자동차 및 자동차 기술의 미래-하이브리드, 전기 및 무인 자동차

점점 더 많은 사람들이 이용할 수있는 자동차는 사회 계층의 구별을 흐리게하고 시장을 확대하며 경제를 자극했습니다. 업계는 260 만 명 이상을 직접 고용하고 있으며 Auto Alliance에 따르면 국내 총 국내 생산량 (GDP)의 3 ~ 3.5 %를 차지합니다.

자동차에 대한 미국의 사랑은 소유 한 숫자에서 분명합니다. 미국 교통 통계국 (Bureau of Transportation Statistics)에 따르면, 2012 년 미국에는 2 억 5 천만 대 이상의 등록 된 차량이 있었으며 18 세 이상의 모든 미국인이 1 대를 기록했습니다. 운전자들은 그해 전국에서 450 만 마일의 도로와 고속도로와 605,471 개의 교량을 통해 28 억 마일 이상을 여행했습니다..

소비자는 다양한 제조사, 모델 및 바디 스타일을 생산하는 수많은 자동차 제조업체 중에서 선택할 수 있습니다. 차량은 색상, 엔진 유형, 변속기, 인테리어 디자인 및 휠 유형에 따라 추가로 사용자 정의 할 수 있습니다. 또한 자동차 소유자의 꿈을 이룰 수있는 수천 개의 자동차 수리점, 고성능 기계공 및 바디 커스터마이징 상점이 있습니다..

현대 생활에 자동차의 부정적인 영향

현대 생활에 대한 모든 기여를 위해 자동차는 개인과 사회 전체에 상당한 부정적인 영향을 미쳤습니다.

비용. 자동차의 구매 및 지속적인 운영은 일반인이 평생 동안 만드는 가장 큰 지출 중 하나입니다. 노동 통계국 (Bureau of Labor Statistics)에 따르면, 자동차는 가족 예산의 약 6 분의 1을 차지하며 식품 또는 건강 관리 및 보험이 합쳐진 것보다 더 많은 금액을 차지합니다. BLS에 따르면 2010 년 미국의 평균 승용차는 11.4 세이며 11,318 마일이 운전되어 가스와 석유로 2,132 달러를 타게되었습니다. 또한 운전자는 평균 787 달러의 수리 및 유지 보수 비용을 지출했습니다..
사망 및 부상. 미국 인구 조사국에 따르면 1990 년 이후 매년 자동차와 관련된 1 천만 건 이상의 사고가 발생하여 매년 30,000 명이 넘는 사망자가 발생합니다. 전국 고속도로 교통 안전국 (National Highway Traffic Safety Administration)은 설계 및 신기술 개선을 반영하여 매년이 비율이 하락하는 반면 2010 년 사고 비용은 8 억 8100 만 달러로 추정하고 있습니다..
스프롤. 미국 인구는 1900 년 7 억 6 천만 명에서 2000 년 2 억 8 천 8 백만 명으로 3 배 이상 증가했습니다. 그러나 2002 년 미국 인구 조사 연구에 따르면 1950 년 이후 대도시 지역에 사는 사람들의 수가 크게 감소했습니다. 7,000 명 이상이 제곱 마일의 토지 면적을 차지했습니다. 2000 년에 평방 마일 당 3,000 미만이었습니다. 이 확산은 대중 교통 효율성을 줄이고보다 광범위한 도로 및 고속도로 네트워크를 구축하기위한 압력을 증가시킵니다..
충혈. 2012 년 텍사스 A & M 모빌리티 연구에 따르면, 평균 자동차 통근자는 일주일에 50 시간 이상이 교통 체증에 갇힌 그의 차에 앉아 있습니다. 로스 앤젤레스, 보스턴 및 뉴욕과 같은 도시에서는 혼잡이 연간 60 시간 이상이어서 미국인들이 필요보다 누적 누적 55 억 시간을 더 여행하고 추가로 29 억 갤런의 연료를 구매하게합니다.
타락. 대기 오염이 자동차보다 우선하지만 대부분의 과학자들은 우리의 개인용 자동차가 지구 온난화의 주요 원인이라는 데 동의합니다. 우려 과학자 연합 (Union of Concerned Scientists)에 따르면, 자동차와 트럭은 연소되는 모든 갤런에 대해 약 24 파운드의 이산화탄소와 기타 지구 온난화 가스 인 미국 배출량의 거의 5 분의 1을 차지합니다.

자동차의 미래

자동차 도입 이후 자동차가 크게 바뀌었지만 자동차의 개선 속도는 점점 높아지고 있습니다. 특히 부정적인 영향을 퇴치하기위한 진보와 관련이 있습니다. 일부 미래 학자들은 향후 10 년 이내에 자율 주행 자동차 (자율 주행 차)의 출현을 예측합니다.

ExtremeTech에 따르면 메르세데스-벤츠는 F-105 고급 차량 인 2015 Consumer Electronics Show에서 운전석과 앞 좌석 승객이 등을 맞대고 앉을 수 있도록 회전하는 앞 좌석과 함께 제공되는 무인 자동차를 공개했다고 보도했습니다. 좌석 승객. 한편, BMW는 i3 EV를 자체 주차하고 주차 공간에서 주차 공간을 검색 할 수 있음을 시연했습니다..

CNBC에 따르면 일부 분석가들은 구글과 애플과 같은 새로운 제조업체가 General Motors, Ford, Honda 및 Volkswagen과 같은 기존의 대량 자동차 제조업체를 신기술로 시작한 것으로 대체 할 것이라고 예측했습니다. 다른 예측은 다음과 같습니다.

한 대의 자동차가 운전자를 기다리지 않고 순차적으로 동시에 다양한 회원에게 서비스를 제공 할 수 있기 때문에 더 적은 수의 자동차가 가족 소유입니다. 예를 들어, 무인 자동차는 근로자를 사무실로 인도 한 후 집으로 돌아와 하루 중 다른 가족 구성원을 운송 할 수 있기 때문에 나중에 저녁에 통근자를 데리러 돌아옵니다..
사람들이 자동차를 소유하지 않고 사용하는 경우 공유 이동성이 증가 할 것입니다.

중대한 변화의 요소

상당한 개선은 향후 자동차의 부정적인 영향을 줄일 것입니다. 여기에는 다음과 같은 측면과 요소가 포함됩니다.

디자인

최초의 자동차는 바퀴가 달린 간단한 상자로 교체 한 말이 끄는 마차와 비슷했습니다. 초기 제조업체는 공기 역학에 대한 지식이 거의 없었습니다. 공기를 통해 움직이는 물체의 저항 또는“끌기”. 드래그는 속도에 비례하여 증가합니다. 자동차의 모양, 특히 정면 영역은 차량이 전진함에 따라 소비되는 에너지에 직접 영향을 미칩니다.

증가 된 속도의 또 다른 효과는 차 밑으로 흐르는 공기에서 차체가 노면에서 상승하는 경향이있어 추가적인 승강으로 회전 중 견인력과 안정성이 감소합니다. 풍동 터널의 사용으로 자동차 설계 엔지니어가 날카로운 모서리를 줄이고 능률을 향상시켜 드래그, 리프트 및 에너지 소비를 줄였습니다..

결과적으로 각 제조업체가 경쟁 업체가 얻는 이점을 신속하게 채택함에 따라 제조업체와 모델이 비슷해 보입니다. 승객을위한 내부 공간을 유지하거나 늘리면서 더 많은 곡선으로 미래 자동차가 더 짧아 질 수 있습니다.

기재

자동차의 무게는 운전 중에 사용되는 연료 소비에 직접적인 영향을 미칩니다. 워싱턴 대학은 유니 바디 구성, 경량 재료 및 소형 엔진의 광범위한 사용으로 1975 년과 2009 년 사이에 평균 자동차 무게가 1,700 파운드 감소했습니다. 그러나 많은 이점은 차량 크기가 증가하고 기능이 추가됨에 따라 상쇄되었습니다.

연비 향상을위한 연방 정부의 지속적인 압력으로 인해 경량 강철, 알루미늄, 복합 재료 및 플라스틱을 더 많이 사용하여 무게를 줄이고 충돌 성을 개선 할 것입니다. 예를 들어, Tesla Roadster의 본체는 강철과 같이 견고하고 무게가 30 % 적은 가벼운 탄소 섬유 / 에폭시 합성물로 제작됩니다. 재료의 제조 비용이 줄어듦에 따라 더 많은 제조업체가 차량을위한 혁신적인 새로운 복합 재료를 사용하게됩니다.

기계적 효율

4 행정 내연 기관은 수십 년 동안 자동차의 주요 동력원이었습니다. 수년에 걸쳐 가변 밸브 타이밍, 강제 공기 유도, 연료 분사, 컴퓨터 조정 연료 분사 및 가변 밸브 타이밍을 갖춘 4 개의 밸브가있는 이중 오버 헤드 캠과 같은 기술 발전으로 엔진 효율과 출력이 향상되었습니다..

점화 타이밍, 공기 / 연료 혼합 및 유휴 속도를 조절하는 온보드 컴퓨터 인 엔진 제어 장치가 널리 사용되어 연료 효율이 향상되고 엔진 진단이 지속적으로 이루어집니다. 변속기는 3 개의 전진 기어의 수동 변속 및 후진에서 6-8 개의 기어의 자동 변속 및 후진으로 진화하는 데 더 효율적입니다. 개선 된 유압 장치로 손쉬운 파워 스티어링이 가능하며, 잠금 방지 브레이크로 정지 시간과 공간을 대폭 줄였습니다..

2015 년 현재, 가솔린 엔진과 전기 모터의 조합 인 하이브리드는 미국 일부 지역에서 인기를 얻지 못했습니다. Experian Automotive (Adam Goldfein을 통해)에 따르면, 4 개의 하이브리드 중 1 개가 캘리포니아에서 판매되었으며 다음 5 개 주 (플로리다, 텍사스, 뉴욕, 버지니아 및 워싱턴)보다 합산되었습니다.

24/7 월스트리트 (Wall St)에 따르면, 주요 자동차 제조업체의 대부분이 현재 하이브리드 모델을 제공하지만 도요타의 프리우스 모델은 2000 년 이후 총 500 만 대의 판매로 시장을 장악했습니다. 2000 년 이후 미국의 연간 자동차 판매량은 Green Car Reports에 따르면, 10.4 백만 (2009 년)에서 1,460 만 (2000 년)까지, 하이브리드는 2000 년 이후 총 매출의 3 % 미만을 차지했으며, Green Car Reports에 따르면 현재 총 연간 매출의 평균 약 3 %.

많은 관측통은 다음의 조합으로 하이브리드 판매를 현재까지 제한했다고 생각합니다.

기존 엔진 모델에 비해 높은 소비자 가격 (동급 자동차의 경우 5,000 달러 이상)
하이브리드 또는 전기 자동차를 수리 또는 수리 할 수있는 독립적 인 서비스 시설이 적어 판매 대리점에서 자동차를 유지 보수해야합니다.
새로운 기술에 대한 소비자 친숙 부족
가스 엔진의 연료 효율 향상
마력과 고속도로 속도를 이상화하는 자동차 문화

연료 전지 (하이브리드가 아닌)로 구동되는 순수 전기 자동차는 대중의 공상을 포착했지만 연료 전지 개선은 예상만큼 빠르게 진행되지 않았습니다. 평균 전기 자동차의 주행 거리는 150 마일이며 재충전하는 데 20-30 분이 소요됩니다..

대조적으로, 4 기통, 플렉스 연료 (가솔린 또는 가솔린-에탄올 혼합) 엔진과 12.4 갤런 탱크가 장착 된 2015 포드 포커스는 급유없이 360 마일 이상 이동할 수 있습니다. 전기 자동차는 미래에 전통적인 전원을 대체 할 수 있지만, 가장 가능성이 높은 결과는 하이브리드 엔진의 인기 증가, 가스와 전기 엔진 간의 논리적 전환입니다..

연료

자동차의 대부분은 자동차가 석유 (정제 된 석유 제품)를 연료로 사용하고 있습니다. 테트라 에틸 납은 역사적으로 자체 점화에 대한 저항력을 높이기 위해 추가되었는데, 점화가 꺼 졌을 때“노크”라고하는 조건 드라이버입니다. 1970 년대 이래로 휘발유와 혼합 된 재생 가능한 연료 인 에탄올은 납을 대체했다.

다른 연료에는 다음이 포함됩니다.

압축 천연 가스. 일부 차량, 특히 대형 트럭과 버스는 석유보다 청정하고 연소 물질이 적은 화석 연료 인 압축 천연 가스로 작동하도록 설계되었습니다. oilman T. Boone Pickens와 같은 지지자들은 CNG를 더 나은 환경과 저렴한 가솔린 대안으로 옹호했습니다. 그러나 CNG를 자동차 국가에 대한 실용적인 대안으로 제공하는 인프라는 존재하지 않으므로 운전자에게 호소력을 제한합니다.
전기. 전기 자동차와 하이브리드 자동차가 점점 보편화되고 있으며 휘발유 엔진보다 연비가 약 33 % 더 높습니다. 배터리로 구동되는 자동차는 집이나 공공 충전소에서 재충전 할 수 있지만 전기 전용 차량의 범위는 저장 용량이 12 갤런 이상인 휘발유 자동차보다 상당히 적습니다. 배터리 기술의 개선은 초기에 예상 된 것보다 느리게 진행되었으며, 전기 자동차는 가솔린 대체 자동차보다 더 비쌉니다. 그럼에도 불구하고, 전기 자동차는 제조 비용이 감소하고 환경 적 이점이 더욱 분명 해짐에 따라 계속해서 시장 점유율이 더 높아질 것입니다. 배터리 또는 전력을 재충전하기 위해 가솔린 모터에 의존하는 하이브리드 모델-전기 모터는 가솔린 구동 차량보다 더 멀리 구동 될 수 있으며 연료 경제 이점도 유지합니다.
수소. 일부 과학자와 자동차 제조업체는 수소를 미래의 연료, 주로 환경 적 이점으로 옹호합니다. 현대차는 2014 년에 미국 최초의 수소 동력 차량을 임대하기 시작했으며 Toyota는 2015 년에 최초의 수소 연료 차량 판매 계획을 발표했습니다. 대부분의 주요 제조업체는 수소 동력 자동차를 개발 중에 있습니다. 그러나 1 차 연료로 수소를 지원하는 데 필요한 연료 공급 인프라는 아직 존재하지 않습니다..

2025 년 이전에 자동차의 1 차 연료로 단일 대체 연료가 휘발유를 대체 할 가능성은 거의 없습니다. 전기 자동차와 하이브리드 차량은 전기 요금과 전기 요금이 이동함에 따라 거리가 멀어 질수록 시장 점유율이 계속 높아질 것입니다. 세계 유가도 결국 대체 연료로의 도매 전환에 크게 영향을 미칩니다. 가격이 갤런 당 $ 4.00 이상으로 계속되면 대체 연료로의 이동이 시작됩니다.

연락

자동차와 자동차가 작동하는 환경 간의 전자 통신은 가장 극적인 변화를 겪고 있습니다. GPS (Global Positioning System)는 대부분의 신차에서 사용할 수 있지만 많은 품목에 대한 애드온 품목입니다. 이러한 시스템이 모든 신차에 표준이됨에 따라 실시간 차량 추적 기능과 외부 엔진 모니터링 기능이 증가 할 것입니다. 무인 차량에는 GPS 시스템이 필수적입니다.

차량 대 차량 (V2V) 및 차량 대 인프라 (V2I) 통신은 일반화되어 도로 상황이 변경 될뿐만 아니라 자동차가 다른 차량의 위치와 이동을 자동으로 인식합니다. 대화식 도로 표지판과 교통 신호는 차량에 자동으로 지속적으로 통신하여 운전자의 개입없이 코스 및 속도를 수정할 수 있습니다. 이미 기술적으로 이용 가능한 이러한 요소들이 제자리에 놓이면 무인 자동차가 현실이 될 것입니다.

도로와 고속도로

앞으로 수십 년 동안 미국은 노후화 된 인프라를 재건하고 새로운 통신 기술을 포함 할 것입니다. 오늘날 고속도로에서는 대형 트럭의 제한된 차선이 일반적입니다. 국가 간 통신 기능을 수용하기 위해 고속도로를 재건함에 따라 고속도로 간 소대-전자적으로 서로 연결되어 있고 하나의 단위로 함께 이동하는 개별 차량-일반화 됨.

속도 제한에 대한 이론적 근거는 역사적으로 다음과 같습니다.

운전자 안전. 저속으로 운전하면 필요한 경우 운전자가 더 많은 시간을 조정하여 조정하고 충격을 줄입니다. 컴퓨터가 인간 운전자를 대체함에 따라 고속도로 사고는 급격히 감소 할 것이며, 전자는 도로와 교통 상황이 변화함에 따라 즉시 조정됩니다. 독자들은 서독의 아우토반에 속도 제한이 없으며 수년간 미국 고속도로 고속도로 시스템보다 훨씬 낮은 교통 사망률을 경험했습니다..
연비. 연방 정부는 1974 년 긴급 고속도로 에너지 절약법을 통해 시간당 55 마일의 속도 제한을 적용하여 휘발유 소비를 줄였습니다. 제한은 1987 년에 65mph로 올라가고 1995 년에 폐지되었습니다. 속도 제한이 낮 으면 국가 연료가 크게 절약되었다는 증거는 거의 없습니다..

고속도로 인프라가 교체되고 로봇 차량의 수가 비례 적으로 증가함에 따라 최대 속도 제한은 상태 수준에서 사라집니다.

안전

최근 자동차 설계 개선과 자동 전개 에어백 사용을 통해 운전자와 승객의 안전이 크게 향상되었습니다. 조명의 자동 하이빔 제어는 현재 많은 자동차에서 표준이며, 고급 모델에서 자동 보행자 감지 기능이있는 야간 투시경 기능은 2025 년까지 표준이 될 수 있습니다. 후면 장착 레이더 및 다중 방향 다중 감지 카메라는 이미 고급스럽게 나타납니다. 자동차의 모델이며 향후 몇 년 안에 표준이 될 것입니다.

제동과 회피 조향을 결합한 자동 비상 조향 시스템은 향후 위험한 충돌을 줄이거 나 피할 수 있습니다. Nissan Motor Corporation은 운전자가 차량을 안전하게 운전할 수없는 것을 감지하는 장치 (알코올을 감지하는 센서, 얼굴 표정을 모니터링하는 카메라 또는 불규칙한 주행을 인식하는 소프트웨어)를 개발하는 회사 중 하나입니다..

최종 단어

미래의 자동차는 첫 번째 자동차가 말과 버기와 다르기 때문에 오늘날과 다를 것입니다. 무인 자동차는 인간 경험의 모든 운송 수단보다 훨씬 더 에너지 효율적이고 안전하며 환경에 대한 피해가 적으며 경제적입니다..

자동차의 미래로의 전환은 빠른 속도로 진행되지 않을 것입니다.이 나라의 기존 차량을 대체하는 데 적어도 12 년 이상이 걸릴 것입니다. 새로운 기술을 수용하기 위해 국가의 고속도로와 도로를 재건하는 것은 국가 지도자들이 충돌하는 국가 우선 순위와 씨름 할 때 더 오래 걸릴 것입니다. 기술 향상 속도는 계속 증가 할 것이지만, 이러한 개선의 이점은 2050 년 이후까지 완전히 실현되지 않을 것입니다.

자동차의 미래와 관련하여 어떤 예측이 있습니까??