그러므로 자동차는 속도가 증가할수록 공기저항 증가로 인하여 연비가 나쁘게 나타나고 있으므로 주행 중 급격한 속도 변화는 피하고 도로 및 기타 제반 여건이 허용하는 한 정속 주행을 하여야 합니다.

가. 공회전의 개념

자동차 공회전의 일반적인 개념은 “원동기가 운전 중으로 사용되지 아니하면서 작동되고, 가속페달의 미작동 및 부하가 없는 상태에서 엔진 또는 자동차 제작사에 의해 지정된 매분 회전속도(RPM)에서 엔진이 작동하는 현상”을 의미합니다. 이것은 마찰토크나 마찰마력이 같아져서 평형을 이루면서 회전하고 있는 상태입니다. 즉, 자동차 공회전은 자동차 운행패턴이 연속적으로 나타나지 않고 주·정차시 엔진이 계속 가동되는 상태로 표현됩니다.


나. 공회전의 효과와 문제점

자동차 공학적인 측면에서 출발전 공회전은 엔진마모를 방지하는 윤활작용을원활하게 하기 위한 예열 과정이라 할 수 있습니다. 그러나 현재 우리나라에서 생산되는 승용차에 필요한 예열 시간은 약 30초 정도인 것이 공론화되어 있습니다. 다만, 겨울철 등에 오랜 시간의 예열이 필요하다는 인식은 1980년대 중반까지 생산된 기화기(Carburetor) 방식의 승용차에 해당되는 개념으로, 1987년 이후부터 생산된 전자제어 연료분사(Fuel Injection)방식의 승용차에는 맞지 않는 것입니다. 즉, 필요이상으로 이루어지는 과도한 공회전은 기계적인 측면에서도 윤활유의 유막 형성 기능을 오히려 악화시키고, 또한 미연소 퇴적물 생성을 촉진시켜 실린더마모 및 연료 소비를 가중시키는 요인이 될 뿐입니다. 한편 대기오염물질 배출가스 측면에서 보면 자동차 배출가스를 저감시키는 핵심 부품인 삼원촉매장치의 촉매(Catalyst)는 일정한 온도에 도달되어야 활성화되기 때문에 부하가 걸리지 않은 장시간의 엔진 공회전에 의한 촉매 활성화 미만의 온도에서는 배출가스 발생을 증가시키게 됩니다. 자동차공해연구소 자료에 의하면 촉매반응효율이 50% 수준으로 떨어지는 활성온도(light-off temperature)는 약 350℃인데 장시간 엔진 공회전시 배출가스 온도는 약 200～300℃로서 배출가스 정화효율이 10%이하로 떨어지게 된다고 합니다. 또한 출발 전의 엔진 공회전은 정상적인 배출가스 조절에 작용하는 산소센서(Oxygen Sensor)의 활성온도는 300℃이며 600℃가 최적의 상태입니다. 그러나 장기간 엔진 공회전을 할 경우에 활성온도 도달 시간이 많이 걸리기 때문에 정상적인 재시동 때보다도 오히려 배출가스를 과다하게 발생시키는 요인이 됩니다. 즉, 산소센서 활성화 시간 및 배출가스 저감시점은 초기시동(Cold Cranking)단계가 재시동(Hot Cranking)일 경우보다 길어 배출가스가 상대적으로 많이 발생하게 됩니다.


다. 공회전에 따른 엔진 온도

냉간 초기시동시는 엔진 오일의 점도가 증가하여 엔진 각부의 마찰이 증가하고 이로 인해 엔진의 부하가 커져 엔진의 회전속도가 저하되려고 하기 때문에 회전속도를 일정하게 유지하기 위해서는 어떤 방법에 의해 공기와 연료의 양을 증가시키야 하며, 이에 대해서 엔진 회전속도를 올릴 수 밖에 없습니다.
또한 냉각수 온도가 낮으면 흡기매니폴드나 흡기포트내 가솔린의 증발량이 감소되고 또한 피스톤 헤드부의 온도가 낮기 때문에 연료의 접촉에 따른 기화량이 적어지게 되므로 액상으로 남는 분을 고려하여 공연비를 농후하게 할 필요가 있습니다.
그러나 공연비가 농후하고 점화플러그의 온도가 낮으면 점화플러그에 카본 부착, 실화를 일으키는 경우가 있습니다. 그리고 여기에 공연비가 농후한 것과 연소속도가 늦어지는 것에 더하여 실린더와 피스톤 등 각부의 마찰손실이 커지면서 연비는 더욱 악화됩니다. 그래서 냉간 공회전이 온간 공회전보다 연료소모량이 더 많습니다.

라. 공회전에 따른 연료소모량 예를 들어 자동차별 냉간시동 초기 공회전(0-1분)에 따른 연료소모량을 보면 소형자동차(1,500cc)는 25cc, 중형자동차(2,000cc)는 30cc, 대형자동차(2,500～2,900cc)는 36cc～29cc가 소모되다가 시간이 경과함에 따라 그 소모량이 점차 감소하며, 5분간 평균 연료소모량은 최저 100cc에서 최고140cc로 각 자동차의 공인 시가지연비((12km/ℓ)를 고려하면 1.2km에서 1.4km를 주행할 수 있는 연료입니다. 또한 온간 공회전의 경우 연료소모량이 측정시간인 5분 동안 변화가 거의 나타나지 않고 있으며, 냉간 공회전과 비교시 엔진회전수가 낮고 냉각수 및 엔진오일 온도 등이 높아 마찰손실이 적어 연료소모량이 냉간 초기 1분 동안 연료소모량보다 평균 50%이하인 13cc가 소모됩니다.

마. 공회전에 따른 손실비용

예를 들어 소형자동차(1,500cc) 1대의 자동차가 5분간 공회전을 할 경우 약 100cc가 소모되어 25일간 공회전을 할 경우 약 2.6리터가 소모됩니다. 각 자동차의 공인 시가지연비(12km/ℓ)를 고려하면 31km를 주행할 수 있는 연료량입니다. 그리고 연료비용도 1리터 1,400원 기준시 3,640원이 추가로 지출되며, 1년간(300일 기준) 1대의 소형자동차가 5분씩 공회전을 할 경우 연료비용이 43,680원이 추가로 지출됩니다. 2003년도 12월말 기준 휘발유 등록대수가 7,672,591대로서 매일 5분씩 300일간 자동차 공회전을 할 경우 약 230천㎘의 연료가 소모되며, 연료비용도 1리터 1,400원 기준시 약 3,220억원의 연료비용이 추가로 지출됩니다.
그리고 온간 공회전을 5분간 할 경우 약 65cc가 소모되어 25일간 공회전을 할 경우 약 1.6리터가 소모됩니다. 연료비용도 1리터 1,400원 기준시 2,240원이 추가로 지출되며, 1년간(300일 기준) 5분씩 공회전을 할 경우 26,880원이 추가로 지출됩니다.

자동차 공회전은 연료를 낭비하고, 대기환경을 오염시키며 건강에 유해한 각종 가스와 지구온난화의 주요 성분인 이산화탄소를 배출함을 알 수 있으며, 필요이상으로 과도하게 하는 공회전은 기계적인 측면에서도 오히려 윤활유의 유막 형성 기능을 악화시키고 미연소 퇴적물 생성을 촉진시켜 실린더마모 및 연료소모를 가중시킬 뿐입니다. 그러므로 운전자는 신호대기 이외의 불필요한 경우에는 자동차 공회전을 삼가는 것이 필요합니다.

정지한 물체를 순간적으로 움직이는 것은 천천히 움직이는 것 보다 훨씬 많은 에너지를 필요로 합니다. 즉, 지금 출발해서 100미터 앞의 신호대기에 멈춘다고 가정해 보면 급출발을 한 경우보다 부드럽게 출발시켜 목표 지점에 도달한 쪽의 연료소모가 훨씬 적으며, 사람도 전력 질주하는 것 보다 자기 페이스를 유지하면서 천천히 달린 경우가 같은 거리를 달렸을 때 체력 소모가 적은 것과 같습니다. 엔진 내부에서는 자동차가 달리는 동안 휘발유를 분무기처럼 뿜어내면서 연소시키게 되는데 가속페달을 급히 밟으면 순간적으로 많은 양의 연료가 소모됩니다. 가속시의 손실에너지는 가속도 및 가속거리가 클수록 증가하며, 더욱이 초기속도가 커지는 만큼 손실에너지는 더욱 커져서, 동량의 가속에서도 초기속도가 높은 만큼 손실에너지의 증가가 급격해집니다.
이외에도 가속시의 손실에너지는 자동차의 공기저항계수·전면 면적·중량에도 관계되나 이는 운전자 측면에서 볼 때에는 불가피한 것이므로 손실에너지를 줄이기 위해서는 급출발을 피해야 합니다.

예를 들어 중형자동차(2,000cc)가 정지상태에서 급출발하여 60km/h까지 도달 할 경우 소모되는 연료소모량은 급출발 방법에 따라 약 20cc에서 33cc까지 소모됩니다. 또한 운전자가 중형자동차(2,000cc)를 이용해 일일평균 50km 주행하면서 1km당 2회정도 정차할 경우 총 정차 회수는 100회가 되는데 이 경우 하루동안 정지상태에서 60km/h로 가속하는데 소모되는 연료가 2리터에서 3.3리터로 매우 많은 양의 연료가 소모되며, 연료비용도 1리터 1,400원 기준시 2,800～4,620원이 추가 소요됩니다.

그러므로 운전자는 가속페달 밑에는 계란이 있다는 생각으로 부드럽게 밟아주어야 하며, 가속페달 밟는량=연료소모량이라고 생각을 하여야 합니다. 부드러운 출발과 부드러운 가속페달 조작은 연료소모를 줄이는데 가장 중요한 운전습관이며 경제적 운전방법입니다.