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BMW의 환경 기술 개발 현황

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2007-08-21 07:13:20

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지금 자동차산업은 근본적인 패러다임의 변화에 직면해 있다. 인류 역사상 최고의 발명품이라고 극찬을 받았던 자동차는 지난 한 세기 동안 인류의 삶 자체를 바꾸어 놓았다. 시간과 공간의 단축으로 흔히 말하는 문명의 이기 중 가장 극단적인 영향을 끼쳤다. 뿐만 아니라 상품으로서의 가치 또한 그 어느 제품 못지 않아 자동차를 생산하는 나라와 그렇지 못한 나라의 부의 차이를 크게 벌여 놓았다.

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)

하지만 그런 발전과 긍정적인 역할의 이면에는 지구 환경의 파괴라는 부정적인 면을 심화시켰다는 지적이 제기되었고 이제는 결자해지의 차원에서 그 문제를 해결해야 하는 당사자로서의 의무를 짊어지고 있는 상황이다. 물론 그것은 친환경적인 자동차를 만들어야 한다는 이야기로 귀결된다. 이미 다양한 시각에서의 대체 에너지에 대한 문제와 엔진 기술의 발전에 대해 언급해 왔는데 이번에는 BMW의 환경 기술에 대해 외지의 자료를 종합해 본다.

잘 알려져 있다시피 BMW는 ‘달리는 즐거움(Fun to Drive’를 모토로 스포츠 세단으로서의 이미지를 확고히 해 프리미엄 브랜드의 기술을 리드해 가는 입장에 있는 메이커다. 그래서 언뜻 느낄 수 있는 것은 엔진의 성능만을 최우선으로 해 환경분야에서는 아무래도 뒤지지 않겠는가 하는 것이다. 하지만 실은 BMW 는 환경기술면에서도 세계적인 기술력을 보유하고 있으며 그 의지 또한 강한 메이커다.

그 단적인 예로 수소를 사용한 자동차에 대해 본격적으로 연구를 시작한 것은 BMW가 가장 먼저였다. 메르세데스 벤츠와 GM등이 1994년부터 정식으로 수소연료전지전기자동차에 대한 연구를 시작한 것보다 한참 앞선 1978년 BMW는 수소 엔진자동차에 대한 기술 개발을 시작한 것이다. 다만 수소를 연료로 사용하는 자동차는 지금 일부 리스 형태로 시판이 되고 있기는 하지만 실용화의 가능성이 아직은 미지수이고 실용화될 수 있다고 해도 20~30년 정도가 지나야 하는 상황이다.

그보다는 지금 급한 것은 화석연료를 사용하고 있는 상황에서의 유해 배출가스 저감이다. 특히 유럽연합은 2008년까지 이산화탄소의 메이커 평균 배출량을 km 당 140g 이하로 낮추겠다고 하는 자주 규제가 강제 규제로 바뀌면서 발등의 불이 되어 있다.

특히 소형 디젤차의 비중이 높은 프랑스나 이탈리아 메이커들은 그런데로 괜찮은 편이지만 대형 엔진이 많은 독일 메이커들은 과연 이 문제를 어떻게 해결해 나갈지 초미의 관심사다. 프랑스의 시트로엥이 144g, 이탈리아의 피아트가 139g인데 비해 독일 메이커들의 이산화탄소 배출량을 보면 폭스바겐이 159g으로 가장 적고 다음으로 아우디가 177g, 메르세데스 벤츠가 185g, 그리고 BMW가 192g으로 가장 많다.

오늘의 주제인 BMW의 경우 2005년 기준으로는 좋지 않은 성적이지만 최근 급속한 기술 개발로 그들의 능력을 보여주고 있다.

BMW는 2001년 현행 7시리즈의 데뷔와 함께 밸브트로닉 기술을 실용화했으며 이후 많은 많은 가솔린 엔진에 이 기술을 채용해 왔다. 2005년 부터는 여기에 직접분사방식, 그리고 직접분사 린번에 대해 적극적인 자세를 보여 새로운 엔진에 채용 선 보이고 있다. 다만 ㅣ직접분사 린번 기술은 가솔린의 품질문제를 비롯해 질소산화물, 비용 등의 문제가 남아있어 아직 모든 엔진에 적용하고 있지는 않다. 가솔린 품질 문제가 없는 지역부터 순차적으로 채용한다고 하는 전략이다.

BMW의 밸브트로닉 기술은 스로틀 펌프의 손실을 없앨 수 있다는 장점이 있지만 직접분사 린번은 펌프 손실저감과 충진효율의 향상이라고 하는 두 가지의 장점이 있어 앞으로 BMW의 주력 엔진으로 될 것으로 기대되고 있다.

특히 더 주목을 끄는 것은 그런 그들의 기술을 활용해 2008년에는 그들이 출시하는 17개차종의 이산화탄소 배출량을 140g 이하로 낮추겠다고 발표해 자동차업계를 놀라게 했다는 점이다. 그런 그들의 자신감에는 다음과 같은 몇 가지의 기술이 배경이 되어 있다.

우선 브레이크 회생 시스템

BMW는 첨단 엔진 기술을 바탕으로 새로운 기술을 하나둘 실용화해 가고 있다. 2006년 파리오토살롱에서, 그리고 올 초 독일 뮌헨으로 전 세계 자동차 전문기자들을 초청해 발표한 인텔리전트 올터네이터 컨트롤과 브레이크 회생 시스템은 그 좋은 예다.

BMW가 말하는 브레이크 회생이란 내연기관 엔진과 전기 에너지를 통합 제어한다고하는 아이디어를 실용화한 것이다. BMW가 개발한 시스템의 원리는 간단하다. 쉽게 설명하자면 타성 주행시와 제동시에 올터네이터로 발전한다고 하는 것이다. 이렇게 하면 엔진 파워의 낭비 없이 가속시에는 발전하지 않기 때문에 엔진 파워의 손실을 막는 것이 가능하다. 자동차에는 올터네이터와 배터리(충전기)가 이미 있기 때문에 추가적인 비용이 들지 않는다.

이처럼 차 내의 전기 에너지를 통합적으로 관리함으로써 연비를 4% 전후 저감할 수 있다는 것이 BMW의 생각이다. 이에 더해 통상적인 배터리는 엔진의 시동을 위해 항상 충전되어 있는데 BMW는 올터네이터를 세밀하게 제어해 완전 충전하고 있기 때문에 방전까지 사용하는 AGM(Absorbed Glass Mat=글래스 매트 흡수식) 배터리라고 하는 딥 사이클 배터리를 사용하고 있다. 경량 컴팩트해 낭비가 없는 것이 특징이다.

다음으로는 모터쇼와 지난 봄 뮌헨에서의 세미나를 통해 공개한 오토 스타트 스톱이 있다.

연비 저감을 위한 BMW의 또 하나의 기술이 엔진 오토 스타트 스톱 기구다. 신호 대기시 등 정지시에 엔진이 자동으로 정지하고 다시 출발하기 위해 운전자가 클러치나 엑셀러레이터 페말을 밟으면 자동으로 시동이 걸리는 시스템이다. 엔진은 필요한 때에만 작동시킨다고 하는 것으로 특히 정체가 심한 도심 주행에서 효과를 발휘한다.

타이어 회전저항과 공기압의 상관 관계에 대한 연구도 중요하다.

BMW는 런 플랫 타이어를 적극적으로 표준 장비화하는 것으로도 잘 알려져 있다. 회전저항을 고려하고 있다는 것이다. 타이어 회전 저항은 연비에 큰 영향을 주는데 타이어의 공기압이 0.1kg/㎠ 낮아지면 연비는 0.4% 악화한다. 이런 문제를 해결하기 위해 타이어 모니터로 공기압을 관리해 연비를 개선한다는 것이다. 런 플랫 타이어를 장착한 차량에는 공기압 모니터도 장비되어 있기 때문에 이것을 사용할 수 있는 것이다.

BMW 환경 기술의 포인트는 엔진 기술의 진화를 바탕으로 회생 브레이크와 오토 스타트 스톱 등 이미 보급이 되어 있는 기술들을 적용함으로써 해결이 가능하다는 것이다.
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