4행정기관 (Four-Stroke Engine)
쉽게 풀면
피스톤이 두 번 왔다갔다 해야 엔진의 모든 동작이 끝나는 방식이다.
왜 중요한가
4행정기관은 중속으로 운전되는 비교적 소형의 디젤 기관으로, 발전기 구동과 여객선·페리·해양지원선의 추진에 널리 쓰이며 감속기나 전기추진과 결합해 배치 유연성을 제공합니다. 다수 기관을 병렬 운전하는 발전 구성이 전기추진과 동적위치유지 선박의 기본 형태입니다. 정비 시 개별 기관을 정지해도 나머지 기관으로 운항을 지속할 수 있는 이중화 구조를 손쉽게 만들 수 있어 여객선의 안전기준에도 부합합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
선박의 보조발전기로 4행정 디젤기관을 채택하여 항해 중 필요한 전력을 공급한다.
엔진의 밸브가 열리고 닫히는 시점을 바꿔가며 연료가 얼마나 효율적으로 타는지 측정했다는 뜻이다.
조금 더 깊게 보면
2행정보다 열효율이 낮고 연료 품질에 민감하지만 크기와 무게가 작고 회전수가 높아 감속기와 조합할 때 프로펠러 최적화 자유도가 큽니다. 여러 대를 부하에 따라 가동 대수를 바꾸며 운전하면 부분 부하 효율을 유지할 수 있어 가변 부하 운항에 유리합니다. 이중연료 4행정 기관은 희박 연소로 메탄 슬립이 커서 온실가스 관점의 이점이 줄어드는 문제가 지적됩니다. 다수 기관을 병렬 운전할 때는 부하를 균등 배분하는 로드 셰어링 제어가 필요하며, 한 대가 정비로 빠져도 나머지로 운항을 지속할 수 있는 여유율 확보가 설계의 기본 조건입니다. 실린더 헤드와 밸브 구동계가 2행정보다 복잡해 예방정비 항목 수가 더 많으며, 캠축과 밸브 트레인의 마모 점검 주기가 정비계획의 큰 비중을 차지합니다. 동일 선박에 여러 대를 배치하는 구성은 기관실 배치 자유도를 높여 저항이 작은 선형 설계에도 유리하게 작용합니다.
주의할 점
4행정기관은 부품 수가 많고 회전수가 높아 정비 주기가 2행정기관보다 짧은 편이므로 정비계획을 별도로 수립해야 한다.
다수 기관을 병렬 운전할 때 부하 배분이 불균형해지면 특정 기관에 과부하가 걸려 수명이 단축될 수 있다.