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강심장·친환경 터보엔진의 고속질주

임재범 기자 발행일 2013-07-22 14:23:00
현대 쏘나타 터보, 기아 K5 터보 엔진.


[TV리포트(카리포트)=임재범 기자] 다운사이징(Down Sizing)은 자동차가 소형화, 고성능화를 추구할 때 도달하는 하나의 궁극점이다. 이러한 배경에는 글로벌 자동차 시장의 재편이 깔려있다. 글로벌 자동차 시장은 선진국 중심의 성장단계를 넘어 신흥시장 중심의 고도화로 변모하고 있다.

브라질과 러시아, 인도, 차이나, 남아프리카공화국을 일컫는 이른바 브릭스(BRICS) 시장이 확대되면서 글로벌 완성차 메이커는 앞다퉈 이 시장을 겨냥해 다양한 경영 및 제품전략을 짜고 있다.

이들 신흥시장은 미국중심의 자동차 시장의 재편을 의미하기도 한다. 나아가 EU통합으로 유럽시장 역시 미국, 중국의 차시장과 더불어 커다란 블루오션으로 자리매김했다.

새로운 자동차 시장은 소형차와 저배기량 중심의 엔트리급부터 급성장했다. 1990년대말 아시아지역에서 시작한 외환위기는 2008년 미국발 리먼쇼크와 맞물리면서 보다 값싸고 연비가 좋으며 뛰어난 엔진을 얹은 자동차가 차 시장의 중심에 서게된다. 바로 다운사이징의 시작이다.

글로벌 완성차 메이커가 다운사이징에 뛰어든 이유는 이렇듯 경제환경과 신흥시장의 성장, 경쟁구도의 확대 등이 맞물렸기 때문이다.

다운사이징이 가능했던 이유는 다양한 엔진기술이 도입되면서 부터다. 낮은 배기량으로 큰 힘을 낼 수 있는 기술이 속속 등장했고 그 중심에는 과급기가 존재한다.

과급기란 한 마디로 엔진에 더 많은 흡기를 공급해 연소효율을 높이고 배기량 대비 더 높은 출력을 낼 수 있는 장비다.

과급기는 크게 수퍼차저와 터보차저로 나뉜다.

수퍼차저는 엔진 구동축으로 터빈을 돌려 육중한 흡기를 만들어낸다. 터보차저는 배기의 힘으로 터빈을 돌린다. 최근 추세는 엔진 구동저항을 만드는 수퍼차저 대신, 쓸모없는 배기를 이용한 터보차저가 대세다.

쎄타 , 세타 터보엔진


이러한 다운사이징 엔진의 핵심인 터보차저(Turbo Charger)기술이 고연비 친환경차의 현실적 대안으로 급부상하며 현재 완성차 업체별 열풍으로 확대되고 있다. 배기량과 기통수를 줄이고도 동력성능은 월등히 높이고 이산화탄소 배출량을 줄인 모델들이 인기를 끌고 있고, 출시를 앞두고 있다.

특히, 현대·기아차의 경우 경차부터 중형차까지 터보차저가 적용된 차량들이 줄지어 출고를 기다리고 있는 실정이다. 내년초 출시예정인 신형 제네시스에는 람다 3.3리터 GDi(직분사) 터보가 적용될 예정이다.

현대 기아차 감마 터보엔진


터보차저는 배기가스의 압력으로 터빈을 돌려 압축시킨 공기를 연소실(엔진 흡입관)에 강한 압력으로 불어넣어 연료 연소가 극대화 될 수 있도록 하는 장치로 동력성능을 향상시켜주는 기술이다.

4기통의 경우 엔진에서 뻗어나온 4개의 배기관(메니폴드)이 모이는 곳에 터빈을 장착한다. 4개의 배기가 만나면서 유속이 가장 빨라지는 지점이다. 이 힘으로 터빈을 돌리고 이 터빈은 공기를 응축해 엔진으로 구겨넣는다. 엄청난 흡기가 엔진의 높은 출력을 빚어내는 셈이다.

특히 현대·기아차의 터보차저는 연소실의 배기통로가 2개로 나뉜 ‘트윈 스크롤 터보’ 방식을 적용 함으로써 각 실린더의 상호 배기 간섭을 최소화했고, 이를 통해 터보랙을 줄이고 공기 흡입능력 및 응답속도를 높혔다. 여기에 일정 압력 이상 압축공기가 흡입되는 것을 방지하는 전자식 컨트롤 시스템을 통해 흡입압력을 정확히 조절해 엔진효율을 높인다.

현대·기아차의 터보기술은 터보차저 방식과 실린더 내 공기에 고압 펌프로 연료를 직접 분사해 연소 효율을 극대화한 가솔린 직분사(GDi) 방식이 합쳐진 엔진기술로 배기량 대비 30~40%이상의 높은 출력과 우수한 연비에 배출가스까지 낮춘 친환경 엔진이다.

제네시스 쿠페 터보 엔진


터보차량은 현대 ‘쏘나타 터보’와 기아 ‘K5 터보’의 쎄타Ⅱ GDi엔진에서부터 본격적으로 시작됐다. 400cc가 높은 기존 2.4 GDi엔진보다 최고출력 35%, 최대토크 46%가 높은 힘으로 경쟁 수입차를 앞선 271마력의 최고출력과 37.2㎏m의 최대토크로 가솔린 3.0리터급의 엔진성능을 발휘한다.

현대 ‘제네시스 쿠페 터보’는 개선된 쎄타 2.0 TCI엔진과 후륜구동형 8단 자동변속기의 조합으로 (고급휘발유기준)최고출력 275마력과 최대토크 38.0㎏m의 동력성능을 갖췄다. 이로인해 부드러운 변속감과 넘치는 동력성능이 특징이다.

벨로스터 터보


현대 ‘벨로스터 터보’는 준중형급 1.6리터 GDi엔진에 터보차저가 더해진 것이 특징이다. 204마력의 최고출력과 27.0㎏m의 최대토크로 강력한 동력성능을 갖췄다. 같은 엔진을 얹을 기아 ‘K3 쿠페’가 오는 8월 출시 예정으로 고성능 소형차에 라인업이 추가된다.

1.0리터 카파엔진에 터보차저와 에어가이드 인터쿨러 등을 적용해 엔진성능을 높인 경차 기아 ‘레이 터보’는 CTV(무단변속기)와 궁합을 이뤄 106마력의 최대출력과 14.0㎏m의 최대토크의 힘을 발휘한다.

(신연비기준)공인연비는 쏘나타 터보와 K5 터보는 12.8㎞/L, 제네시스 쿠페 터보는 10.9㎞/L, 벨로스터 터보는 11.8㎞/L, 레이 터보는 13.9㎞/L의 경제성을 기록하고 있다.

레이 터보 출시


최근 출시된 쉐보레 ‘트렉스‘는 더블 가변 밸브 타이밍 기술을 적용한 1.4 리터 터보엔진으로 140 마력의 최대출력과 최대토크 20.4 ㎏m의 동력성능을 자랑한다. (연비는 12.2㎞/L) 한국GM은 올 하반기 크루즈와 아베오에 같은 엔진을 적용한 터보모델을 내놓을 예정이다.

르노삼성은 중형세단 ‘SM5‘에 닛산 쥬크와 같은 1.6리터 GDi 터보엔진을 얹어 190마력의 최고출력과 24.5㎏m이 최대토크를 발휘한다. (연비는 13.0㎞/L)

쉐보레 트랙스 터보


르노삼성 SM5 TCE 터보엔진


터보는 이제 하나의 커다란 흐름이 됐다. 수십년간 [직렬 6기통 자연흡기 엔진]을 일컫는 실키 식스 엔진을 고집해온 독일 BMW 역시 2000년대초 엔진 배기량을 줄이고 터보를 추가했다.

기름값 걱정 없는, 넉넉한 배기량을 미덕으로 여겼던 미국차 역시 치열한 글로벌 경쟁시대에 맞춰 배기량을 줄이고 터보를 추가했다. 포드의 에코 부스트 엔진이 대표적이다.

현대차 관계자는 “최근들어 고객들도 고출력, 고연비, 친환경을 갖춘 다운사이징 엔진의 장점을 인식하는 단계까지 왔다“며“친환경 디젤엔진뿐만이 아니라 고출력을 더한 터보차처엔진의 기술력은 최고 정점에 가까워지고 있으며 현시대 고출력의 충분조건을 만족하는 기술이며 시승을 통해 직접 몸으로 경험해봐야 그 진가를 알게 된다“고 터보엔진의 기술력을 강조했다.

임재범 기자 happyyjb@tvreport.co.kr

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