자동차공학

자동차공학(自動車工學, 영어: automotive engineering)은 기계공학을 근간으로 하여 자동차를 구성하는 모든 부분의 설계·해석·제작·시험·시스템 통합을 연구하는 공학 분야다. 자동차를 구성하는 동력원, 동력전달장치, 제동 및 조향 시스템, 차체 구조, 전자제어 시스템, 안전 및 편의장치 등을 포함한 종합적인 학문으로, 설계와 생산, 시뮬레이션, 신뢰성 평가 등 자동차 수명 전주기(life cycle)를 포괄한다.

자동차공학은 전통적으로 내연기관 및 새시 기술을 중심으로 발달했으나, 현대에는 전기·전자 및 소프트웨어 비중이 급격히 증가하여 종합 시스템 공학의 특성을 갖는다. 특히 전기자동차와 자율주행 자동차 시대가 도래함에 따라 배터리·전력전자·센서 융합기술·AI 기반 제어 등 새로운 연구 분야가 확대되고 있다.

 역사 
초기의 자동차공학은 19세기 말의 내연기관 개발과 함께 시작되었으며, 연소 효율 향상·동력전달기구 설계·차체 제작 기술 등이 중점 분야였다. 20세기 들어 대량생산 기술의 도입과 함께 자동차 산업이 성장하면서 공학적 연구 역시 내구성, 안전성, 경제성, 연비 향상에 초점을 두게 되었다. 21세기 이후에는 전동화(electrification), 경량화, 지능형 운전자 보조 시스템(ADAS), 차량 네트워크, 공력성능 향상 등 새로운 기술 요구에 따라 자동차공학이 기계·전기·전자·재료·컴퓨터공학을 아우르는 융합 학문으로 확장되었다.

 주요 연구 분야 

 1. 동력원(Powertrain) 
자동차공학에서 핵심이 되는 부분으로, 차량을 움직이게 하는 다양한 동력장치를 포함한다.

 내연기관
 가솔린 엔진 · 디젤 엔진
 연소, 노킹, 배기저감, 과급 시스템(터보차저, 슈퍼차저)
 윤활·냉각·연료 공급 시스템

 전동화 파워트레인
 전기모터, 인버터, 감속기
 리튬 이온 전지 기반 배터리 팩 기술
 회생제동(재생 제동) 시스템
 하이브리드 파워트레인 제어(하이브리드 자동차)

 대체 연료 및 신기술
 수소연료전지(FCEV)
 합성연료(e-fuel), 바이오연료 연구

 2. 동력전달장치(Transmission & Drivetrain) 
동력원을 통해 발생한 토크를 바퀴로 전달하는 시스템이다.

 자동변속기(AT), 무단변속기(CVT), 듀얼 클러치 변속기(DCT), 수동변속기
 구동방식(전륜구동, 후륜구동, 사륜구동)
 차동장치(디퍼렌셜), 프로펠러 샤프트, 구동축

 3. 섀시(Chassis) 
차량의 주행 안정성·안전성에 직접적으로 관련된다.

 제동 시스템
 브레이크 디스크 및 캘리퍼
 ABS/EBD/ESC 등 전자 제어 장치

 조향 시스템
 랙 앤 피니언 조향기구
 전동식 파워스티어링(EPS)

 서스펜션
 맥퍼슨 스트럿, 더블 위시본, 멀티링크 등
 감쇠기, 스프링, 차고 조절 장치(액티브 서스펜션)

 4. 차체·공력·재료 공학 
자동차공학에서는 차체 구조와 공력성능에 대한 연구도 중요하다.

 충돌 안전 해석, 변형 흡수 구조
 경량화 기술(알루미늄, 마그네슘, CFRP·탄소섬유 강화 플라스틱)
 공력성능(Aerodynamics): 항력 감소, 다운포스 설계
 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 최적화

 5. 전장·전자제어 시스템 
자동차가 전동화되는 시점에서 전자 시스템은 필수다.

 차량용 ECU(전자제어장치) 및 센서 네트워크
 CAN, LIN, FlexRay 등 차량 통신 규격
 ADAS 기술: 자동 긴급제동(AEB), 차선 유지 보조(LKA), 레이더·라이다 센서
 스마트키, 인포테인먼트, 계기판(클러스터)

 6. 자율주행 및 소프트웨어 
 레벨 2~4 자율주행 기능 구현
 센서 융합(Fusion) 알고리즘
 경로 계획 및 제어
 차량용 OS, OTA 업데이트, 사이버보안 등

 7. 제조·생산 공학 
 차체 용접·프레스·도장 공정
 생산 자동화 및 품질관리(QC)
 차량 시험(내구 시험, 충돌 시험, 환경 시험)

 응용 분야 
자동차공학은 산업 전반에서 응용된다.

 양산차 개발 및 자동차 제조
 자동차 부품 산업(엔진, 변속기, 전장, 배터리 등)
 모터스포츠(포뮬러, 랠리, 내구레이스)
 군용 차량 및 특수 목적 차량 설계
 자율주행 및 모빌리티 서비스(로보택시, 차량공유)

 관련 학문 
 기계공학
 전기·전자공학
 재료공학
 컴퓨터공학
 시스템 공학
 교통공학