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프리미엄 브랜드 디젤차, 연비/환경/주행 성능을 강조

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2007-01-17 06:48:53

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프리미엄 브랜드 디젤차, 연비/환경/주행 성능을 강조

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)

올 해 국내 자동차업계 첫 번째 행사는 메르세데스 벤츠의 디젤차 출시였고 우연히 글로벌오토뉴스의 공식 시승 첫 번째 모델도 아우디 A6의 3.0 TDI 콰트로로 디젤 버전이다. 2006년 초에도 디젤에 대한 확대 가능성을 언급했었는데 푸조와 폭스바겐의 적극적인 디젤라인업 추가 전략으로 그 가능성을 보여 주었다. 그리고 2007년은 프리미엄 브랜드들이 이에 가세해 바야흐로 디젤차 전성 시대를 예고하고 있다. 아우디 A6에 대한 시승기는 이미 몇 차례 게재했으므로 여기에서는 디젤엔진에 관한 전반적인 흐름을 중심으로 이야기를 풀어본다.

디젤이라고 하면 우리나라와 미국, 일본 등에서는 여전히 시끄럽고 진동이 심하며 매연이 많이 나온다고 하는 이미지가 아직도 존재하고 있다. 이 때문에 아우디가 강조하는 스포츠카의 이미지와 디젤을 연결시키는 것은 쉽지가 않다. 이론적으로 그것은 어쩌면 당연할지 모른다. 가솔린에 비해 디젤은 고회전이 불가능하고 엔진 자체의 중량이 더 무겁다는 이유등이 한 몫을 하고 있다.
하지만 올 해부터 상황이 달라질 것으로 보인다. 아우디를 비롯한 독일 프리미엄 메이커들의 적극적인 디젤차 공략 때문이다. 무엇보다 미국시장에의 공략이 본격화되고 있고 일본시장에의 진출도 가시화되고 있다.

최근 들어 이처럼 디젤차가 그 세력을 강화해 가는 이유는 무엇일까. 유럽시장에서야 이미 디젤차의 시장 점유율이 50%가 넘었지만 그동안 혐오스러운 엔진이라는 인식이 강한 미국과 일본 그리고 우리나라 등에서도 디젤차에 대한 관심이 알게 모르게 달라지고 있다. 그리고 많은 사람들은 디젤차에 대한 관심의 증대는 경제성 때문일 것이라고들 말한다. 맞다. 디젤차는 가솔린 차에 비해 연비가 30% 가량 좋다. 원유가 급등으로 인해 유지비에 대한 부담은 느끼게 된 소비자들은 기름을 덜 먹는 차를 찾게 되고 그런 과정에서 디젤엔진이 부각되게 된 것이다.

그런데 이처럼 디젤 엔진의 보급이 늘어나고 있는 것은 단지 경제성 때문만은 아니다. 그보다는 지구 전체의 에너지 효율의 향상을 위해 필요한 것이다. 동시에 지구 온난화로 인한 이상기온으로 해마다 수많은 인명이 희생되고 있는 상황을 조금이라도 줄이기 위해 우리는 하이브리드카 못지 않게 디젤엔진에도 관심을 가져야 한다. 다시 말하면 이산화탄소 저감을 위해 현 시점에서 가장 현실적인 방법은 화석연료의 소모를 줄이는 것이고 그 방법으로서 디젤 엔진의 보급이 주창되어지고 있는 것이다. 한마디로 말하자면 환경 문제의 해결을 위해서도 디젤 엔진은 필요한 존재인 것이다.

소비자의 입장에서는 연비 성능이 뛰어나 경제적이라는 점이 우선이지만 그 외에도 디젤 엔진이 가솔린에 비해 상대적으로 더 우수하다는 과학적인 근거가 있다.
우선 석유를 정제해 만들어지는 가솔린과 경유의 비율은 조정할 수 있는 것은 아니고 자원의 효율적인 활용이라고 하는 점에서 연소효율이 좋은 쪽을 많이 사용할 필요가 있다는 것이다. 더불어 가솔린 하이브리드카의 연비는 디젤보다 좋은 것으로 발표되어 있지만 가솔린의 정제에는 디젤보다 큰 에너지를 필요로 한다는 것을 알아야 한다. 또 하이브리드 기술은 비용 문제가 해소되면 디젤엔진과의 조합에 의해 그 효율을 더욱 높일 수 있다는 점에 대해서도 더 많은 연구가 필요하다.

오늘날 지구촌에서 가장 중요한 과제로 되어 있는 이산화탄소 저감이라는 목표를 달성하는데는 지금 도로 위를 달리고 있는 전체 이산화탄소 배출량의 18%를 차지하고 있는 자동차를 더 효율적인 것으로 바꾸어야 할 필요가 있다는 것이다. 그 점에서의 인식전환이 가장 빨랐던 유럽에서는 일찍이 디젤엔진에 비중을 두었고 기술 개발을 해 왔으며 지금은 유럽시장에서 판매되는 자동차의 50% 이상이 디젤엔진을 탑재하고 출시되고 있다.

디젤엔진의 특징은 소위 말하는 자기착화라고 하는 것이다. 가솔린 엔진에 있는 스파크 플러그가 없다. 실린더 안에 압축된 고온의 공기에 연료를 분사함으로써 저절로 폭발한다. 가솔린 엔진과 달리 거의 상시로 린 번(Lean Burn: 희박연소) 운전을 한다는 점과 구조상 고압축비라는 점에 의해 열 효율이 가솔린에 비해 높은 것이 특징이다.
과거의 디젤은 자기착화라고 하는 것 외에 연소상태의 제어가 어려워 매연을 내뿜고 소음과 진동이 심하다고 하는 단점이 있었다.

그런 단점을 해결하는 방법으로서 고압으로 연료를 분사하고 그것을 전자화하는 것, 그리고 과급 기술의 진보 등이 동원됐다. 과급은 흡입 공기량을 늘려 파워를 증강시키고 연소상태를 개선했다. 고압분사는 연료의 미립화를 가능하게 해 연소효율을 높였다. 그리고 이런 진화에 가장 공헌한 것은 무엇보다 전자제어 기술의 발전이다. 전자제어에 의한 치밀한 연료분사가 자기착화라고 하는 과정에서 연소를 원활하게 하고 부드러운 작동을 가능하게 한 것이다.

연료 분사 시스템은 디젤 기술에 있어 중요한 부분인데 초기의 디젤은 고압축의 연소실 내에 겨우 연료를 보내는 35바 정도의 분사압밖에 아니었지만 그 후 전자제어 유닛 인젝터 방식과 커먼레일 시스템에로 진화해 성능이 비약적으로 향상되게 됐다. 최신 디젤엔진에서는 분사압이 1800바를 넘는 것도 나오고 있으며 2,250바를 달성한 폭스바겐의 예도 있다. 그만큼 연소효율이 높아진 것은 당연한 것이다.

또 하나 스파크 플러그에 의해 착화하는 가솔린 엔진과 달리 순간적으로 일시에 연소되는 성질의 디젤 엔진은 연소의 가감의 조정이 어려웠으나 전자제어와 분사압을 항상 유지할 수 있는 시스템 덕분에 다단계 분사가 가능하게 되었으며 파워와 부드러움, 저공해를 동시에 실현할 수 있게 된 것이다. 이 때문에 최신 디젤인 가솔린 엔진과 성격은 다르지만 파워소스로서 뛰어난 주행성을 과시하기에 이르렀다.

그리고 마지막 문제인 NOx 즉 질소산화물을 저감시키는 기술 역시 실현되면서 바야흐로 디젤엔진의 전성시대를 맞고 있는 것이다.
미국과 일본에서 디젤차에 대해 가장 크게 거부감을 일으키는 요인 중 하나인 질소산화물과 PM, 즉 매연은 그 연소방식과 깊은 관계가 있다. 공기와 연료가 에너지 효율이 높은 공연비로 연소될 때에는 NOx가 생성되며 PM은 디젤 자체의 특징인 급속한 연소의 결과 타고 남은 물질인 것이다.

그것을 해결하기 위한 방법으로 연소 후의 후처리 기술이 등장했으며 이 기술의 진화 또한 디젤을 새로이 주목받게 한 장본인이다. 그 후처리 기술 중 하나가 DPF(Diesel Particulate Filter)다. 프랑스 푸조등에 높은 기술력을 보이고 있는 것으로 배기가스 중에 PM을 거르는 필터로 디젤 미립자 필터라고 칭한다. 필터에 쌓인 PM은 순차적으로 촉매 연소시킴으로써 해결된다.

또 다른 해결방법으로서는 메르세데스 벤츠의 경우 블루텍이라는 후처리 시스템을 개발했다.기본적인 컨셉은 DeNOx 촉매에 저장된 Nox를 환원, 다시 연료중에 포함된 미량의 암모니아성분을 취출해 선택환원촉매(SCR)로 화학반응시켜 다시 NOx를 정화시킨다고하는 것.

결국 디젤차가 각광을 받게 된 것은 경제성을 비롯해 환경 성능에서도 우수하다는 점이 입증되고 있기 때문이라고 할 수 있다. 여기에 최근에는 폭발적인 파워와 성능까지 부각되면서 그동안 디젤차에 대해 알레르기적인 반응을 보여왔던 미국과 일본시장에서도 디젤엔진에 대한 관심이 증가하고 있다.
(아우디 A6 3.0TDI 디젤 시승기 중에서)
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