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혼다 엔진의 어제와 오늘

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2008-09-02 17:54:29

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혼다 엔진의 어제와 오늘

혼다의 철학의 바탕에는 ‘모노 츠쿠리(물건 만들기)’가 있다. 우리 어법과 정확하게 일치된 단어를 찾기는 쉽지 않지만 ‘장인정신을 바탕으로 하는 제조업 정신’이라고 풀이할 수 있다. 그것을 바탕으로 하는 소위 ‘혼다이즘’은 오늘날 혼다가 흔들리지 않는 기업으로 성장할 수 있게 하는 밑거름이다.
‘꿈과 이상을 추구하는데에는 현실과 모순된 것도 많고 실현 불가능하다고 생각되는 것도 많다. 하지만 그 결과는 실행해 보지 않고는 알 수 없다.’ 는 문구를 언젠가 혼다자동차가 발행하는 사보에서 읽은 적이 있다. 이 말은 오늘날 ‘엔진의 혼다’라는 명성을 얻게 한 CVCC(Compound Vortex Controlled Combustion: 복합와류제어연소)의 개발 프로젝트를 진행했던 책임자가 혼다의 창업자 혼다 쇼이치로의 정신을 표현한 것이다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)

1. CVCC

혼다의 CVCC엔진은 1972년 12월부터 미국에서 시행된 소위 ‘가솔린 엔진 금지법’이라고 불렸던 머스키법을 통과한 최초의 엔진이었다. 참고로 머스키법이란 1970년 미국에서 제정된 것으로 1975년까지 유해가스 배출량을 1971년의 1/10로 낮추어야 한다는 것이다. 당시는 ‘내연기관 금지법’이라고 할만큼 어려운 과제였으나 혼다가 1973년 2월 2일 CVCC엔진으로 세계 최초로 머스키법을 클리어했고 이로 인해 미국의 소비자들에게 혼다의 이미지는 확실하게 각인되었다. 그 엔진은 1973년 시빅에 탑재되어 출시되었고 그 누구도 할 수 없는 일을 해 낸 ‘세계의 명차’로 평가받았다.

앞서 언급한 모노츠쿠리 유전자 혼다이즘은 그렇게 출발했다. 이어서 1983년에 세계 최고의 모터스포츠인 F1레이스에서 혼다의 전용 머신이 당시 아시아의 양산 브랜드로서는 절대불가로 여겨졌던 우승을 하는 쾌거를 올리며 더욱 빛을 발했다.

그에 대해 혼다측은 자체적인 기술이 없으면 존재가치가 없다는 슬로건 아래 혼다만의 개성, 독자성을 확립하지 않으면 안된다는 원칙을 세우게 된다. 새로운 기술 개발에 더 많은 힘을 쏟고 첨단기술을 실현해야 한다는 것이었다. 그렇게 해서 혼다가 주장하는 ‘만드는 기쁨, 파는 기쁨. 사는 기쁨’이라는 명제를 만족시키고자 했다.

다 슬로건의 바탕에는 기본적으로 성능을 손상시키지 않으면서 연비효율이 높아야 하고 동시에 21세기 지구촌 최대의 과제인 환경문제도 해결해야 한다는 의미가 깔려 있다.

2. VTEC

그런 혼다의 기술력은 1988년 선 보인 VTEC 시스템을 통해 한 단계 발전한다. 동시에 VTEC로 인해 혼다는 ‘엔진의 혼다’라는 별명이 결코 과장된 것이 아니라는 점을 입증해 보였다. VTEC(Variable valve Timing & lift Electronic Controle)는 가변밸브타이밍 전자식컨트롤 시스템이다. 엔진은 엔진회전수에 따라 힘의 차이가 생긴다. 이것은 역학적인 현상으로 이 법칙을 어길 수 없다.

그러나 어떤 회전에서나 균일한 힘을 낼 수 있게 한 것이 바로 VTEC 기술이다. 따라서 도시형이나 고속형, 또 저회전이나 고회전에서의 토크의 책정 등이라는 말이 필요가 없다. 어느 상황에서나 원하는 파워를 원하는 만큼 이용할 수 있다.

좀 더 쉽게 설명하자면 그때까지의 엔진은 시내주행이든 고속도로 주행이든 똑 같은 파워가 필요하지 않는데도 불구하고 같은 파워를 내고 달려야만 했다. 그런데 V-TEC엔진은 주행 상황에 따라 다양한 파워를 낼 수 있게 한 것이다. 이 엔진을 탑재한 시빅 SiR버전이 1987년 등장했으며 국내에는 어코드 3.0 V6를 통해 처음 소개되었다. 이 엔진은 리터당 100마력에 이르는 것으로도 유명하다.

3. i-VTEC

그리고 거기에 VTC(Variable Valve TimingContrloe)를 추가한 것이 i-VTEC으로 혼다 CR-V 2.4i-VTEC, 시빅 2.0i-VTEC을 통해 한국시장에 선보였었다. I는 Intelligent 의 약자 .이는 BMW의 더블 VANOS와 유사한 기술이다. 주행상황에 가장 적합하도록 밸브의 작동 타이밍까지 미세하게 조절해 준다. 이로 인해 중저속에서의 연료소모는 줄여주고 그 회전에서는 최적의 효율을 발휘하게 된다.

i-VTEC엔진의 포인트는 엔진의 저부하시에도 흡입밸브를 컨트롤해 스로틀 밸브를 크게 여는 것을 가능하게 해 펌핑 로스를 최대 16% 저감한 것이다. 다시 말하면 흡기 밸브를 닫는 타이밍의 세밀한 제어로 효율 향상을 꾀한다는 것이다. 이에 따라 연비 ,출력, 토크가 모두 10% 가까이씩 증강되었다. 연비가 향상되었다는 것은 그만큼 배출가스가 줄었다는 것을 의미한다.

4. i-DTEC

다음으로 주목을 끄는 것이 2009년부터 미국에서 시행되는 Tier2 Bin5라는 세계에서 가장 엄격한 배출가스 규제 기준을 충족할 수 있는 i-DTEC 다. 이 엔진은 촉매 내부에서 생성되는 뇨소에 의한 환원반응을 이용해 질소산화물을 질소로 전화한다고 한다. 내부에서 뇨소를 생성하는 촉매의 개발이 포인트로 이로 인해 경량이면서 컴팩트한 정화시스템을 완성했다는 것.

유럽 메이커들과 달리 별도의 뇨소수 탱크를 설치하지 않는다는 점이 포인트다. 때문에 뇨소수 보충을 위해 정비공장에 주기적으로 가지 않아도 된다.

미국의 규제에서는 OBD(On Board Diagnosis)로 상시 정확하게 배출가스를 감시해야 하는데 미국에서 판매되고 있는 경유의 세탄가로 인해 해결해야 할 문제는 남아있지만 클린 디젤 개발을 위한 큰 진전을 이룩한 것은 분명하다고 평가 받고 있다.

얼마 전까지만해도 세계에서 가장 엄격한 캘리포니아주의 규제를 클리어하는 디젤엔진의 개발은 불가능하다고 했다. 그것은 1970년대 초 머스키법 때와 비슷하다. 그 머스키법을 세계 최초로 클리어한 혼다가 다시 TIERⅡ BIN5에 도전하고 있는 것이다. 이 분야에서는 이미 독일 메이커들의 디젤엔진의 경우 2009년부터 하이브리드카와 함께 친환경엔진으로 분류되어 세금을 면제 받을 수 있게 되어 있다. 혼다의 엔진도 출시를 결정하면 같은 조건이 될 것으로 보인다.

5. 3Stage i-VTEC+IMA

혼다가 가장 중요하게 생각하고 있는 부분은 코스트이다. 코스트를 낮춰 소비자가 쉽게 접근할 수 있어야 비로써 하이브리드의 대중화가 실현된다는 생각이다. 혼다가 개발 중인 인사이트 후속 소형 하이브리드에 개선된 IMA(Integrated Motor Assist) 시스템이 채용된다. 일본의 니케이 신문은 혼다의 새 IMA가 현재 시빅 하이브리드에 쓰이고 있는 시스템 보다 원가를 절반으로 줄였다고 보도했다. IMA의 복잡한 시스템을 최대한 단순화 하고 제조 공정을 줄여 원가를 반으로 떨어트렸다는 것이다.

신형 시빅의 등장에 앞서 발표된 하이브리드 시스템은 종래의 것과 비교해 시스템 출력이 약 20% 높아진 1.8리터 엔진 클래스의 주행성을 실현하고 또 연비는 5% 이상 행상되었으며 나아가 시스템의 크기는 5% 가량 소형화되었다고 한다. 실제 주행장면에서 기존 모델과의 큰 차이점은 엔진을 휴지해 모터만으로 가동시켜 저속 크루징을 하게 되었다는 것이다.

좀 더 자세하게 살펴 보면 우선 조합된 1,339cc의 i-VTEC엔진이 저회전, 고회전, 기통 휴지의 3단계로 밸브 제어를 하는 3스테이지로 되었다. 종래의 것은 회전, 휴지의 2스테이지였다. 또한 기통 휴지에서는 4기통 모두의 연소를 휴지해 실린더 내를 밀폐한다. 이 밀폐하는 것이 포인트로 이에 따라 흡배기에 의해 생기는 펌핑로스가 저감된다. 그 결과 감속 에너지의 회생량을 종래 모델에 비해 약 10% 향상시킬 수 있다고 한다.

6. FCX Stack

혼다는 지난 7월 일본에서 열린 G8정상회담을 통해 상용화되는 수소연료전지자전기자동차 FCX Clarity를 공개했다. 연료전지차 전용으로 디자인된 혼다 FCX 클래러티 (FCX Clarity)는 혼다 V 플로우(Flow) 연료전지 스택(stack)을 동력으로 한다. 연료전지차는 수소를 에너지로 스택을 통해 산소와 화학반응을 통해 전기를 생산하고 그 전기로 주행하는 전기자동차다.

아직은 수소연료전지차를 운행할 수 있는 사회적 인프라가 거의 전무한 상태라는 점과 수소를 생산하는 과정(Well to tank)에서 많은 양의 이산화탄소를 발생한다는 난점에 부딛혀 있다. 때문에 완전 무공해 에너지라고는 할 수 없지만 Tank to Tire(자동차 안에서) 차원에서는 완전 무공해를 추구하지 않을 수밖에 없는 시대적인 상황에 누가 더 먼저 실용화를 앞 당기느냐의 싸움이 진행되고 있다.

혼다의 V 플로우(Flow) 연료전지 스택(stack)은 100kW의 출력(기존의 FC Stack-86kW)으로 운행능력을 혁신적으로 강화시켰을 뿐 아니라, 영하 30°C의 낮은 온도에서도 운행할 수 있다. 또한 초경량, 콤팩트한 디자인의 연료전지 스택 (Stack)을 차체 중심에 배치했으며, 편리한 승차를 위한 저중심 세단 설계와 넓은 내부 공간이 확보됐다. 운행 범위를 기존 모델보다30% 이상 향상 시키고 최대 주행거리도 620km까지 확대되었다. 또한 일본형 모델은 앞뒤 좌석 모두 기후 컨트롤이 가능한 좌석(climate-controlled seats)으로 설치되어 있다.

혼다는 동 연료전지차를 제한된 수의 캘리포니아주 소비자들에게 리스 형식으로 판매할 예정이다. 딜러망을 통해 일반 소비자들에게 제공하며, 수리비 및 보험료를 포함하여 월 600달러의 리스료를 3년간 받을 예정이며 4도어 세단인 FCX Clatiry는 리튬이온 전지를 장착하고 있으며 수소 1회 충전으로 270마일 주행이 가능하다.

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