보어 업

Bore Up/Engine Boring

1. 개요
2. 상세
2.1. 수리목적
2.2. 튜닝목적
3. 사양길
4. 선박

1. 개요

자동차 관련 용어로, 엔진 블록실린더 내벽의 지름(보어-Bore[1])을 깎아내서 엔진을 복원 또는 출력 향상을 꾀하는 작업을 말한다. 실린더의 지름을 키우면 실린더의 용적이 커지므로 자연적으로 배기량이 늘어난다. 실린더의 내벽을 안에서 깎아 확장하기 때문에 '보링'이라고도 한다. 보링머신(머시닝센터)같은 장비를 통해 1/1000의 정밀도로 실린더 내벽을 깎아내는 가공을 한다.

정비사의 기본중의 기본으로, 옛날에는 정비소들의 주된 밥줄중 하나였다.

2. 상세

2.1. 수리목적

사진과 같이 정상적인 엔진의 실린더는 표면에 빗살무늬 형태의 일정한 스크래치가 무수하게 나 있다. 이는 지극히 정상인 상태로, 호닝 가공[2]을 하면서 발생하기에 호닝 자국이라고 하는데, 이 의도된 미세한 스크래치에 엔진오일이 고이면서 윤활과 기밀 유지를 해준다. 오히려 무늬가 없이 매끈한 실린더가 비정상으로 이미 호닝 자국이 안보일만큼 닳았다는 의미다.[3] 오랜시간 주행 시 내벽이 마모되면 압축 압력이 떨어지며, 또한 호닝 자국 말고 피스톤의 운동방향으로 발생한 스크래치는 압축 압력 손실과 오일의 연소실 침투의 원인이므로 반드시 내벽의 면을 정리해야 하며, 이를 위해서는 어쩔 수 없이 내벽을 깎아내게 된다. 물론, 그에 맞는 피스톤의 사이즈에 맞춰서 작업이 필요하다. 흔히 엔진을 오버홀한다는 의미로 '엔진을 보링한다'고 말하기도 한다. 그렇기 때문에 '몇십만킬로 무보링(無 Boring) 주행가능한 엔진'이라는 뜻은 엔진 자체의 내구성과 정밀도가 높다는 뜻이기도 하다. 과거 벤츠와 이를 라이센스 생산한 쌍용 엔진들이 100만km 무보링으로 달려내는 경우가 많았다.

2.2. 튜닝목적

배기량을 늘려 출력을 향상하는 것을 목적으로 하기도 한다. 크랭크샤프트와 커넥팅로드를 바꿔 행정량(Stroke)을 늘려주는 스트로크 업[4]과 함께하는 경우도 있다. AMG알피나와 같은 회사들은 기존 BMW의 NA엔진의 배기량을 늘리려고 보어업과 스트로크업 튜닝을 많이 했었으나 요즘은 배기량 확대 보다는 조금더 편리한 과급기 장착 혹은 부스트 증대를 하고있다. 그렇다고 무작정 스트로크만 늘리면 고회전에서 불리해진다. 그도 그럴게, 보어-스트로크 비율은 완성차 회사의 개발팀 박사급 인재들이 오랜 시간동안 설계한 것이라 함부로 바꿔봤자 성능이 나빠질 가능성만 많다.[5]

또다른 부작용으로는 실린더 격벽의 두께가 얇아지기 때문에 내열 내구성이 저하되어 변형이 일어날 수 있고, 엔진을 전체 분해 및 가공을 해야하니 비용이 많이 든다. 또한 엔진룸 자체 크기와 실린더 간격이라는 한계가 있기 때문에 무한정 배기량이 올라가는것이 아니다.[6] 배기량이 작은 엔진은 체감이 확 오지만 원래 배기량이 큰 엔진일수록 작업 후 체감되는 성능 향상은 낮다.[7] 게다가 아무리 정밀 가공을 한다 하더라도 설비 차이가 넘사벽인 순정 상태와 비교했을 때 불안할 수 밖에 없다. 하여 신뢰도 높은 튜너의 손을 거쳐야 하지만 국내 현실상 이러한 노하우를 갖춘 튜너는 무척 드물다.

때문에 보어를 건드리는것 보단 스트로크작업이 조금더 고려가 되는 추세다.

특히 오버홀 기간이 도래한 엔진을 작업할때 같은 블럭을 이용하는 상위엔진이 있다면 크렝크와 커넥팅로드를 상위배기량 용으로 교체, 필요하다면 피스톤까지 교체하여 배기량 증대를 노리는 방법이다.

대표적으로는 스파크의 4기통엔진과 세타엔진이 있다.

특히 스파크의 경우 같은 블럭을 이용하고 보어는 같으나 스트로크가 더긴 1.2리터 사양의 엔진이 있는 관계로 블럭 각자는 1.0리터이나 실상 내부는 1.2리터 엔진으로 만들수 있는 꼼수를 부릴수가 있다.[8]

세타 엔진의 경우는 상위에 2.4리터 엔진이 있으며 여기서 2mm 보어업을 하면 사실상 2.4리터 엔진이 완성된다.[9]

순정사양 정도에서의 계량이라 기존 순정상태 그대로의 rpm을 쓸수는 있지만. 그것도 NA에 한정해서지 세타 터보에 2.2스트로커 했다가 엔진 말아먹은 사례가 더러있다고 한다.

쎄타엔진의 경우 터보용으로 피스톤과 컨로드가 강화된 버젼이 따로 나오는데, 현재 2.4리터 세타는 터보버젼이 없으므로 일어나는일

2.5리터 T-GDI 가 본격적으로 시장에 나오면 이를 이용하여 내구성을 얻을수 있을것이다.[10]

3. 사양길

2000년대까지는 실질적으로 튜닝 목적보다 수리 목적으로 실시하는 경우가 많았다. 하지만 오늘날에는 정비든 튜닝이든 이 작업을 하는 것을 보기 어려워졌다. 이에는 여러가지 이유가 있다.

가장 큰 이유는 인건비의 상승이다. 보링작업을 하려면 엔진의 완전 분해와 세척, 블록의 가공과 부품의 교체, 재조립의 과정을 거쳐야 하는데 이에 투입되는 정비인시가 매우 높은데 보링이 필요할 정도로 많이 탄 차들은 잔존가치가 낮은 차가 대부분이다. 차라리 새 쇼트블록엔진[11]을 그냥 사다가 갈아버리는게 비용면에서 훨씬 낫다. 그마저도 아까우면 폐차지 뭐...

그리고 요즘 대부분의 차종은 정사이즈 피스톤만 나오지 더이상 제조사 차원에서 오버사이즈 피스톤이 생산이나 유통이 안 된다. 굳이 보어 업 하려면 커스텀으로 피스톤을 주문제작 해야한다. 그래서 요즘은 보어 사이즈의 확대를 포기하고 정사이즈의 라이너를 박아넣어 수리하는 방식이 주를 이룬다.

또하나의 어려움은 블록 재질의 변화 때문이다. 옛날에는 주철로 만든 엔진블록이 대부분이었고, 주철은 소재 자체가 경도가 높아 보링 가공 후 별도의 코팅도 필요없다. 그런데 2000년대 이후의 차량은 경량화를 위해 주철이 아닌 알루미늄이나 마그네슘으로 엔진 블록을 만들고, 별도로 엄청 얇은 실린더 라이너를 박아넣거나 혹은 실린더 라이너 없이 실린더 내벽의 경도를 특수 코팅(니카씰, 알루씰 등)으로 확보한 엔진들이 많이 나오고 있다. 이런 엔진들은 보링을 할 수는 있긴 하지만 작업이 매우 힘들어 보링 작업을 한 이후 실린더 내벽 또는 피스톤 옆면에 마모방지 코팅[12]을 다시 시키지 않으면 내구성이 많이 줄어든다. 최근까지는 기술적 한계 때문에 디젤 엔진들은 주철 재질의 블록이었지만 이제는 디젤 엔진 마저도 알루미늄 블록이 나오고 있는 실정이다. 또한 엔진 다운사이징으로 발열이 많아지자 냉각효율을 높이기 위해 워터자켓이 커지는 것도 보링이 어려워지는 이유 중 하나다.

다만 현재까지도 현대차 GDi 엔진은 보링 작업이 여전히 많이 시행되고 있다. 세타/감마 GDi의 결함으로 차량의 잔존가치가 아직 많이 남은 시점에서 엔진이 일찍 퍼지는 일이 잦기 때문이다. 신품엔진 스왑은 450만원 정도 드는데 보링으로 재생한 엔진은 150~200만원 정도면 되기 때문. 현재 남아있는 보링공장들의 거의 유일한 수입원이지만, 시간이 지나 이 일거리 마저 없어지면 앞날을 장담하기 힘들다.

포르쉐의 수평대향 박서엔진들 중에 설계결함으로 실린더 스크래치가 발생하는 엔진이 꽤 있다.[13] 포르쉐라는 브랜드 답게 신품엔진 가격이 살인적이기도 하지만, 신품 블록으로 조립한들 애초에 엔진의 설계결함으로 발생한 문제이기 때문에 재발할 수 있다. 그래서 블록을 미국에 있는 보링 전문 업체에 보내 라이너를 새로 박아서 수리하기도 한다. 하는김에 IMS 베어링 윤활장치도 붙이고...

하지만 아직 보링이 활발하게 이루어지는 분야는 오토바이 엔진 분야. 특히 캬브 + CDI점화 조합의 오토바이의 보링이 활발하며, 그냥 피스톤과 실린더, 캬브, CDI, 에어 인테이크만 바꿔끼우면 되는 간단한 작업이라 초보들도 어렵지않게 해낼 수 있다. 최근엔 풀트랜지스터+인젝션의 조합으로 어려워지긴 했다. 그러나 125cc, 250cc 바이크의 경우, 보링을 해서 배기량을 올리면 차종이 바뀌어 서류작업이 뒤따르므로 주의해야한다. 면허에 따라 운전할 수 없는 경우도 있다.[14] 물론 단속은 커녕 관심조차 거의 없지만 서류작업 안했다가 사고가 나서 정비소에 가져갔는데 엔진 보고 보링한거 걸린다던지 하면 보험약관 위반으로 보험처리도 받을 수 없으며, 면허에 따라 종별위반으로 범칙금까지 물게 된다.

4. 선박

대형 선박과 같은 경우에도 보어링은 중요하다. 선박용 실린더 라이너의 수명은 보통 6~7년 정도이고 주기적으로 오버홀을 통해 라이너를 가공하거나 교체한다. 24시간 운전하는 상선 특성상 마모 속도를 줄이기 위해 라이너의 재료는 주철인 경우가 많다. 실린더 라이너 용적이 자동차와는 비교할 수 없이 크고, 보통 0.25mm정도만 깎아내기 때문에 가공을 통해 얻을 수 있는 출력 향상율은 크지 않지만 호닝가공을 통해 실린더 내부에 실린더 오일이 쉽게 흘러내리지 않게 하여 내식, 내열 작용을 돕고 실린더 오일 소모량을 낮춘다.

이를 제대로 시행하지 않았을 경우 스커핑(scuffing) 현상의 우려가 있다. 스커핑 현상이란 피스톤링과 실린더 라이너의 마찰면이 비교적 넓은 범위에서 용착하여 전단적으로 파괴되는 현상이며 실린더 내의 과열, 윤활유 부족, 유막의 회복능력의 결여가 주 원인이다. 실린더 라이너 내면은 기존에는 보링을 통해 가공했지만 최근에는 파형가공 후 호닝과정[15]을 거치거나 반파형 가공 실린더라이너를 사용하고 있다.[16]

선박 보링에 사용되는 공구들


  1. [1] 본래 자동차 뿐만 아니라 모든 기계요소의 실린더 내경을 의미한다. 실린더 가공용 공작기계를 보링머신이라고 한다
  2. [2] 금강석 숮돌을 회전시켜 내면을 연마하는 가공
  3. [3] 단, 메르세데스 벤츠의 나노슬라이드 기술로 코팅된 엔진은 예외로, 내부가 거울처럼 매끈하다.
  4. [4] 이런 엔진을 해외에서는 Stroker라고 부른다
  5. [5] 그래서인지 최근엔 성능향상을 위해 엔진내부는 잘 손대지 않고 그 외의 부품을 좀 바꾼다. 엔진 헤드라거나, 촉매제라거나, 터보라거나...
  6. [6] 대우 XK엔진중에 2.5버전처럼 실린더간 간극이 매우 좁아 보링 자체가 아에 불가능한 경우도 많다.
  7. [7] 한때 NA튜닝에서 캠샤프트 튜닝과 함께 끝판왕급 튜닝으로 불리는 게 보어 업 튜닝이였다. N/A튜닝자체가 가성대비가 심하게 떨어진다지만 1mm 오버만 해도 체감차이는 엄청나다. 당시 4mm 오버까지 있었다. 베타엔진의 성능을 고려해봤을때 보어업으로 얻는 성능도 적다고 할수없다. 말 그대로 시한부 튜닝이기는 하지만 가성대비 엉망인 N/A튜닝에서 베타엔진으로 얻는 2자리수의 출력은...
  8. [8] 1.0리터 68.5x67.5/1.2리터 69.7x78//보어가 1.2mm정도 차이 나는데 이는 2세대 S-TEC. 1세대 S-TEC은 보어까지 같다.대우 칼로즈
  9. [9] 2리터 사양은 86x86/2.4리터는 88x97/ 스트로커만 할경우 대략 2.2리터 엔진을 만들수 있다.
  10. [10] 다만 세타 2.5리터는 스트로크가 100mm를 넘기 때문에 피스톤을 전용피스톤으로 바꿀 필요가 있음
  11. [11] Short block : 수리목적으로 제조사에서 공급되는 엔진의 하단부, 쇼트엔진이라고 부르기도 한다.
  12. [12] 테프론이나 DLC등의 코팅, 프라이팬에 볼수있는 그것과 비슷함.
  13. [13] 자연흡기 한정, 한스 메츠거가 설계한 터보엔진은 내구성이 오래 간다고 정평이 나 있다.
  14. [14] 원동기/1보/2보수동만 가지고 있는데 125cc 이상으로 배기량을 올리는 경우나 260cc미만 중형 보험을 들었는데 260cc를 초과해 버리거나 하는 등.
  15. [15] 뾰족하게 깎인 부분을 매끈하게 깎는 작업
  16. [16] 김효중 외 2인 저, 내연기관개론 p.261 발췌, 효성출판사

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