아우디 A4 디젤, 1리터로 30km 주행 기록 달성의 의미
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2008-07-24 07:49:33 |
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아우디 A4 디젤, 1리터로 30km 주행 기록 달성의 의미
21세기 자동차 전쟁은 “Green & Clean”으로 요약할 수 있다. 다시 말하면 이산화탄소 배출에서 가솔린에 비해 유리한 디젤엔진은 매연과 질소산화물을 저감해 좀 더 클린(Clean) 해져야 하고 반대로 가솔린 엔진은 좀 더 연비 성능을 높여 이산화탄소 배출을 줄여 그린(Green)해져야 한다는 것이다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
아우디는 ‘세계에서 가장 깨끗한 디젤’을 표방하며 미국 50개 모든 주의 배기가스 규제 기준을 충족시킬 정도로 클린이라는 측면에서 높은 기술력을 과시하고 있다. 그런 아우디가 이번에 또 다른 새로운 기록을 세웠다. 아우디는 독일 자동차전문지 아우토빌트(AutoBild)와 공동으로 지난 6월 25일 급유없이 1천650km를 주행하는 연비테스트를 실시했다. 테스트 결과 가장 우수한 차량의 평균연비는 리터당 30.1km. 이번 연비테스트는 아우디 A4 2.0 TDI(6단 매뉴얼)를 타고 스위스 바젤에서 오스트리아 빈을 왕복하는 약 1천650km를 3일에 걸쳐 무 급유상태로 달리는 것이었다. 연료탱크 용량은 65리터.
아우디 A4 2.0모델의 가솔린 탱크용량은 65리터로 리터당 25.4km 이상의 연비를 기록하면 무 급유로 완주가 가능한 것이었다. 그 결과 가장 높은 연비를 기록한 차량의 평균연비는 리터당 30.1km(평균속도는 81.4 km), 가장 낮은 차량의 평균연비는 리터당 28.6km가 나왔다. 이번 테스트에서는 에어컨을 전혀 켜지 않은 상태로 주행했으며, 11대 모두 연료탱크에 연료가 남아 있었던 것으로 확인됐다.
이는 이산화탄소 배출저감이 생존에 필수조건이 된 시대에 아주 중요한 의미를 갖는다. 연비성능이 좋다는 것은 그만큼 이산화탄소 배출이 적다는 것을 의미한다. 그래서 가솔린과 디젤의 배출가스 규제기준이 동일하게 적용되는 미국에서도 판매가 가능하게 된 것이다. 이미 2007년 독일 현지 취재를 통해 소개된 아우디의 디젤 기술에 대해 다시 한 번 짚고 넘어가자.
아우디가 Audi Techday2007을 통해 발표한 ‘세상에서 가장 깨끗한 디젤 엔진’은 ‘Green & Clean’을 충족시켜야 하는 시대적인 흐름을 잘 보여 주는 것이라고 할 수 있다. 현실적으로 연료소모를 줄여 궁극적으로 지구 환경에 친화적인 엔진은 디젤이 가장 잠재력이 크고 적어도 당분간은 전 세계적으로 디젤차의 전성기를 구가할 가능성이 크다는 것이다.
아우디의 신 개발 TDI 디젤엔진은 극저 배출가스 시스템(ultra low emission system)을 채용하고 있다. 극저 배출가스 시스템은 혁신적인 배출가스 후처리 시스템과 엔진 부분변경이 결합된 것이다. 최고 2,000 바(bar)에 이르는 연료 분사 압력을 자랑하는 직분사 시스템, 첨단 배출가스 재순환 시스템, 최적화된 터보차저 시스템 등이 아우디 TDI-e의 기술혁신의 핵심적인 내용이다. 여기에 통합 실린더 압력 제어기술을 추가해 오염물질 배출량을 획기적으로 감소시켰으며 특히 디젤 엔진의 아킬레스건인 질소산화물 배출 저감에 획기적인 진전을 이루었다고 아우디는 주장하고 있다.
디젤 엔진에서 배출되는 유해 배기가스 중 가장 문제가 되는 것은 질소산화물(Nox)과 매연이다. 그런데 이 두 가지는 서로 상반되는 관계에 있다. 즉 질소산화물의 배출을 줄이면 매연이 증가하고 그 반대로 매연을 줄이고자 하면 질소산화물이 증가한데 매연 문제는 DPF로 어느정도 해결이 되었지만 질소산화물에 대한 기술이 관건이었다.
그 질소산화물의 배출 저감에 획기적인 기술을 채용한 것이 메르세데스 벤츠의 블루텍(Bluetech)디젤 엔진이다. 기본적인 컨셉은 DeNOx 촉매에 저장된 Nox를 환원, 다시 연료중에 포함된 미량의 암모니아성분을 취출해 선택환원촉매(SCR)로 화학반응시켜 다시 질소산화물을 약 80% 저감 시킨다고 하는 것이다.
디젤엔진의 배기가스 후처리 시스템인 메르세데스의 블루텍은 현재 2세대로 진화해 있으며 1세대는 2007년 1월 1일부터 미국에서 시행된 Bin8 배기가스 규제를 클리어했다. 이는 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중 가장 큰 문제인 NOx를 저감하기 위해 채용한 기술이다. 이를 위해 새로 추가된 것은 Nox흡장환원촉매 소위 DeNOx 촉매, 그리고 SCR촉매 등 두 가지다.
기존의 블루텍이라는 명칭은 뇨소SCR이라고 하는 배기가스 중에 뇨소수 ‘AdBlue’를 뿌려 거기에서 변화된 암모니아로 NOx를 환원하는, 다시 말해 요소(Urea)를 촉매 변환장치에 주입시켜 산화질소를 질소와 수증기로 변환하는 시스템에만 사용되었다. 하지만 앞으로는 NOx 저감 기술 모두에 그 용어가 사용되게 된다.
지금 이 기술을 채용해 디젤엔진을 개발했거나 하고 있는 메이커는 폭스바겐과 BMW, 혼다 등이 있으며 이번에 아우디가 다시 한 단계 진보한 시스템을 선 보인 것이다.
주요 내용은 2개의 추가 질소산화물(NOx) 센서가 추가되었다는 것과 애드블루 탱크 시스템을 능동 탱크와 수동탱크로 나누어 운행 도중 애드블루의 축적으로 인한 문제점을 해결했다는 것이다. 뜨거운 배기가스에 분사되는 애드블루 용액의 양을 조절하고 혼합하는 것은 효율적으로 하기 위한 애드블루 계량 모듈인 셈이다.
최적량의 애드블루 분사하기 위해 애드블루는 파동으로 분사된다. 또한, 분사된 암모니아는 촉매 변환장치에서 질소산화물을 질소와 물로 바꾸는데 사용된다. 이때 질소와 물로의 변환률을 높이기 위해서는 암모니아와 배기가스가 변환기 내부로 고르게 유입돼야 한다.
다양한 센서들이 애드블루 분사, 엔진, 배기가스 후처리 시스템을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 새롭게 추가된 2개의 NOx 센서는 DPF에 앞서 질소산화물의 농도를 측정하는 한편 필요한 애드블루의 분사량을 계산하기 위해 디녹스 변환기를 지난 후의 농도를 측정하게 된다. 여기에 압력, 온도 센서가 배기가스 후처리 시스템의 작동을 모니터링 한다.
한편 수동 탱크는 여분의 애드블루를 저장하고 있는데, 이동 펌프가 필요에 따라 능동 탱크에 애드블루를 다시 채우게 된다. 연료탱크와 애드블루 탱크는 연료 필터 플랩에서 채워진다. 극저 배출가스 시스템이 장착된 차량은 연료필터 플랩 아래에 추가적인 필터 넥(Filter neck)이 장착돼 있는 것으로 구분할 수 있다.
애드블루의 어는점은 -11℃이기 대문에 애드블루 탱크 시스템이 활성화되기 위해서는 극도로 낮은 온도에서 부분적인 가열이 필요하다. 이때 능동 탱크, 계량 파이프, 계량 펌프 등은 자동으로 가열된다.
아우디의 극저 배출가스 시스템을 채용한 TDI-e엔진은 가장 까다로운 미국의 BIN 5 기준(모든 주에 효력)과 2014년 실시 예정인 유로 6 기준도 만족한다. 이것은 TDI 차량이 전 세계 어떤 환경 기준도 모두 만족시킨다는 것을 의미이다.
아우디는 새로 개발한 클린 및 그린 기술을 채용할 경우 모델명 뒤에 e를 추가하고 있다. 그러니까 TDI-e, TFSI-e가 되는 것이다. 아우디의 e모델들은 기존 엔진에 비해 연비와 배출가스가 8~10% 가량 개선된 수치를 보여주고 있다.
물론 그런 범 세계적인 과제를 충족시키면서 실 소유자들의 관심사인 주행성능과 승차감 개선에도 성공했다. 소음과 진동 부문에서의 획기적인 진보를 이룩했다는 것이다. 연비가 향상된만큼 이산화탄소 배출량이 줄고 동시에 다이내믹한 주행과 강력한 주행 성능을 갖춘 친환경 자동차라는 이미지를 정립할 수 있게 된 것이다.
Audi Techday2007를 통해 자동차 기술뿐 아니라 여타 분야의 공동노력과 더불어 운전자의 운전습관까지 통제해 연비를 저감해 배출가스를 줄이지 않는다는 점을 강조했다. 그러니까 총체적인 ‘효율성(Efficiency)’를 주장하고 있는 것이다. 지구환경을 살리면서 지속가능한 자동차생활을 위해 피할 수 없는 숙제라는 것이다.
“Green & Clean”으로 요약되는 21세기 자동차 전쟁은 이기기 위해서가 아니라 살아남기 위해 필수조건이 되어 있다.
21세기 자동차 전쟁은 “Green & Clean”으로 요약할 수 있다. 다시 말하면 이산화탄소 배출에서 가솔린에 비해 유리한 디젤엔진은 매연과 질소산화물을 저감해 좀 더 클린(Clean) 해져야 하고 반대로 가솔린 엔진은 좀 더 연비 성능을 높여 이산화탄소 배출을 줄여 그린(Green)해져야 한다는 것이다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
아우디는 ‘세계에서 가장 깨끗한 디젤’을 표방하며 미국 50개 모든 주의 배기가스 규제 기준을 충족시킬 정도로 클린이라는 측면에서 높은 기술력을 과시하고 있다. 그런 아우디가 이번에 또 다른 새로운 기록을 세웠다. 아우디는 독일 자동차전문지 아우토빌트(AutoBild)와 공동으로 지난 6월 25일 급유없이 1천650km를 주행하는 연비테스트를 실시했다. 테스트 결과 가장 우수한 차량의 평균연비는 리터당 30.1km. 이번 연비테스트는 아우디 A4 2.0 TDI(6단 매뉴얼)를 타고 스위스 바젤에서 오스트리아 빈을 왕복하는 약 1천650km를 3일에 걸쳐 무 급유상태로 달리는 것이었다. 연료탱크 용량은 65리터.
아우디 A4 2.0모델의 가솔린 탱크용량은 65리터로 리터당 25.4km 이상의 연비를 기록하면 무 급유로 완주가 가능한 것이었다. 그 결과 가장 높은 연비를 기록한 차량의 평균연비는 리터당 30.1km(평균속도는 81.4 km), 가장 낮은 차량의 평균연비는 리터당 28.6km가 나왔다. 이번 테스트에서는 에어컨을 전혀 켜지 않은 상태로 주행했으며, 11대 모두 연료탱크에 연료가 남아 있었던 것으로 확인됐다.
이는 이산화탄소 배출저감이 생존에 필수조건이 된 시대에 아주 중요한 의미를 갖는다. 연비성능이 좋다는 것은 그만큼 이산화탄소 배출이 적다는 것을 의미한다. 그래서 가솔린과 디젤의 배출가스 규제기준이 동일하게 적용되는 미국에서도 판매가 가능하게 된 것이다. 이미 2007년 독일 현지 취재를 통해 소개된 아우디의 디젤 기술에 대해 다시 한 번 짚고 넘어가자.
아우디가 Audi Techday2007을 통해 발표한 ‘세상에서 가장 깨끗한 디젤 엔진’은 ‘Green & Clean’을 충족시켜야 하는 시대적인 흐름을 잘 보여 주는 것이라고 할 수 있다. 현실적으로 연료소모를 줄여 궁극적으로 지구 환경에 친화적인 엔진은 디젤이 가장 잠재력이 크고 적어도 당분간은 전 세계적으로 디젤차의 전성기를 구가할 가능성이 크다는 것이다.
아우디의 신 개발 TDI 디젤엔진은 극저 배출가스 시스템(ultra low emission system)을 채용하고 있다. 극저 배출가스 시스템은 혁신적인 배출가스 후처리 시스템과 엔진 부분변경이 결합된 것이다. 최고 2,000 바(bar)에 이르는 연료 분사 압력을 자랑하는 직분사 시스템, 첨단 배출가스 재순환 시스템, 최적화된 터보차저 시스템 등이 아우디 TDI-e의 기술혁신의 핵심적인 내용이다. 여기에 통합 실린더 압력 제어기술을 추가해 오염물질 배출량을 획기적으로 감소시켰으며 특히 디젤 엔진의 아킬레스건인 질소산화물 배출 저감에 획기적인 진전을 이루었다고 아우디는 주장하고 있다.
디젤 엔진에서 배출되는 유해 배기가스 중 가장 문제가 되는 것은 질소산화물(Nox)과 매연이다. 그런데 이 두 가지는 서로 상반되는 관계에 있다. 즉 질소산화물의 배출을 줄이면 매연이 증가하고 그 반대로 매연을 줄이고자 하면 질소산화물이 증가한데 매연 문제는 DPF로 어느정도 해결이 되었지만 질소산화물에 대한 기술이 관건이었다.
그 질소산화물의 배출 저감에 획기적인 기술을 채용한 것이 메르세데스 벤츠의 블루텍(Bluetech)디젤 엔진이다. 기본적인 컨셉은 DeNOx 촉매에 저장된 Nox를 환원, 다시 연료중에 포함된 미량의 암모니아성분을 취출해 선택환원촉매(SCR)로 화학반응시켜 다시 질소산화물을 약 80% 저감 시킨다고 하는 것이다.
디젤엔진의 배기가스 후처리 시스템인 메르세데스의 블루텍은 현재 2세대로 진화해 있으며 1세대는 2007년 1월 1일부터 미국에서 시행된 Bin8 배기가스 규제를 클리어했다. 이는 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중 가장 큰 문제인 NOx를 저감하기 위해 채용한 기술이다. 이를 위해 새로 추가된 것은 Nox흡장환원촉매 소위 DeNOx 촉매, 그리고 SCR촉매 등 두 가지다.
기존의 블루텍이라는 명칭은 뇨소SCR이라고 하는 배기가스 중에 뇨소수 ‘AdBlue’를 뿌려 거기에서 변화된 암모니아로 NOx를 환원하는, 다시 말해 요소(Urea)를 촉매 변환장치에 주입시켜 산화질소를 질소와 수증기로 변환하는 시스템에만 사용되었다. 하지만 앞으로는 NOx 저감 기술 모두에 그 용어가 사용되게 된다.
지금 이 기술을 채용해 디젤엔진을 개발했거나 하고 있는 메이커는 폭스바겐과 BMW, 혼다 등이 있으며 이번에 아우디가 다시 한 단계 진보한 시스템을 선 보인 것이다.
주요 내용은 2개의 추가 질소산화물(NOx) 센서가 추가되었다는 것과 애드블루 탱크 시스템을 능동 탱크와 수동탱크로 나누어 운행 도중 애드블루의 축적으로 인한 문제점을 해결했다는 것이다. 뜨거운 배기가스에 분사되는 애드블루 용액의 양을 조절하고 혼합하는 것은 효율적으로 하기 위한 애드블루 계량 모듈인 셈이다.
최적량의 애드블루 분사하기 위해 애드블루는 파동으로 분사된다. 또한, 분사된 암모니아는 촉매 변환장치에서 질소산화물을 질소와 물로 바꾸는데 사용된다. 이때 질소와 물로의 변환률을 높이기 위해서는 암모니아와 배기가스가 변환기 내부로 고르게 유입돼야 한다.
다양한 센서들이 애드블루 분사, 엔진, 배기가스 후처리 시스템을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 새롭게 추가된 2개의 NOx 센서는 DPF에 앞서 질소산화물의 농도를 측정하는 한편 필요한 애드블루의 분사량을 계산하기 위해 디녹스 변환기를 지난 후의 농도를 측정하게 된다. 여기에 압력, 온도 센서가 배기가스 후처리 시스템의 작동을 모니터링 한다.
한편 수동 탱크는 여분의 애드블루를 저장하고 있는데, 이동 펌프가 필요에 따라 능동 탱크에 애드블루를 다시 채우게 된다. 연료탱크와 애드블루 탱크는 연료 필터 플랩에서 채워진다. 극저 배출가스 시스템이 장착된 차량은 연료필터 플랩 아래에 추가적인 필터 넥(Filter neck)이 장착돼 있는 것으로 구분할 수 있다.
애드블루의 어는점은 -11℃이기 대문에 애드블루 탱크 시스템이 활성화되기 위해서는 극도로 낮은 온도에서 부분적인 가열이 필요하다. 이때 능동 탱크, 계량 파이프, 계량 펌프 등은 자동으로 가열된다.
아우디의 극저 배출가스 시스템을 채용한 TDI-e엔진은 가장 까다로운 미국의 BIN 5 기준(모든 주에 효력)과 2014년 실시 예정인 유로 6 기준도 만족한다. 이것은 TDI 차량이 전 세계 어떤 환경 기준도 모두 만족시킨다는 것을 의미이다.
아우디는 새로 개발한 클린 및 그린 기술을 채용할 경우 모델명 뒤에 e를 추가하고 있다. 그러니까 TDI-e, TFSI-e가 되는 것이다. 아우디의 e모델들은 기존 엔진에 비해 연비와 배출가스가 8~10% 가량 개선된 수치를 보여주고 있다.
물론 그런 범 세계적인 과제를 충족시키면서 실 소유자들의 관심사인 주행성능과 승차감 개선에도 성공했다. 소음과 진동 부문에서의 획기적인 진보를 이룩했다는 것이다. 연비가 향상된만큼 이산화탄소 배출량이 줄고 동시에 다이내믹한 주행과 강력한 주행 성능을 갖춘 친환경 자동차라는 이미지를 정립할 수 있게 된 것이다.
Audi Techday2007를 통해 자동차 기술뿐 아니라 여타 분야의 공동노력과 더불어 운전자의 운전습관까지 통제해 연비를 저감해 배출가스를 줄이지 않는다는 점을 강조했다. 그러니까 총체적인 ‘효율성(Efficiency)’를 주장하고 있는 것이다. 지구환경을 살리면서 지속가능한 자동차생활을 위해 피할 수 없는 숙제라는 것이다.
“Green & Clean”으로 요약되는 21세기 자동차 전쟁은 이기기 위해서가 아니라 살아남기 위해 필수조건이 되어 있다.
