기아 스포티지R 가솔린 직분 터보 시대 열었다.
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2011-06-03 06:02:30 |
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기아 스포티지R 가솔린 직분 터보 시대 열었다.
한국차도 가솔린 직분 터보 시대를 열었다. 기아자동차가 크로스오버 스포티지 R에 261마력 사양의 쎄타2 직분 터보차저 버전을 추가했다. 미국시장에는 이미 쏘나타와 K5에 직분 터보 사양을 탑재해 판매하고 있지만 국내에는 처음이다. 유럽 메이커들을 중심으로 그 채용 폭이 급속히 확대되고 있는 직분 터보의 대열에 한국차도 뛰어 든 것이다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
그런데 조금은 의아하다. 가솔린 터보차저 엔진을 세단형 승용차가 아닌 크로스오버에 먼저 탑재한 것이 그렇다. 미국시장에서야 SUV에 가솔린 엔진을 탑재하는 것이 당연시되고 있지만 한국은 다르다. SUV하면 우선 디젤 엔진을 떠 올린다. 그런데 기아자동차는 스포티지 R에 가솔린, 그것도 터보차저 엔진을 가장 먼저 탑재했다.
현대기아차 그룹의 가솔린 터보 엔진은 이미 2010년에 개발을 완료하고 탑재 모델 결정 순서만 남겨놨었다. 많은 이들은 현대 제네시스 쿠페 등에 먼저 탑재되지 않을까 예상했었다. 결과는 전혀 엉뚱하게 나타났다. 제네시스에는 2.0리터 210마력 터보 엔진이 탑재되어 있다. 이는 쎄타 MPI 엔진의 터보버전이다. 직접분사시스템이 채용되지 않았다.
이유가 뭘까. 의외로 간단하다. 현대기아 그룹 내에서 기아 브랜드에 대한 배려다. 하나의 연구소에서 개발된 기술을 두 브랜드에 동시에 적용하는데 그동안은 현대 브랜드 우선이었다. 안팎의 상황으로 인해 잘 나가는 두 브랜드간의 경쟁 의식이 있는 것은 당연한 것이고 기아측에서 적극적으로 요구해서 이루어진 것이다. 기아는 ‘국내 최초’라는 명분을 원했던 것이다.
K5가 아닌 스포티지R에 먼저 탑재한 것은 국내 메이커들의 마케팅 속성 때문이다. 뉴 모델을 출시하고 일정 시간이 지나면 파생 모델을 추가한다. 그 일정에 패턴이 있다. 또 하나는 K5는 잘 나간다. 잘 나가는데 굳이 새로운 버전을 추가할 필요성이 없다고 생각한 것이다. 스포티지R는 디자인으로 글로벌 시장에서 주목을 끌고 있지만 내수시장에서는 투싼에 밀린다. 여기에 쌍용 코란도 C가 등장하면서 차별화를 위한 포인트가 필요했을 것이다.
기아자동차는 같은 그룹 내에서 현대자동차보다 앞서고자 하는 욕심이 강하다. 2011년형 스포티지R에 직분 터보를 먼저 채용한 것도 그것을 반영하고 있다. 앞쪽에는 라디에이터 그릴을 메시타입으로 했고 측면에는 사이드 실 몰딩과 18인치 휠로 차의 성격을 표현했다. 도어 벨트라인에 몰딩을 추가한 것도 보인다. 차체 아래쪽에 스커트를 설계한 것과 인테리어에 LED 도어 스커프, 스포츠 페달 등은 터보차저 사양임을 강조하기 위한 수법.
더불어 리어 범퍼 아래쪽에 듀얼 머플러를 채용했고 열선 스터어링 휠, 주차 조향 보조 시스템의 채용, 전복 감지 사이드& 커튼 타입 에어백 기본 사양화 등도 그 일환이다. 엔진 성능의 증강에 맞춰 전고를 낮추는 것은 물론 하체의 세팅도 하드한 쪽으로 이동했다.
가솔린 직분 터보는 연비 성능 향상이 포인트
직분 터보 시스템의 채용은 다운사이징의 핵심이다. 다운사이징은 경량화와 배기량 저감화를 포함하는 말이지만 당장에는 엔진 쪽에 더 많이 초점이 맞추어져 있다. 요약하면 큰 차에 적은 배기량의 엔진을 탑재한다는 것이다. 예를 들어 공차 중량 1,665kg 의 메르세데스 벤츠 E클래스에 1.8리터 직렬 4기통을, 1,270kg의 폭스바겐 골프에 1.2리터 엔진을 탑재한다는 것이다. 리터당 중량 비율이 과거와 크게 달라졌다. 1리터당 1톤을 감당하는 시대가 된 것이다.
과거에도 가솔린 터보차저의 채용이 유행했던 때가 있었다. 하지만 터보 래그라든가 응답성 지연, 연비성능 저하, 과열 등 여러가지 문제로 일부 메이커를 제외하고는 가솔린 엔진에 터보차저를 채용하지 않게 됐었다.
그것을 일거에 해결해 준 것이 다름 아닌 직접 분사방식이다. 흡기 포트가 아닌 실린더 내에 직분 연료를 분사하는 것을 말한다. 이렇게 해서 기화열로 실린더 내의 공기가 냉각된다. 포트 분사에도 기화열은 있지만 포트 안쪽 벽과 흡기밸브를 냉각시키는데 사용되어 흡입된 공기는 직접 분사만큼 냉각되지 않는다.
이는 압축비를 자연흡기와 비슷한 10 : 1 정도로 설정할 수 있게 되었고 그로 인해 응답성이 향상됐다. 저회전과 저부하에서 터보차저가 크게 작동하지 않아도 보통 엔진 정도의 압축비가 가능하기 때문이다. 더불어 연비성능도 높아졌다. 과거에는 출력을 높이느라 연비가 나빴으나 직분 터보로 인해 해결된 것이다.
실린더 내에 가솔린을 직접 분사하는 직접분사방식은 연소실의 냉각 효과도 얻을 수 있어 압축비를 올려도 노킹 발생이 되지 않는다. 저속 토크의 증강에 유리한 고 압축비화는 과급 효과를 얻기 어려운 터보의 저 회전역의 특성을 살릴 수 있어 터보차저와 상성이 좋다.
배기량이 줄어든 만큼 모든 부품을 소형화할 수 있고 마찰저항을 줄일 수 있다. 보어와 스트로크가 작아지면 피스톤과 실린더가 마찰하는 면적, 마찰하는 스트로크가 적어진다. 펌프 손실도 줄어든다. 부하가 적어지고 터보차저가 작동하지 않을 때는 단지 배기량이 적은 엔진으로서의 기능을 수행한다.
결국 직분 터보차저 엔진은 출력 성능보다는 연비성능에 더 비중을 두고 있다는 얘기가 된다. 최근 시승한 포르쉐 911 카레라 GTS에 탑재된 엔진도 자연흡기보다 연비가 13%나 향상됐다. 엔진 자체로 따지는 것도 그렇지만 2.5리터 엔진 대신 1.8리터 엔진을 탑재한 메르세데스 벤츠 E200 CGI 블루 이피션시의 경우를 보아도 다운사이징의 실체를 잘 알 수 있다. BMW가 740에 3.0리터 직렬 6기통 엔진을 탑재한 것도 대표적인 예다.
메르세데스의 플래그십 세단 S 500 BlueEFFICIENCY Long은 배기량 4,663cc, V8 가솔린 직분사 트윈 터보 엔진을 탑재하고 있다. 5.5리터 엔진이 4.7리터로 다운사이징 됐지만 최고출력은 48ps, 최대토크는 17.4kgm나 증강됐다. 최대토크 수치는 32.2%나 높아졌다. 동시에 연비성능은 15.9% 향상됐다. 이것이 다운사이징의 요체다. 효율성을 추구하면서 성능은 더 높이는 것이다.
가솔린 직분 터보차저의 채용은 메르세데스 벤츠가 2002년에 처음 채용하기 시작했으나 본격적으로 그 폭을 넓힌 것은 폭스바겐이다. 폭스바겐은 이미 1.4TSI를 비롯해 1.2 TSI, 1.8TSI, 2.0TSI 등 폭 넓은 라인업을 갖추고 있다. 그룹 내 아우디도 이미 다양한 직분 터보 엔진으로 라인업 구성을 확대해 가고 있다.
미국 메이커 중에서는 포드가 에코부스트 시리즈로 직분 터보 시대를 발전시켜가고 있는데 반해 일본 빅3는 상대적으로 느리다. 닛산자동차가 쥬크에 탑재한 1.6리터 직분 터보 버전을 추가했지만 혼다와 토요타는 그나마 없다. 일본 메이커들이 직분 터보에 소극적인 이유는 장기적으로 하이브리드와 배터리 전기차가 주류가 될 것이라는 사고방식 때문이다.
하지만 그것은 어디까지나 자신들의 기술력에 따른 입장의 차이라고 해석할 수도 있다. 학계까지포함한 광범위환 이론적인 확립도 아직은 이루어지 않고 있다. 유럽 메이커들의 사고는 다르다. 세계 최대 부품업체인 로버트보쉬는 직분 터보는 자연흡기 대비 적게는 22%에서 많게는 29%까지 연비성능이 좋다고 한다. 이에 비해 일본 메이커들은 하이브리드는 35~40%까지 연비를 개선할 수 있다는 주장을 하고 있다. 하지만 하이브리드는 중량에 대한 핸디캡이 있고 직분 터보 시스템을 채용한 것보다 비용측면에서 아직은 부담이 크다. 로버트 보쉬는 일본 메이커들도 직분 터보를 채용할 것으로 보고 인젝터와 펌프 등 부품 공급은 물론 제어를 포함한 설계까지 뒷받침할 준비를 하고 있다.
터보차저 시스템의 공급선은 보쉬(Robert Bosch)를 비롯해 하니웰(Honeywell), 보그워너(Borgwaner) 등이 잘 알려져 있다. 말(Mahle)과 코스워스 엔지니어링(Cosworth Engineering), 뢰흐링(Roechling)사 등도 이 분야에서는 탄탄한 기술력을 보유하고 있는 회사다. 현대기아차에게 직분용 터보차저 시스템을 공급하고 있는 것은 하니웰과 보그워너, 그리고 국내 부품업체인 계양 등이다. 보쉬도 여기에 뛰어들 것으로 알려졌다.
(기아 스포티지R 터보 GDi 시승기 중에서)
한국차도 가솔린 직분 터보 시대를 열었다. 기아자동차가 크로스오버 스포티지 R에 261마력 사양의 쎄타2 직분 터보차저 버전을 추가했다. 미국시장에는 이미 쏘나타와 K5에 직분 터보 사양을 탑재해 판매하고 있지만 국내에는 처음이다. 유럽 메이커들을 중심으로 그 채용 폭이 급속히 확대되고 있는 직분 터보의 대열에 한국차도 뛰어 든 것이다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
그런데 조금은 의아하다. 가솔린 터보차저 엔진을 세단형 승용차가 아닌 크로스오버에 먼저 탑재한 것이 그렇다. 미국시장에서야 SUV에 가솔린 엔진을 탑재하는 것이 당연시되고 있지만 한국은 다르다. SUV하면 우선 디젤 엔진을 떠 올린다. 그런데 기아자동차는 스포티지 R에 가솔린, 그것도 터보차저 엔진을 가장 먼저 탑재했다.
현대기아차 그룹의 가솔린 터보 엔진은 이미 2010년에 개발을 완료하고 탑재 모델 결정 순서만 남겨놨었다. 많은 이들은 현대 제네시스 쿠페 등에 먼저 탑재되지 않을까 예상했었다. 결과는 전혀 엉뚱하게 나타났다. 제네시스에는 2.0리터 210마력 터보 엔진이 탑재되어 있다. 이는 쎄타 MPI 엔진의 터보버전이다. 직접분사시스템이 채용되지 않았다.
이유가 뭘까. 의외로 간단하다. 현대기아 그룹 내에서 기아 브랜드에 대한 배려다. 하나의 연구소에서 개발된 기술을 두 브랜드에 동시에 적용하는데 그동안은 현대 브랜드 우선이었다. 안팎의 상황으로 인해 잘 나가는 두 브랜드간의 경쟁 의식이 있는 것은 당연한 것이고 기아측에서 적극적으로 요구해서 이루어진 것이다. 기아는 ‘국내 최초’라는 명분을 원했던 것이다.
K5가 아닌 스포티지R에 먼저 탑재한 것은 국내 메이커들의 마케팅 속성 때문이다. 뉴 모델을 출시하고 일정 시간이 지나면 파생 모델을 추가한다. 그 일정에 패턴이 있다. 또 하나는 K5는 잘 나간다. 잘 나가는데 굳이 새로운 버전을 추가할 필요성이 없다고 생각한 것이다. 스포티지R는 디자인으로 글로벌 시장에서 주목을 끌고 있지만 내수시장에서는 투싼에 밀린다. 여기에 쌍용 코란도 C가 등장하면서 차별화를 위한 포인트가 필요했을 것이다.
기아자동차는 같은 그룹 내에서 현대자동차보다 앞서고자 하는 욕심이 강하다. 2011년형 스포티지R에 직분 터보를 먼저 채용한 것도 그것을 반영하고 있다. 앞쪽에는 라디에이터 그릴을 메시타입으로 했고 측면에는 사이드 실 몰딩과 18인치 휠로 차의 성격을 표현했다. 도어 벨트라인에 몰딩을 추가한 것도 보인다. 차체 아래쪽에 스커트를 설계한 것과 인테리어에 LED 도어 스커프, 스포츠 페달 등은 터보차저 사양임을 강조하기 위한 수법.
더불어 리어 범퍼 아래쪽에 듀얼 머플러를 채용했고 열선 스터어링 휠, 주차 조향 보조 시스템의 채용, 전복 감지 사이드& 커튼 타입 에어백 기본 사양화 등도 그 일환이다. 엔진 성능의 증강에 맞춰 전고를 낮추는 것은 물론 하체의 세팅도 하드한 쪽으로 이동했다.
가솔린 직분 터보는 연비 성능 향상이 포인트
직분 터보 시스템의 채용은 다운사이징의 핵심이다. 다운사이징은 경량화와 배기량 저감화를 포함하는 말이지만 당장에는 엔진 쪽에 더 많이 초점이 맞추어져 있다. 요약하면 큰 차에 적은 배기량의 엔진을 탑재한다는 것이다. 예를 들어 공차 중량 1,665kg 의 메르세데스 벤츠 E클래스에 1.8리터 직렬 4기통을, 1,270kg의 폭스바겐 골프에 1.2리터 엔진을 탑재한다는 것이다. 리터당 중량 비율이 과거와 크게 달라졌다. 1리터당 1톤을 감당하는 시대가 된 것이다.
과거에도 가솔린 터보차저의 채용이 유행했던 때가 있었다. 하지만 터보 래그라든가 응답성 지연, 연비성능 저하, 과열 등 여러가지 문제로 일부 메이커를 제외하고는 가솔린 엔진에 터보차저를 채용하지 않게 됐었다.
그것을 일거에 해결해 준 것이 다름 아닌 직접 분사방식이다. 흡기 포트가 아닌 실린더 내에 직분 연료를 분사하는 것을 말한다. 이렇게 해서 기화열로 실린더 내의 공기가 냉각된다. 포트 분사에도 기화열은 있지만 포트 안쪽 벽과 흡기밸브를 냉각시키는데 사용되어 흡입된 공기는 직접 분사만큼 냉각되지 않는다.
이는 압축비를 자연흡기와 비슷한 10 : 1 정도로 설정할 수 있게 되었고 그로 인해 응답성이 향상됐다. 저회전과 저부하에서 터보차저가 크게 작동하지 않아도 보통 엔진 정도의 압축비가 가능하기 때문이다. 더불어 연비성능도 높아졌다. 과거에는 출력을 높이느라 연비가 나빴으나 직분 터보로 인해 해결된 것이다.
실린더 내에 가솔린을 직접 분사하는 직접분사방식은 연소실의 냉각 효과도 얻을 수 있어 압축비를 올려도 노킹 발생이 되지 않는다. 저속 토크의 증강에 유리한 고 압축비화는 과급 효과를 얻기 어려운 터보의 저 회전역의 특성을 살릴 수 있어 터보차저와 상성이 좋다.
배기량이 줄어든 만큼 모든 부품을 소형화할 수 있고 마찰저항을 줄일 수 있다. 보어와 스트로크가 작아지면 피스톤과 실린더가 마찰하는 면적, 마찰하는 스트로크가 적어진다. 펌프 손실도 줄어든다. 부하가 적어지고 터보차저가 작동하지 않을 때는 단지 배기량이 적은 엔진으로서의 기능을 수행한다.
결국 직분 터보차저 엔진은 출력 성능보다는 연비성능에 더 비중을 두고 있다는 얘기가 된다. 최근 시승한 포르쉐 911 카레라 GTS에 탑재된 엔진도 자연흡기보다 연비가 13%나 향상됐다. 엔진 자체로 따지는 것도 그렇지만 2.5리터 엔진 대신 1.8리터 엔진을 탑재한 메르세데스 벤츠 E200 CGI 블루 이피션시의 경우를 보아도 다운사이징의 실체를 잘 알 수 있다. BMW가 740에 3.0리터 직렬 6기통 엔진을 탑재한 것도 대표적인 예다.
메르세데스의 플래그십 세단 S 500 BlueEFFICIENCY Long은 배기량 4,663cc, V8 가솔린 직분사 트윈 터보 엔진을 탑재하고 있다. 5.5리터 엔진이 4.7리터로 다운사이징 됐지만 최고출력은 48ps, 최대토크는 17.4kgm나 증강됐다. 최대토크 수치는 32.2%나 높아졌다. 동시에 연비성능은 15.9% 향상됐다. 이것이 다운사이징의 요체다. 효율성을 추구하면서 성능은 더 높이는 것이다.
가솔린 직분 터보차저의 채용은 메르세데스 벤츠가 2002년에 처음 채용하기 시작했으나 본격적으로 그 폭을 넓힌 것은 폭스바겐이다. 폭스바겐은 이미 1.4TSI를 비롯해 1.2 TSI, 1.8TSI, 2.0TSI 등 폭 넓은 라인업을 갖추고 있다. 그룹 내 아우디도 이미 다양한 직분 터보 엔진으로 라인업 구성을 확대해 가고 있다.
미국 메이커 중에서는 포드가 에코부스트 시리즈로 직분 터보 시대를 발전시켜가고 있는데 반해 일본 빅3는 상대적으로 느리다. 닛산자동차가 쥬크에 탑재한 1.6리터 직분 터보 버전을 추가했지만 혼다와 토요타는 그나마 없다. 일본 메이커들이 직분 터보에 소극적인 이유는 장기적으로 하이브리드와 배터리 전기차가 주류가 될 것이라는 사고방식 때문이다.
하지만 그것은 어디까지나 자신들의 기술력에 따른 입장의 차이라고 해석할 수도 있다. 학계까지포함한 광범위환 이론적인 확립도 아직은 이루어지 않고 있다. 유럽 메이커들의 사고는 다르다. 세계 최대 부품업체인 로버트보쉬는 직분 터보는 자연흡기 대비 적게는 22%에서 많게는 29%까지 연비성능이 좋다고 한다. 이에 비해 일본 메이커들은 하이브리드는 35~40%까지 연비를 개선할 수 있다는 주장을 하고 있다. 하지만 하이브리드는 중량에 대한 핸디캡이 있고 직분 터보 시스템을 채용한 것보다 비용측면에서 아직은 부담이 크다. 로버트 보쉬는 일본 메이커들도 직분 터보를 채용할 것으로 보고 인젝터와 펌프 등 부품 공급은 물론 제어를 포함한 설계까지 뒷받침할 준비를 하고 있다.
터보차저 시스템의 공급선은 보쉬(Robert Bosch)를 비롯해 하니웰(Honeywell), 보그워너(Borgwaner) 등이 잘 알려져 있다. 말(Mahle)과 코스워스 엔지니어링(Cosworth Engineering), 뢰흐링(Roechling)사 등도 이 분야에서는 탄탄한 기술력을 보유하고 있는 회사다. 현대기아차에게 직분용 터보차저 시스템을 공급하고 있는 것은 하니웰과 보그워너, 그리고 국내 부품업체인 계양 등이다. 보쉬도 여기에 뛰어들 것으로 알려졌다.
(기아 스포티지R 터보 GDi 시승기 중에서)
