낸 것입니다.
예제 풀이
기본값: 연료 유량 25 kg/h, 제동 출력 100 kW, 저위발열량 43 MJ/kg
- 연료 질량 유량 = 25 kg/h, 제동 출력 = 100 kW
- BSFC = 25,000 g/h ÷ 100 kW = 250 g/kWh
- 미국 단위 = 250 ÷ 608.3 ≈ 0.411 lb/hp·h
- 제동 열효율 = 3,600 ÷ (250 × 43) ≈ 33.5%
| 크랭크축 제동 출력 | BSFC (g/kWh) |
|---|---|
| 25 | 1,000 |
| 50 | 500 |
| 75 | 333.3 |
| 100 | 250 |
| 125 | 200 |
| 150 | 166.7 |
| 200 | 125 |
결과 해석
BSFC는 낮을수록 좋습니다. 가솔린 엔진은 최적 운전점에서 대략 250~350 g/kWh, 디젤은 약 190~230 g/kWh입니다. 250 g/kWh는 가솔린 엔진으로는 좋은 값입니다. BSFC는 부하와 회전수에 따라 크게 변하며, 엔진은 저부하에서 가장 비효율적이어서 시내 연비가 나쁜 이유가 됩니다.
흔한 실수
- 부피 유량을 질량으로 바꾸지 않는 경우
- 크랭크축 출력 대신 바퀴 출력을 쓰는 경우
- 연료와 출력을 서로 다른 운전점에서 재는 경우
- 효율 계산에 저위발열량 대신 고위발열량을 쓰는 경우
자주 묻는 질문
좋은 BSFC는 얼마인가요?
가솔린 엔진은 약 250 g/kWh 이하면 좋은 편이고, 최신 디젤은 약 200 g/kWh 이하까지 내려갑니다.
BSFC를 효율로 바꾸려면?
η = 3,600 ÷ (BSFC × LHV)이며, BSFC는 g/kWh, LHV는 MJ/kg입니다.
저부하에서 BSFC가 나쁜 이유는?
마찰과 펌핑 손실은 크게 남아 있는데 유효 출력은 작기 때문입니다.
L/h 유량은 어떻게 넣나요?
단위를 L/h로 고르고 연료 밀도(휘발유 약 0.745 kg/L)를 넣으면 질량으로 바꿔 계산합니다.
연비(km/L)와 BSFC는 어떻게 다른가요?
연비는 차량 전체의 주행 거리 기준이고, BSFC는 엔진 자체가 일 1 kWh에 쓰는 연료량이라 변속기, 공기 저항, 주행 조건의 영향을 받지 않습니다.
출처: Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, 2nd ed. McGraw-Hill (2018) · SAE J1349, Engine Power Test Code