현대자동차 직분사 엔진 2.4 GDI의 의미와 과제
페이지 정보
글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
|
승인 2009-11-20 12:08:35 |
본문
최근 현대자동차가 2.4리터 직접분사방식 엔진을 출시했다. 동급 최고의 성능을 표방하는 현대자동차의 2.4리터 GDI는 컨티넨탈과 공동으로 개발한 헤드 유닛을 사용하고 있다. 시대적인 트렌드에 맞게 성능과 연비를 모두 고려한 엔진이다. 현대자동차는 세타 GDi 엔진’은 고성능, 저연비, 친환경성을 만족시키는 2.4리터급 차세대 가솔린 엔진으로, 현대ㆍ기아차는 중형 승용차 및 SUV의 경쟁력 확보를 위한 고출력 엔진 개발과 고유가 시대를 대비한 연비 개선이라는 과제에 효과적으로 대응하기 위해 ‘세타 GDI 엔진’ 개발을 서둘러 왔다고 밝혔다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
직분 엔진의 시작은 일본의 미쓰비시와 토요타였다. 1990년 중반 우리나라차에도 채용되었던 린 번 엔진과 직접분사방식 엔진은 일본 메이커가 먼저 시작했던 것이다. 미쓰비시가 원천기술을 갖고 있는 일본의 직분사 엔진이 추구한 것은 연비 성능의 향상이 우선이었다. 린 번이 그랬듯이 일본 메이커의 직분 엔진은 당시에는 주목을 끌지 못했다.
직접 분사 엔진과 기존 가솔린 엔진과의 가장 큰 차이는 연료 분사방식이다. 공기와 연료를 혼합해 연소실로 보내는 것이 아니라 공기를 따로 주입하고 연료분사 노즐을 통해 휘발유를 초고압으로 분사한다. 또한 TDI 디젤 엔진처럼 커먼레일을 통해 연료를 압축시켜 분사시키기 때문에 출력과 연비가 크게 좋아진다. 흡기포트와 고압스월인젝터, 연소실의 모양도 기존 가솔린과 다르기는 하지만 그것은 소프트웨어 측면의 문제이다. 압축비가 높다는 점도 특징이다. 다만 연료의 사용시 옥탄가가 높은 것을 사용해야 한다. 그렇지 않을 경우 인젝터의 내구성에 문제가 생기거나 노킹이 발생할 가능성이 크다..
직접분사 엔진은 2000년 폭스바겐이 루포에 1.4리터 FSI(Fue Stratified Injection)엔진을 탑재해 출시하면서부터 새로운 전기를 맞았다. 같은 기술이지만 추구하는 방향성의 차이에 따라 시장에서 받아 들여지는 것이 달랐다.
그 FSI가 본격적으로 주목을 끌기 시작한 것은 2004년 아우디가 A3스포츠백에 2.0 TFSI를 탑재하면서부터였다. 타임래그 문제로 가솔린엔진과는 궁합이 맞지 않았던 터보차저와 상성이 좋다는 것을 입증한 것이다. 2.0리터의 배기량으로 200ps/5,100rpm의 최고출력과 280Nm/1,800rpm의 최대토크를 발휘했다. 이 수치 중에서도 1,800rpm이라고 하는 낮은 회전수에서 최대토크를 발휘한다는 대목에 주목할 필요가 있다. 실용 영역에서의 가속감을 높이 평가하는 유럽 소비자들은 당연히 큰 관심을 보였다. 뿐만 아니라 EU연비기준 13km/리터라고 하는 연비도 큰 반향을 일으켰다.
아우디의 직분 엔진은 현재 크게 세 가지로 나뉜다. 타이밍 벨트로 캠샤프트를 구동하는 종래형 엔진과 연장선상에 있는 것과 캠 구동방식을 체인으로 바꾸고 밸런서샤프트의 레이아웃과 크랭크샤프트의 디자인 등 기본적인 구조부터 변경한 것, 그리고 이 엔진을 베이스로 배기측에 밸브리프트기구를 채용한 고성능 버전 등이 그것이다.
오늘날은 거의 모든 메이커들이 직분엔진을 탑재하고 있으며 배기량의 다운사이징이라는 시대적 과제와 맞물려 빠른 속도로 발전을 거듭하고 있다.
현대자동차가 2006년부터 약 46개월의 연구 기간 및 약 1700억 원의 연구비를 투입한 ‘세타 GDi 엔진’은 쏘나타, 로체 등 중형차에 적용되고 있는 2.4리터급 가솔린 엔진을 대체할 새로운 엔진으로, 현대ㆍ기아차는 2010년 상반기 쏘나타 2.4리터 가솔린 모델을 시작으로 이 엔진을 양산차에 적용된다.
현대ㆍ기아차 관계자는 세타 GDi 엔진은 최고 출력 201마력/6,300rpm, 최대 토크 25.5kgf.m/4,250rpm 으로 경쟁사 동급 GDi 엔진을 압도한다고 밝혔다. 하지만 이미 트윈터보차저 시스템까지 폭 넓게 적용하고 있는 독일 메이커들의 성능에 비하면 아직은 거리가 있다. 최대토크가 발생하는 엔진 회전수도 크게 높다. 자연흡기 엔진과 터보차저 엔진을 직접 비교할 수는 없지만 일반 엔드 유저들에게는 그런 기술적인 문제보다는 실제 사용시의 메리트라는 점에서의 이야기이다. 플랫 토크시대라고는 하지만 핸디캡인 것은 분명하다. 압축비는 11.3 :1으로 알려졌다.
2008년 디젤 R 엔진을 비롯해 이번의 GDi엔진 등의 개발로 현대자동차는 나름대로 자신감을 보여 주고 있다. 하지만 터보차저 시스템의 적용으로 성능을 끌어 올려야 하며 저 배기량 엔진에도 적용 폭을 확대해 가야 하는 등 넘어야 할 단계는 아직 많다. 이미 많은 메이커들이 직분엔진의 사용폭을 넓혀가고 있다. 기술적으로도 많은 진보를 이룬 상태다.
글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
직분 엔진의 시작은 일본의 미쓰비시와 토요타였다. 1990년 중반 우리나라차에도 채용되었던 린 번 엔진과 직접분사방식 엔진은 일본 메이커가 먼저 시작했던 것이다. 미쓰비시가 원천기술을 갖고 있는 일본의 직분사 엔진이 추구한 것은 연비 성능의 향상이 우선이었다. 린 번이 그랬듯이 일본 메이커의 직분 엔진은 당시에는 주목을 끌지 못했다.
직접 분사 엔진과 기존 가솔린 엔진과의 가장 큰 차이는 연료 분사방식이다. 공기와 연료를 혼합해 연소실로 보내는 것이 아니라 공기를 따로 주입하고 연료분사 노즐을 통해 휘발유를 초고압으로 분사한다. 또한 TDI 디젤 엔진처럼 커먼레일을 통해 연료를 압축시켜 분사시키기 때문에 출력과 연비가 크게 좋아진다. 흡기포트와 고압스월인젝터, 연소실의 모양도 기존 가솔린과 다르기는 하지만 그것은 소프트웨어 측면의 문제이다. 압축비가 높다는 점도 특징이다. 다만 연료의 사용시 옥탄가가 높은 것을 사용해야 한다. 그렇지 않을 경우 인젝터의 내구성에 문제가 생기거나 노킹이 발생할 가능성이 크다..
직접분사 엔진은 2000년 폭스바겐이 루포에 1.4리터 FSI(Fue Stratified Injection)엔진을 탑재해 출시하면서부터 새로운 전기를 맞았다. 같은 기술이지만 추구하는 방향성의 차이에 따라 시장에서 받아 들여지는 것이 달랐다.
그 FSI가 본격적으로 주목을 끌기 시작한 것은 2004년 아우디가 A3스포츠백에 2.0 TFSI를 탑재하면서부터였다. 타임래그 문제로 가솔린엔진과는 궁합이 맞지 않았던 터보차저와 상성이 좋다는 것을 입증한 것이다. 2.0리터의 배기량으로 200ps/5,100rpm의 최고출력과 280Nm/1,800rpm의 최대토크를 발휘했다. 이 수치 중에서도 1,800rpm이라고 하는 낮은 회전수에서 최대토크를 발휘한다는 대목에 주목할 필요가 있다. 실용 영역에서의 가속감을 높이 평가하는 유럽 소비자들은 당연히 큰 관심을 보였다. 뿐만 아니라 EU연비기준 13km/리터라고 하는 연비도 큰 반향을 일으켰다.
아우디의 직분 엔진은 현재 크게 세 가지로 나뉜다. 타이밍 벨트로 캠샤프트를 구동하는 종래형 엔진과 연장선상에 있는 것과 캠 구동방식을 체인으로 바꾸고 밸런서샤프트의 레이아웃과 크랭크샤프트의 디자인 등 기본적인 구조부터 변경한 것, 그리고 이 엔진을 베이스로 배기측에 밸브리프트기구를 채용한 고성능 버전 등이 그것이다.
오늘날은 거의 모든 메이커들이 직분엔진을 탑재하고 있으며 배기량의 다운사이징이라는 시대적 과제와 맞물려 빠른 속도로 발전을 거듭하고 있다.
현대자동차가 2006년부터 약 46개월의 연구 기간 및 약 1700억 원의 연구비를 투입한 ‘세타 GDi 엔진’은 쏘나타, 로체 등 중형차에 적용되고 있는 2.4리터급 가솔린 엔진을 대체할 새로운 엔진으로, 현대ㆍ기아차는 2010년 상반기 쏘나타 2.4리터 가솔린 모델을 시작으로 이 엔진을 양산차에 적용된다.
현대ㆍ기아차 관계자는 세타 GDi 엔진은 최고 출력 201마력/6,300rpm, 최대 토크 25.5kgf.m/4,250rpm 으로 경쟁사 동급 GDi 엔진을 압도한다고 밝혔다. 하지만 이미 트윈터보차저 시스템까지 폭 넓게 적용하고 있는 독일 메이커들의 성능에 비하면 아직은 거리가 있다. 최대토크가 발생하는 엔진 회전수도 크게 높다. 자연흡기 엔진과 터보차저 엔진을 직접 비교할 수는 없지만 일반 엔드 유저들에게는 그런 기술적인 문제보다는 실제 사용시의 메리트라는 점에서의 이야기이다. 플랫 토크시대라고는 하지만 핸디캡인 것은 분명하다. 압축비는 11.3 :1으로 알려졌다.
2008년 디젤 R 엔진을 비롯해 이번의 GDi엔진 등의 개발로 현대자동차는 나름대로 자신감을 보여 주고 있다. 하지만 터보차저 시스템의 적용으로 성능을 끌어 올려야 하며 저 배기량 엔진에도 적용 폭을 확대해 가야 하는 등 넘어야 할 단계는 아직 많다. 이미 많은 메이커들이 직분엔진의 사용폭을 넓혀가고 있다. 기술적으로도 많은 진보를 이룬 상태다.
