전투기 엔진 단 현대차, 순간 속도에 `경악` (매일경제 2012.09.27 09:33:11)

전투기 엔진 단 현대차, 순간 속도에 `경악`

마력(馬力)이 마력(魔力)이네!

 

“고질병 ‘랙’ 고친 현대차 터보, 자동차에 날개를 달아주다”

현대자동차가 ‘배기량이 클수록 힘도 세다’는 자동차 상식을 파괴한 터보엔진을 다양한 모델에 채택해 파워풀한 마력(馬力)을 내뿜는 것은 물론 마력(魔力)까지 발산하고 있다.

터보엔진의 핵심 기술은 터보차저다. 공기를 압축시켜 엔진 속으로 보내는 터보차저가 있어야 연료의 연소효율성이 높아진다. 이로써 엔진은 같은 배기량보다 높은 출력을 발휘하게 된다.

터보차저 기술은 1차 세계대전 당시 항공기가 고공비행을 할 때 공기밀도가 낮아져 출력이 떨어지는 것을 막기 위해 인위적으로 엔진에 공기를 밀어 넣은 것에서 시작됐다.

자동차에도 오래 전부터 고출력이 필요한 경주용차나 스포츠카 등에 쓰였는데, 1980년대 이후에는 일반 세단에도 적용이 확대되고 있다.

국산차 중에서는 1993년 국산 스포츠 쿠페의 시조라 할 수 있는 현대 스쿠프에 처음으로 장착됐다. 직렬 4기통 1.5ℓ 터보엔진을 단 스쿠프 터보는 발진 가속도(정지 상태에서 시속 100㎞까지 가속시간) 10초벽을 허문 최초의 국산차다.

스쿠프를 통해 처음 시도된 국산 터보 엔진 기술은 터보랙(가속페달을 밟으면 치고 나가는 데 걸리는 지연 시간), 한정된 장착 차종 등의 문제로 한동안 소강상태에 빠져들었다.

그러나 고유가로 친환경 기술이 각광받으면서 잠자고 있던 터보엔진도 기지개를 켜기 시작했다. 기존의 엔진 성능은 유지하면서도 배기량이나 실린더 수를 줄여 연비와 친환경 성능을 개선해주는 엔진 다운사이징에 적합한 기술로 여겨졌기 때문이다.

현대는 2008년 10월 스쿠프의 증손자뻘인 제네시스 쿠페를 출시하면서 2.0 세타 TCI 엔진을 장착했다.

이 엔진은 고효율의 터보차저와 인터쿨러 시스템, 흡배기 가변밸브 타이밍기구, 오일 쿨링젯, 반영구적 타이밍체인 시스템 등을 적용해 최대출력 210마력, 최대토크 30.5kg∙m, 발진가속도 8.5초의 폭발적 파워를 냈다.

또 터보차저 엔진의 고질병인 터보랙을 최소화해 고속 영역의 동력 성능을 최적화하고 인터쿨러를 차량 전방으로 배치해 냉각 효율을 극대화해 파워 넘치는 드라이빙에 대한 욕구를 만족시켰다.

지난해에는 쏘나타에도 터보 엔진을 달았다. 세타 터보 GDI 엔진을 장착한 쏘나타 2.0 터보 GDi는 최고출력 271마력, 최대토크 37.2kg·m로 직렬 4기통의 중형 엔진으로 V6엔진을 뛰어넘는 강력한 동력성능을 발휘하면서도 차량 연비는 12.8km/l로 높은 효율을 자랑한다.

이는 기존 2.4 GDi (최고출력 201마력, 최대토크 25.5kg·m) 모델보다 최고출력은 35%, 최대토크는 46%가 각각 향상된 수치다. 12.8km/ℓ의 연비는 비슷한 동력성능을 발휘하는 3000CC 이상 준대형 차종들의 연비를 뛰어넘는다.

터보 GDI 엔진은 엔진에서 나오는 배기가스를 이용해 터빈을 돌려 새롭게 흡입되는 공기를 압축한 뒤 엔진에 공급해 같은 기통수의 엔진에 비해 큰 출력을 낼 수 있는 ‘터보차저’가 적용됐다. 이로써 높은 출력을 유지하면서도 낮은 배기량으로 연비를 획기적으로 향상시킬 수 있다.

터보차저

 

터보차저는 연소실의 배기통로가 2개로 나뉜 트윈 스크롤 터보 방식을 적용해 각 실린더의 상호 배기 간섭을 최소화했고 이를 통해 공기 흡입능력 및 응답성도 강화했다.

아울러 일정 압력 이상의 압축공기가 흡입되는 것을 방지하는 전자식 컨트롤 시스템을 통해 흡입압력을 정확하게 조절, 엔진 효율을 더욱 높이면서도 배출가스는 저감시켰다.

올들어서는 쏘나타에 이어 벨로스터도 국산 준중형차 중 최초로 터보 엔진을 장착했다.1.6 터보 GDi 엔진은 최고출력 204마력, 최대토크 27.0kg·m의 힘을 발휘한다. 새로운 기준으로 측정된 연비는 11.8km/ℓ(자동변속기)이고 구 인증 기준으로는 13.4km/ℓ다.

이 엔진은 최적 연비와 강력한 성능을 유지하면서 배출가스는 최소화하도록 다양한 신기술이 적용돼 고성능, 저공해, 저연비의 특징을 갖는다.

배기 기통 간 간섭을 최소화해 터보 응답성을 향상 시켜주는 트윈스크롤 터보차저를 적용했고, 엔진 운전조건에 따라 흡기밸브와 배기밸브의 타이밍을 조절하는 흡/배기 가변 밸브 기구(Dual-CVVT)도 채택해 주행성능 및 연비를 향상시켰다.

여기에 엔진의 최적화 제어를 통해 배기가스를 정화하는 촉매의 활성화 시간을 단축, 배출가스도 줄였다.

150bar 고압의 연료를 연소실에 직접 분사하는 ‘직접분사 연소계 시스템’은 고압의 연료를 연소실에 직접 분사하는 시스템으로 기존의 포트 분사 대비 응답성을 향상시켰다.

김필수 대림대 자동차학과 교수는 “같은 연료로 더 강한 힘을 내는 터보엔진은 친환경 트렌드에서 하이드리드카, 전기차 등에 밀린 내연기관 자동차가 생존할 수 있는 길을 제시하고 있다”며 “차급을 뛰어넘는 동력성능과 상품성을 갖춘 터보엔진 장착 차들은 소비자들의 다양한 욕구를 충족시키는 데도 한몫할 것으로 기대한다”고 말했다.