소비자 지향 배기튜닝 가이드: 부품 명칭과 용도에 기반한 커스텀 배기 설계 원칙

A Consumer-Oriented Guide to Exhaust Tuning: Nomenclature- and Function-Based Design Principles for Custom Systems

2025 년 09 월 29 일

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추익현

목차

서론 … 3 배기의 기본 구조 … 4 적당한 배압이 차량의 성능을 유지하는데 도움이 되는지에 대한 의견 … 5 레조네이터의 종류와 역할 … 6 차주의 지향점에 따른 엔드 머플러의 형상 … 7 의의 … 7 듣기 좋은 음역대의 엔드 머플러란 무엇인가? 챔버 (chamber)형 머플러 … 7 퍼포먼스 위주의 엔드 머플러 스트레이트 스루형 … 8 가끔은 조용하게, 가변배기 (valved muffler) … 9 법외의 영역 다운파이프 … 10 200 cell 300 cell 스포츠촉매 … 11 다운파이프 튜닝으로 인한 문제점 … 11 배기라인의 세팅 … 12 파이프의 외경 … 13 파이프의 소재 … 13 결론 … 14

서론

해당 논문 일반적인 소비자들로 하여금 배기튜닝시 올바르고 정확한 방법으로 각각의 특 성을 이해하며 원하는 방향으로 설정할 수 있도록 돕는 대에 그 의의가 있다. 차량의 튜닝을 처음 시작하게 되면 초반에 당연시 접하게 되는 것이 바로 배기의 튜닝이 다.

대한민국은 다른 국가들에 비하여 자동차 튜닝문화가 들어선지 오래되지 않아서 인식도 좋지 않을 뿐더러 올바르게 이해하고 있는 소비자들이 매우 적은 편이다. 덕분에 다른 국가들처럼 볼트1온 방식의 배기 보다는 개인자영업자들이 직접 기성품을 가지고 세팅을 해주는 이른바 ‘커스텀’ 방식이 더 보편적이라고 할 수 있다.

하지만 모든 튜닝업을 하는 자영업자들이 배기를 세팅하는 대에 있어서 전문가는 아니 다. 오히려 전문적인 지식 없이 차량의 특성과 소비자의 지향점을 이해하지 않고 완성된 엔드 머플러, 레조네이터 등만 가지고 용접하여 제품을 완성시키는 경우가 허다하다. 때문에 소비자들은 적지 않은 금액을 투자하여 튜닝을 하더라도 결과에 만족하지 못하고 결국에는 중복투자를 하는 경우가 많다.

그렇다면 이러한 현상들이 과연 일부 전문적이지 못한 자영업자들만의 잘못인가? 그렇지 않다고 본다. 소비자들도 본인이 지향하는 결과값을 정확히 인지하고 업체들과 충분히 소통하며 원하는 세팅을 이행해줄 수 있는 업체를 찾는 것이 바람직할 것이다.

일부 업체들은 이러한 소비자를 귀찮아 하며 본인들에게 모든 것을 맡기라는 식의 행동 을 취하는 업체가 있지만 그러한 업체는 ‘지양’할 것을 강하게 주장한다. 또한, 소음 또는 배출가스 규정은 각 나라별로 상이할 수 있다. 때문에 본 논문에서는 법 률적인 내용은 논외로 두고 오로지 각 부품들의 역할의 이해와 설정을 돕는 대에만 서술 한다.

본론으로 들어가기 전 논문을 읽을 이제 막 배기 튜닝을 하기 시작한 사람들이 가장 궁 금해하는 질문에 먼저 답을 하겠다. “배기 튜닝을 하면 팝콘 즉팝앤뱅 기능이 생기는가?” 아니다. 팝 앤 뱅은 ECU 맵핑을 통해 점화타이밍과 연료 분사량을 조절하는 것이므로 배기 튜닝과는 관련이 없다.

1 볼트온(bolt-on): 차체·엔진에 용접·절단 등의 영구 가공 없이, 순정 플랜지/가스켓/행거 등 기존 고정부에 볼트 체결만으로 장착·탈거 가능한 애프터마켓 부품을 뜻함.

배기의 기본 구조

배기튜닝을 시작하기에 앞서 우리는 배기의 구조를 이해할 필요가 있다.

배기의 구조는 차량 그리고 엔진의 종류에 따라서 너무나도 다양하지만 해당 논문에서는 기본적인 구조를 이해하는 대에 그 의의가 있기 때문에 아래의 부품들에 대해서만 설명 을 하고자 한다.

(1) 레조네이터 - 공명기 또는 공진기로 보통의 경우 배기라인의 중간 지점에 설치되어 거슬리 는 특정 주파수 대역 즉 고음의 영역을 억제시켜주며 부밍(드론)을 감소시켜 주는 역할 (2) 엔드 머플러 - 흡음 또는 공명구조로 배기의 흐름을 변화시켜 소위 일컫는 듣기 좋은 음역 대를 생성시켜 특히 아이들링시 그 효과가 나타남 (3) 다운파이프 - 터보 뒤쪽에서 시작되는 첫 배기 파이프로 일반적인 경우 촉매가가 있어 배 기가스 속 유해물질을 화학적으로 정화하는 역할을 한다.

2 Walker exhaust 2022

적당한 배압이 차량의 성능을 유지하는데 도움이 되는지에 대한 의견

NA(자연흡기) 차량의 경우 외경의 큰 배기라인을 사용시 저속에서의 토크가 오히려 떨어진다 하지만 터보차량의 경우에는 배압이 낮을수록 성능과 응답 에서 유리하다. 즉 적당한 배압이 차량의 성능을 유지하는데 도움이 된다는 이야기는 NA 시 대의 오해에 가깝다. 하지만 배기의 외경 즉 파이수만 높이는 경우 소위 말하는 ‘허당’ 현상이 생기 기 마련인데 이는 과대경 그 차체보다 설계와 세팅 그리고 음향의 문제점들이 섞여서 생겨나는 하나의 현상으로 봐야한다.

다시 말해, 과대경으로 인한문제점이 아닌 촉매 이후 갑자기 아웃라인과 큰 차이가 나는 파이수의 배기라인이 등장할 경우 와류/재순환층이 생김으로써 손실을 야기할 수 있다는 것이다.

레조네이터의 종류와 역할

3 (1) 흡음형 - 흡음형 레조네이터는 대부분 천공코어가 있는 형태로 배압증가 없이 드론현 상(부밍)을 억제하며 2~5 kHz의 중~고주파를 흡수하여 톤을 매끄럽게 정리해 준다. 순정 레조네이터의 경우 유리섬유로 된 흡음제가 들어가 전체적인 배기음을 잡아주는 소음기 역할을 한다.

4 (2) 헬름홀츠형 (J-pipe) - 메인 배기라인 옆에 설치하는 짧은 측관으로 고속영역에서 저역 드론을 억제 하는 대에 효과가 있다.

3 Corsa performance 4 Jackspania Racing

의의

차주의 지향점에 따른 엔드 머플러의 형상

위와 같은 사항들을 종합적으로 고려해보았을 때, 차주가 배기라인을 설계하 는 대에 있어서 차주가 만들고자 하는 차량의 지향점에 따라 엔드 머플러의 세팅이 달라질 수 있다. 예컨데, 성능 즉 퍼포먼스의 어느정도 손실을 감안하고 서라도 낮은 영역대의 음역과 소위 일컫는 듣기 좋은 음역대의 배기를 만들기 위한 배기의 세팅은 오로지 퍼포먼스를 생각하여 배기를 세팅하는 것 과 큰 차이가 있을 것이다.

듣기 좋은 음역대의 엔드 머플러란 무엇인가? 챔버 (chamber)형 머플 러

생각건데 듣기 좋은 음역대 즉 찢어지지 않고 중저음의 큰 아이들링을 내는 배기라인을 설계하기 위해서는 어느 정도의 성능 즉 퍼포먼스의 손실은 감내 해야 할 것이다. 다시 말해 기존 엔진에서 흘러나오는 자연의 배기음을 중저음으로 만들기 위 해서는 엔드 머플러의 구조가 큰 역할을 할 것이고 이는 격벽 설치로 인해 배기흐름의 필연적인 손실을 야기할 것이 분명하기 때문이다. 정리하자면 단순히 듣기 좋은 음역대의 배기음을 만들기 위해서는 우리가 소

5 Thrust exhaust

위 말하는 도시락형 엔드 머플러 즉 격벽이 설치되어 공명현상을 일으키는 엔드머플러를 사용해야 할 것이고 이는 필연적으로 배기 흐름의 방해가 될것 될 것이다. 덧붙이자면 배기의 흐름에 방해가 되는 것은 사실이나, 순정차량들의 성능에 큰 지장을 줄 정도는 아니다. 하지만, 경기차량 즉 순정이 아닌 파워트레인의 튜닝(ECU 튜닝, 피기백 방식의 칩튜닝 등)이 된 차량들 중 트랙에서 랩타임이 중요하고 0.1초가 중요한 차량들에게는 권장하지 않는 방법임이 분명하다.

또한, 챔버형 머플러는 그 특성상 챔버 즉 각 격벽의 형상에 따라 표현할 수 있는 음역대가 다양하다. 다시 말해 같은 챔버형 머플러라고 해서 소리가 같다는 것이 아니다. 각 제조 사별로 표현할 수 있는 소리는 천차만별이기에 소비자들은 충분히 각 특성을 알아보고 구매해야 할 것이다.

퍼포먼스 위주의 엔드 머플러 스트레이트 스루형

앞서 서술한 내용과 같이 터보차량의 경우 배압이 낮을수록 성능과 응답면에 서 유리하다 다시 말해 성능 즉 퍼포먼스를 지향하는 차주라면 최대한 배압 을 낮게 세팅하는 것이 중요하다는 의미이다. 이는 뒤에 말 할 다운파이프와도 이어지는 내용이다. 본론으로 돌아와서 엔드머플러의 구조 또한 매우 중요하다고 말할 수 있다.

6 Xforce exhaust

도시락 형태의 공명장치가 있는 챔버형 머플러 보다는 문자 그대로 일직선으 로 뻗어 있는 스트레이트 스루형 머플러가 더 효과적이라고 말할 것이다. 그렇다면 스트레이트 스루형은 배기음과 아무런 관계가 없는가? 그렇지는 않 다. 스트레이트 스루형식의 머플러라도 제조사에 따라 기본 설계는 배기라인이 일자로 뻗어 있지만 양 옆에 천공 코어가 있어 레조네이터의 역할을 하는 머 플러도 있고 작은 격벽구조로 인하여 약간의 음색 변화를 주는 머플러도 존 재한다. 극단적으로는 아예 머플러를 제외하고 스트레이트 파이프로 설계하는 차주들 도 존재하기는 한다.

가끔은 조용하게, 가변배기 (valved muffler)

7 드라이브 모드에 따라 혹은 버튼을 누르면 배기음이 커지고 작아지는 장치를 본적이 있을 것이다. 그것을 우리는 가변배기 라고 부른다. 글자 그대로 밸브가 장착되어 플랩을 열거나 닫으면서 배기음의 소리를 조절한다. 플랩을 작동시키는 대에는 전기모터 혹은 진공 방식이 주로 사용되며 제품의 특성상 퍼포먼스를 지향하는 스트레이트 스루 머플러 보다는 챔버형 머플러 에 주로 장착된다. 그리고 열고 닫히는 플랩의 특성상 플랩이 고착되지 않도록 지속적인 관리가 필요하다는 단점이 있다.

7 Sb-ko

법외의 영역 다운파이프

결론부터 설명하자면 다운파이프를 튜닝하는 것은 어디까지나 불법이다. 환경과도 연관되어 있는 문제이다 보니 대부분의 국가에서는 불법으로 규정 되어있다. 하지만 앞서 설명한 것과 같이 법적인 문제는 논외로 하기 때문에 서술한다. 가끔 경기차량이나 도로에서 엄청난 소리로 우리는 놀라게 하며 매캐한 냄새 를 내는 차량들이 있다. 이는 대부분 소위 다운파이프 튜닝을 한 차량들이 대 부분이다. 다운파이프에는 대부분 촉매장치 즉 배기가스 속 유해물질을 화학적으로 정 화하는 장치가 존대한다. 이를 우리는 Catalyst라고 하는데 줄여서 Cat라고 하 며 이 Cat안에는 마치 벌집처럼 쭉 뻗은 미세 채널들이 있어서 이 채널 한 칸을 cell이라고 부르며 cell의 밀도와 소재에 따라 유해물질을 정화해주는 효 율이 달라진다.

8 Evolution Racewerks

200 cell 300 cell 스포츠촉매

이 밀도를 우리는 CPSI(Cell Per Square Inch) 라고 표기하고 예컨데, 200 CPSI 의 경우 1제곱인치 면적 안에 셀이 200개 있다고 하여 200 cell 혹은 200 CPSI 라고 표기한다. 당연히 CPSI가 높으면 높을수록 정화 효율은 좋아지지만 배기 흐름에 방해가 되고 배압이 높아지며 소리는 줄어들고 퍼포먼스는 낮아지게 된다. 반대로 CPSI가 낮으면 소리는 커지고 퍼포먼스는 높아지지만 배기가스 때문 에 냄새가 심해지며 유해물질은 정화하는 능력이 떨어진다. 이렇듯 CPSI가 낮은 제품들을 스포츠 촉매 라고 부르기도 하는데 보통 스포 츠카에 장착되기 때문에 이러한 용어가 생겨났다는 것이 정설이다. 전세계적으로 환경규제가 강화되는 요즘에는 경기차에서까지 촉매 장착이 의 무화되고 있는 추세이다.

다운파이프 튜닝으로 인한 문제점

다운파이프 튜닝을 무턱대고 하게 될 경우 P2096, P2271, P2270, P0133과 같 은 엔진 경고등과 마주하게 될 것이다. 이는 전부 산소센서와 관련된 경고등으로 낮은 CPSI 혹은 촉매가 없는 다운 파이프를 장착할 경우 우리 차량의 ECU는 배기가스 검출이 비정상적이라고

9 americanmuscle

판단하고 더 심할 경우 림프모드10, 미션슬립11, 실화12 와 같은 증상이 나타날 수도 있다. 해당 증상들은 방지해주기 위해 흔히 미니캣(mini cat)13, 캔슬러, J-pipe14 등을 사용하여 배기가스와 산소농도를 조절해줄 수 있지만 절대적인 해결 방법은 아니다. 이를 완전히 해결하기 위해서는 ECU를 재설정하여 튜닝하는 ECU 맵핑이 해 결방법이다.15

배기라인의 세팅

우리가 배기를 제작하는 대에 있어서 쉽게 간과하는 것이 배기의 흐름을 정 하는 배기라인이다.

10 림프모드: ECU/TCU가 고장을 감지했을 때 구동계를 보호하려고 출력·RPM·부스트·변속 을 제한하는 비상 운전 모드. 11 미션슬립: 변속기 클러치/밴드가 제대로 맞물리지 않아 엔진 회전수만 오르고 차속은 덜 오르는 상태(토크 전달 손실).

12 실화: 점화·연료·압축 문제로 실린더 내 혼합기가 정상적으로 연소하지 못한 상태(진동· 출력 저하·배출 증가). 13 미니캣(mini cat): 보통 후단 O₂ 센서용 스페이서 내부에 작은 촉매를 넣은 장치. 촉매 효율 코드(CEL)를 줄이려 센서가 ‘촉매가 있는 것처럼’ 읽게 만드는 장치. (캔슬러와 같은 장치이다.)

14 J-pipe: 후단 산소센서를 배기 본류에서 옆으로 빼내는 굴곡형 스페이서(‘J’자 어댑터). 배기가스 유입을 물리적으로 제한/지연해 센서가 촉매 효율 저하를 덜 감지하게 하여 촉 매 효율 CEL 발생을 줄이려는 장치 (레조네이터의 J-pipe 와는 다른 장치이다.) 15 피기백 방식의 JB4에는 passive delete 라는 기능으로 해당 증상들을 예방할 수 있지 만 절대적인 방법은 아니다.

파이프의 외경

앞서 설명한 ‘적당한 배압이 차량의 성능을 유지하는데 도움이 되는지에 대한 의견’에서 서술했듯 배기의 외경만 키우게 되면 와류/재순환층이 생김으로써 손실을 야기할 수 있다. 때문에 배기의 외경을 결정할 때에는 엔진과 출력 그리고 차량의 세팅을 종 합적으로 고려하여 결정하여야 한다. 이를 고려할 때는 촉매의 CPSI와 배기 라인의 형상 그리고 엔드 머플러의 구 조에 따라 배기가스의 흐름을 예측하여 순정 파이수에서 그대로 유지할지 외 경을 넓힐지 결정하면 되는 것이다. 뿐만 아니라 원칙적으로 배기 파이프의 외경을 올리고 싶은 경우 매니폴드 혹은 다운파이프의 아웃 라인부터 바로 뒤쪽에 위치한 플렉스 파이프의 외경 까지 전체적으로 맞춰줘야 한다. 이는 볼트온 방식보다 커스텀 방식이 보편적인 우리나라에서는 다소 복잡하 고 어려운 작업이 될 수 있다.

파이프의 소재

튜닝 배기 파이프의 소재는 대부분 내부식성이 강한 스테인리스 스틸(SUS) 혹은 티타늄으로 제작된다. 티타늄은 스테인리스 스틸 보다 가벼워서 전체적인 무게를 줄이고 벽이 얇기 때문에 볼륨을 높이고 밝고 쨍한 금속성 소리를 증폭시킬 수 있다. 하지만, 가격이 비싸고 용접 난이도도 오른다. 뿐만 아니라 티타늄은 열 전도 가 낮아 배기가스 온도를 더 유지할 수 있지만 반대로 고열에 반복적으로 노 출될 경우 스테인리스 스틸 보다 크랙에 취약하다. 반면에 스테인리스 스틸의 경우 가격이 비교적 저렴하고 질량이 높아 드론 억제에 유리하며 수리 보수가 간편하기 때문에 배기 파이프의 소재로 가장 보편적으로 사용되고 있다.

결론

해당 논문을 정독해보면 대부분은 본인이 원하는 방향으로써 배기를 맞추기 위해서는 어떠한 종류의 부품을 사용하면 될지 감이 잡힐 것이다. 예컨데, 순정 촉매를 사용하고 출력 또한 순정으로 사용하되 음량을 키우고 중 저음의 듣기 좋은 배기음을 만들고 싶은 차주라면 배기 파이프는 순정으 로 설정하고 흡음형 레조네이터를 통해 드론을 억제하여 적절한 제조사의 챔 버형 엔드머플러를 사용해 최종적으로 원하는 음을 만들어 주는 것이 적절할 것이다. 반대로 트랙에서 운영하거나 출력을 올리는 것이 목적이라면 매니폴드의 아 웃 외경을 높이거나 매니폴드가 없는 차량이라면 다운파이프의 외경과 플렉 스 파이프의 인 아웃 외경 그리고 배기 파이프의 전체적인 외경을 적당한 크 기로 높여주고 필요에 따라 레조네이터로 드론을 잡아주고 스트레이트 스루 형 머플러 혹은 스트레이트 파이프로 세팅해 줌으로써 배압을 최대한으로 낮 출 수 있다. 하지만 출력을 올리려면 배기뿐만이 아니라 그를 뒷받침할 오일 쿨러, 인터 쿨러, 흡기 튜닝이 추가적으로 필요할 것이다. 처음으로 다시 돌아가보면 우리는 배기를 튜닝하기전에 스스로에게 “나는 어 떠한 목적으로 배기를 튜닝하려 하는가?” 라는 질문을 해야 한다. 정확한 지향점을 찾고 적당한 업체를 찾아 서로 의논하며 커스텀 배기를 제 작한다면 적어도 배기를 만드는데 실패하지는 않을 것이라고 생각한다.