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주유소에서 87, 89, 91 이런 옥탄가 표시가 되어있다. 높을 수록 좋다는 거 외엔 아무것도 모르는 지라, 한번 찾아봤다. 대체적으로 차 튜닝관련 포스트가 많이 올라오는 블로그에 자세히 나와있다.

1. 옥탄가

The octane rating is a measure of the resistance of gasoline and other fuels to detonation (engine knocking) in spark-ignition internal combustion engines. (출처: Wekipedia

: 내연기관용 가솔린 연료의 옥탄값. 옥탄값을 측정하는 기준은 몇가지 방법이 있는데, 대체적으로 엔진의 '점화-폭발' 싸이클의 효율성을 가늠하는 척도로 이용된다.


2. 엔진과 옥탄가의 연관성 - 안티노킹방지

: 고성능 엔진일 수록, 피스톤의 높은 압축률, 그리고 긴 스트로크를 가지고 있다. 피스톤이 상하운동을 할때 (최고점, 최저점을 반복할때), 최고점에서 점화하여 폭발을 해야 피스톤을 밀어내는 stroke 를 최적화시킬수있다. 이때, 점화-폭발하는 타이밍이 맞지 않을 경우를 엔진 노킹(engine knocking) 이라고 한다. 한마디로 (1) 피스톤이 완전이 올라오지 않았는데, 폭발해서 피스톤을 밀어냄으로써 최적의 엔진피스톤운동이 이루어지지 않는 경우를 말한다.

: 엔진과 연료는 항상 같이 움직인다고 보면된다. 연료의 특성에 따라 엔진의 스트로크, 피스톤 등이 설계되므로 엔진특성에 맞는 연료를 사용해아한다. 반대로, 피스톤의 압축률이 낮은 보통/저성능 엔진의 경우, 이런 노킹이 발생하는 확률이 적고, 고옥탄가의 고급휘발유를 사용해도 별로 향상되지 않는다.

: 다시 옥탄가에 대해 말하자면, 옥탄가는 이소부탄 (Iso-octane, iso-C8H18) 과 햅탄(heptane, n-C7H16)의 혼합비율의 안티녹킹성능을 말한다. 이소부탄의 옥탄가(안티녹킹 성능)는 100으로, 햅탄의 옥탄가는 0으로 정의된다. 그리고 이와 비교하여, 계산할 수있다. 따라서, 우리가 주유소에서 사는 옥탄가 90의 가솔린연료는 이소부탄 90% + 햅탄 10% 의 혼합유과 동일한 안티녹킹성능을 가지는 연료를 사는 것이다. 이소부탄보다 옥탄가가 높은, 즉 안티녹킹성능이 더 좋은, 연료를 섞어서 옥탄가를 높기기도 한다. 일례로 메탄올은 RON 기준으로 옥탄가가 133이다.

Gasoline with the same knocking characteristics as a mixture of 90% iso-octane and 10% heptane would have an octane rating of 90. This does not mean that the gasoline contains just iso-octane and heptane in these proportions, but that it has the same detonation resistance properties. Because some fuels are more knock-resistant than iso-octane, the definition has been extended to allow for octane numbers higher than 100. (출처: Wekipedia)

3. 옥탄가 측정방법
: 측정방법은 Research Octane Number (RON), Motor Octane Number (MON), Anti-Knock Index (AKI) 등이 있다. 한국, 유럽, 호주를 비롯한 대부분의 나라에서는 RON 방법을 기준으로 채택하고, 미국과 캐나다는 RON과 MON 의 평균인 AKI를 기준으로 채택하고 있다. (미국은 정말 단위에 있어서 짜증스러운나라다.) 따라서 미국의 주유소에서 표기하는 옥탄가는 한국보다 4-5정도 낮은 수치라고 한다.

4. 왜 옥탄가가 높아야 엔진의 녹킹을 덜 일으키는가.

설계자들은 최대 압축시에 점화를 하여 연료가 폭발하여 피스톤을 밀어내도록 엔진을 설계를 한다. 이때 압축시에 연료+공기의 혼합 에멀젼emulsion이 온도가 급격히 올라간다. 이 때, 엔진내부의 온도가 연료의 발화점 혹은 활성화 에너지를 넘어서면, 압축이 완전히 되기전에 발화가 되어 폭발이 일어나고 만다. 이를 녹킹이라고 부르며 엔진의 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 따라서 연료의 성분들의 발화점이 매우 중요하다. 최대로 압축될 때까지 점화되지 않는-천천히 점화가 일어나는, 혹은 압축률이 좋은- 연료일 수록 옥탄가가 높다.

때론, 옥탄가가 높다고하면 탄소수가 많으니까, 발생되는 에너지가 많고 그러므로 아무 엔진에서나 더 좋은 연비를 낼 것이라는 오해가 있다. 하지만, 엔진은 고유의 스트로크힘-피스톤운동를 가지고 있으며, 그를 뒷받침해주는 연료에 따라서 '설계성능'에 100%에 얼마나 근접하느냐의 문제이다. 다시 말하면, 보통/저성능 엔진의 경우, 고옥탄가의 고급휘발유를 사용해도 연비가 절대로 향상되지 않는다고 한다.