폭스바겐을 통해서 본 다양한 엔진 기술의 미래
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2006-06-14 08:52:29 |
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폭스바겐을 통해서 본 다양한 엔진 기술의 미래
이미 여러 차례 언급했지만 연료전지와 하이브리드차만이 차세대 환경 대응차는 아니다. 다양한 종류의 대안들이 등장해 각축을 벌이는 상황이 전개되고 있는 것이다. 이번에는 폭스바겐이 생각하는 미래의 가능성에 대해 살펴 본다.
같은 골프 GT라는 차명, 같은 170ps의 최고출력으로 가솔린과 디젤 두 가지 엔진을 탑재하고 있는 폭스바겐의 의도는 도대체 무엇일까? 그것은 말 그대로 파워 트레인, 나아가서는 연료의 다양화에 대한 폭스바겐이 추구하는 미래에의 길을 보여주는 것은 아닐까?
유럽에서는 디젤의 인기는 해를 거듭할수록 더욱 높아지고 있다. 물론 기본적으로 그것이 자동차에 있어 배출되는 이산화탄소(CO2)량의 저감에 기여하기 때문이다. 친환경 엔진으로 인식되고 있다는 얘기이다.
그렇다면 모두가 디젤로 하면 좋지 않을 것인가 하고 생각할 수도 있겠지만 꼭 그렇지는 않다. DPF를 채용하지 않은 디젤차는 유럽에서도 일부 도시에서 환경문제를 야기하고 있다. 거의 모든 메이커가 속속 DPF를 기본 품목으로 채용함으로써 문제를 해결해 가고는 있지만 그런 사정은 또 언제 어떻게 발생할지 모른다.
물론 그것만이 이유는 아니다. 폭스바겐은 일찍부터 가솔린 엔진의 진화에도 연구를 해오고 있다. FSI가 바로 그것이다. 이 가솔린 직접분사 엔진은 가솔린차의 성능 향상과 환경 부하 저감에 비약적인 발전을 가져다 주었다. BMW는 직접분사 방식을 사용하지 않다가 최근 린번 타입으로 변형해 직렬 6기통에 적용해 선 보였지만 폭스바겐은 이 부문에 대해 높은 비중을 두고 있다. 그리고 그에 대한 결과가 머지 않아 나올 것으로 보인다. 기존 가솔린 엔진 대비 연비가 30% 이상 개선된 작품을 2~3년 안에 내놓을 것으로 알려졌다.
이렇게 된다면 그동안 디젤엔진에 관한 기술 개발이 주도를 해왔던 자동차 엔진 기술 부문에서 이제는 가솔린 엔진이 새로운 전기를 맞을 것으로 보인다. 이미 여러 차례 이에 대해 언급을 했었는데 이제 그 구체적인 증거가 하나씩 나타나고 있는 것이다.
다음으로 폭스바겐이 목표로하고 있는 것은 다운 사이징, 즉 배기량 축소다. TSI가 바로 그 대표적인 상징인데 실은 그 컨셉은 골프 GTI, 그리고 제타 2.0T에 탑재되는 T-FSI로 처음으로 구체화되었다.
TSI에 관해서는 같은 최고출력 170ps의 2.3리터 V5와 연비 비교를 했는데 최고출력 200ps의 TFSI에 관해 폭스바겐은 최고출력 204ps를 발휘하는 2.8리터 V6(VR6)를 앞서는 결과를 보였다고 한다.
거기에는 고효율 터보로 6.0%, 기통수 감소(V6→직4)로 5.0% ,직분화(MPI→FSI)로 2.0%,
마찰저항 저감으로 2.5% , 연소효율에서 1.5%, 기어박스(MT→DSG)에서 3.0%의 개선 효과가 각각 나타났다는 것이다.
골프 Ⅲ의 VR6에 탑재되어 있는 2.8리터 V6(150kW)와 현재의 2리터 TFSI는 최고출력이 거의 같은 수준이다. 하지만 연비는 후자가 20% 더 좋다. 그 연비 향상이 어떻게 이루어졌는지를 보여 주는 내용이다.
특히 두드러지는 것은 터보의 혜택이다. 종래에는 연비악화의 요인으로 여겨져왔던 터보차저가 연비의 기화열로 연소온도를 내려주는 FSI는 고압축비화로 충진효율을 높이는 것이 가능하다. 따라서 터보에 의한 다운사이징을 실현한 것은 FSI 기술이 전제가 되었기 때문이라고 할 수 있다.
뿐만 아니라 TFSI의 최대토크는 270Nm의 2.8리터 V6를 웃도는 280Nm을 발휘하는 것도 주목할만하다. BMW도 소형 터보차저 두 개를 채용해 획기적인 출력 향상과 연비 개선 효과를 보여 주었다는 점을 감안할 때 앞으로 이 부문에 대해서도 더 많은 결과물이 나올 것으로 전망된다.
그렇다면 디젤의 미래는 어떻게 될 것인가? 우선 요구되는 것은 배출가스 중 질소산화물(NOx)량의 저감이다. 장차는 분명 뇨소(尿素)를 사용한 선택환원촉매가 사용되어지겠지만 공식적인 발표는 아직까지 없다.
하지만 지난 1992년 처음 진출해 이제는 미국시장에서 어느정도 주목을 끌어가고 있는 폭스바겐이 디젤차량의 판매 증대를 위해서는 피할 수 없는 것으로 보인다. 메르세데스 벤츠가 E320블루테크에 채용한 DeNOx 촉매도 그렇다. 어쨌거나 올해 안에는 이에 대한 움직임이 가시화될 것으로 보인다.
그리고 2015년경까지는 HCCI(예혼합압축착화: *글로벌오토뉴스 스페셜 이슈 난 참조)엔진이 등장할 차례다. 이것은 말하자면 가솔린과 디젤의 융합으로 미리 공기에 혼합한 연료를 자기착화시킨다고 하는 구상이다. 압축공기에 연료를 보내는 디젤에 비교하면 불완전 연소가 적어 배출가스를 대폭 클린화할 수 있다는 것이 최대의 특징이다. 여기에 천연가스를 베이스로 한 GTL과 바이오매스에서 정제한 BTL 등의 합성연료를 조합시키면 현재의 디젤과 하이브리드 등을 능가하는 압도적인 클린 엔진이 등장할 수 있게 되는 것이다.
최근의 움직임으로서는 폭스바겐 폴로의 블루모션이 데뷔한 것이 주목을 끌고 있다. 1.4TDI 유닛의 개량과 공력특성의 향상, 경량화 등으로 3.9리터로 100km를 주행할 수 있으면서 가격을 최대한 낮춘 것이 그 특징이다. 여기에는 과거 루포 3리터카가 동력성능과 실용성이 모두 낮아 판매를 늘리지 못했다고 하는 반성이 있다. 보다 낮은 가격으로 크기도 커지고 연비도 충분히 좋은 폴로 블루모션의 성공을 폭스바겐에서는 확신하고 있다.
가솔린과 디젤만이 아니다. 올 여름에는 CNG(압축천연가스) 사양의 투란 에코 퓨얼도 데뷔를 앞두고 있다. 베이스 엔진은 2.0FSI인데 최고출력은 109ps. 진동과 소음도 약간 크지만 연비는 5.8kg/100km로 독일 내에서는 같은 연료비로 약 두 배의 거리를 운행할 수 있고 또 이산화탄소의 배출량도 20% 이상 적은 것이 큰 장점이다.
유럽에서는 CNG의 보급율이 높아 독일 국내만에도 650개 이상의 충전소가 있기 때문에 실용성면에서도 불편하지 않은 상황이다. 하지만 만일의 상황에 대비해 13리터의 보조 가솔린 탱크도 탑재하고 있다. 2006년 3월의 제네바쇼에 출품된 컨셉트 A도 CNG용 TSI유닛을 탑재하고 있었는데 이는 앞으로 폭스바겐이 이쪽에도 힘을 쏟는다는 얘기라고 해석할 수 있다.
물론 하이브리드도 검토하고 있다. 1.4TDI에 전기모터와 DSG를 조합시킨 골프Ⅳ베이스의 테스트차도 공개되어 있는데 이미 선 보인 것은 출력 15kW/ 토크 80Nm 전후의 소형 모터를 사용한 마일드 하이브리드일 것으로 보인다.
그리고 궁극적인 목표점은 연료전지로 가는데 폭스바겐에서는 본격적인 보급은 2020년 이후로 내다보고 있다.
하이브리드가 토요타를 중심으로 주목을 끌고 있고 연료전지에 대한 이야기도 끊임없이 나오고 있지만 본격적인 보급에는 아직 많은 시간이 필요하고 직접분사 가솔린 엔진도 많이 사용되고 있지 않다. 또한 디젤은 합성연료에의 대응도 늦어지고 있다고 하는 현재의 상황을 고려하면 폭스바겐의 엔진 기술이 얼마나 다양화되어 있는지를 잘 알 수 있다. 당초 예정대로 연료전지차가 아직 실용화의 길이 멀다는 것을 보아도 미래는 확실한 그림을 그릴 수 없는 상황이라고 하는 것이 옳을 것이다.
처음에 언급한데로 지금은 주류인 디젤이지만 가솔린 엔진에 대한 새로운 가능성이 나오기시작하고 있다. 그 다음에 대해서는 어떻게 될지 알 수 없다는 것이다. 이는 글로벌오토뉴스를 통해 누차에 걸쳐 주장한데로 연료전지와 하이브리드가 미래의 답이라고 단언할 수 없다는 내용과 일치하는 것이라고 할 수 있다.
결국은 지금은 안개 속에서 누가 번쩍이는 신기술을 들고 나오느냐가 관건이고 그런 면에서는 많은 메이커들에게 기회가 있다고 할 수 있다. 다만 그것은 어디까지나 숙성된 기초기술을 소유하고 있을 경우에 한하겠지만.
이미 여러 차례 언급했지만 연료전지와 하이브리드차만이 차세대 환경 대응차는 아니다. 다양한 종류의 대안들이 등장해 각축을 벌이는 상황이 전개되고 있는 것이다. 이번에는 폭스바겐이 생각하는 미래의 가능성에 대해 살펴 본다.
같은 골프 GT라는 차명, 같은 170ps의 최고출력으로 가솔린과 디젤 두 가지 엔진을 탑재하고 있는 폭스바겐의 의도는 도대체 무엇일까? 그것은 말 그대로 파워 트레인, 나아가서는 연료의 다양화에 대한 폭스바겐이 추구하는 미래에의 길을 보여주는 것은 아닐까?
유럽에서는 디젤의 인기는 해를 거듭할수록 더욱 높아지고 있다. 물론 기본적으로 그것이 자동차에 있어 배출되는 이산화탄소(CO2)량의 저감에 기여하기 때문이다. 친환경 엔진으로 인식되고 있다는 얘기이다.
그렇다면 모두가 디젤로 하면 좋지 않을 것인가 하고 생각할 수도 있겠지만 꼭 그렇지는 않다. DPF를 채용하지 않은 디젤차는 유럽에서도 일부 도시에서 환경문제를 야기하고 있다. 거의 모든 메이커가 속속 DPF를 기본 품목으로 채용함으로써 문제를 해결해 가고는 있지만 그런 사정은 또 언제 어떻게 발생할지 모른다.
물론 그것만이 이유는 아니다. 폭스바겐은 일찍부터 가솔린 엔진의 진화에도 연구를 해오고 있다. FSI가 바로 그것이다. 이 가솔린 직접분사 엔진은 가솔린차의 성능 향상과 환경 부하 저감에 비약적인 발전을 가져다 주었다. BMW는 직접분사 방식을 사용하지 않다가 최근 린번 타입으로 변형해 직렬 6기통에 적용해 선 보였지만 폭스바겐은 이 부문에 대해 높은 비중을 두고 있다. 그리고 그에 대한 결과가 머지 않아 나올 것으로 보인다. 기존 가솔린 엔진 대비 연비가 30% 이상 개선된 작품을 2~3년 안에 내놓을 것으로 알려졌다.
이렇게 된다면 그동안 디젤엔진에 관한 기술 개발이 주도를 해왔던 자동차 엔진 기술 부문에서 이제는 가솔린 엔진이 새로운 전기를 맞을 것으로 보인다. 이미 여러 차례 이에 대해 언급을 했었는데 이제 그 구체적인 증거가 하나씩 나타나고 있는 것이다.
다음으로 폭스바겐이 목표로하고 있는 것은 다운 사이징, 즉 배기량 축소다. TSI가 바로 그 대표적인 상징인데 실은 그 컨셉은 골프 GTI, 그리고 제타 2.0T에 탑재되는 T-FSI로 처음으로 구체화되었다.
TSI에 관해서는 같은 최고출력 170ps의 2.3리터 V5와 연비 비교를 했는데 최고출력 200ps의 TFSI에 관해 폭스바겐은 최고출력 204ps를 발휘하는 2.8리터 V6(VR6)를 앞서는 결과를 보였다고 한다.
거기에는 고효율 터보로 6.0%, 기통수 감소(V6→직4)로 5.0% ,직분화(MPI→FSI)로 2.0%,
마찰저항 저감으로 2.5% , 연소효율에서 1.5%, 기어박스(MT→DSG)에서 3.0%의 개선 효과가 각각 나타났다는 것이다.
골프 Ⅲ의 VR6에 탑재되어 있는 2.8리터 V6(150kW)와 현재의 2리터 TFSI는 최고출력이 거의 같은 수준이다. 하지만 연비는 후자가 20% 더 좋다. 그 연비 향상이 어떻게 이루어졌는지를 보여 주는 내용이다.
특히 두드러지는 것은 터보의 혜택이다. 종래에는 연비악화의 요인으로 여겨져왔던 터보차저가 연비의 기화열로 연소온도를 내려주는 FSI는 고압축비화로 충진효율을 높이는 것이 가능하다. 따라서 터보에 의한 다운사이징을 실현한 것은 FSI 기술이 전제가 되었기 때문이라고 할 수 있다.
뿐만 아니라 TFSI의 최대토크는 270Nm의 2.8리터 V6를 웃도는 280Nm을 발휘하는 것도 주목할만하다. BMW도 소형 터보차저 두 개를 채용해 획기적인 출력 향상과 연비 개선 효과를 보여 주었다는 점을 감안할 때 앞으로 이 부문에 대해서도 더 많은 결과물이 나올 것으로 전망된다.
그렇다면 디젤의 미래는 어떻게 될 것인가? 우선 요구되는 것은 배출가스 중 질소산화물(NOx)량의 저감이다. 장차는 분명 뇨소(尿素)를 사용한 선택환원촉매가 사용되어지겠지만 공식적인 발표는 아직까지 없다.
하지만 지난 1992년 처음 진출해 이제는 미국시장에서 어느정도 주목을 끌어가고 있는 폭스바겐이 디젤차량의 판매 증대를 위해서는 피할 수 없는 것으로 보인다. 메르세데스 벤츠가 E320블루테크에 채용한 DeNOx 촉매도 그렇다. 어쨌거나 올해 안에는 이에 대한 움직임이 가시화될 것으로 보인다.
그리고 2015년경까지는 HCCI(예혼합압축착화: *글로벌오토뉴스 스페셜 이슈 난 참조)엔진이 등장할 차례다. 이것은 말하자면 가솔린과 디젤의 융합으로 미리 공기에 혼합한 연료를 자기착화시킨다고 하는 구상이다. 압축공기에 연료를 보내는 디젤에 비교하면 불완전 연소가 적어 배출가스를 대폭 클린화할 수 있다는 것이 최대의 특징이다. 여기에 천연가스를 베이스로 한 GTL과 바이오매스에서 정제한 BTL 등의 합성연료를 조합시키면 현재의 디젤과 하이브리드 등을 능가하는 압도적인 클린 엔진이 등장할 수 있게 되는 것이다.
최근의 움직임으로서는 폭스바겐 폴로의 블루모션이 데뷔한 것이 주목을 끌고 있다. 1.4TDI 유닛의 개량과 공력특성의 향상, 경량화 등으로 3.9리터로 100km를 주행할 수 있으면서 가격을 최대한 낮춘 것이 그 특징이다. 여기에는 과거 루포 3리터카가 동력성능과 실용성이 모두 낮아 판매를 늘리지 못했다고 하는 반성이 있다. 보다 낮은 가격으로 크기도 커지고 연비도 충분히 좋은 폴로 블루모션의 성공을 폭스바겐에서는 확신하고 있다.
가솔린과 디젤만이 아니다. 올 여름에는 CNG(압축천연가스) 사양의 투란 에코 퓨얼도 데뷔를 앞두고 있다. 베이스 엔진은 2.0FSI인데 최고출력은 109ps. 진동과 소음도 약간 크지만 연비는 5.8kg/100km로 독일 내에서는 같은 연료비로 약 두 배의 거리를 운행할 수 있고 또 이산화탄소의 배출량도 20% 이상 적은 것이 큰 장점이다.
유럽에서는 CNG의 보급율이 높아 독일 국내만에도 650개 이상의 충전소가 있기 때문에 실용성면에서도 불편하지 않은 상황이다. 하지만 만일의 상황에 대비해 13리터의 보조 가솔린 탱크도 탑재하고 있다. 2006년 3월의 제네바쇼에 출품된 컨셉트 A도 CNG용 TSI유닛을 탑재하고 있었는데 이는 앞으로 폭스바겐이 이쪽에도 힘을 쏟는다는 얘기라고 해석할 수 있다.
물론 하이브리드도 검토하고 있다. 1.4TDI에 전기모터와 DSG를 조합시킨 골프Ⅳ베이스의 테스트차도 공개되어 있는데 이미 선 보인 것은 출력 15kW/ 토크 80Nm 전후의 소형 모터를 사용한 마일드 하이브리드일 것으로 보인다.
그리고 궁극적인 목표점은 연료전지로 가는데 폭스바겐에서는 본격적인 보급은 2020년 이후로 내다보고 있다.
하이브리드가 토요타를 중심으로 주목을 끌고 있고 연료전지에 대한 이야기도 끊임없이 나오고 있지만 본격적인 보급에는 아직 많은 시간이 필요하고 직접분사 가솔린 엔진도 많이 사용되고 있지 않다. 또한 디젤은 합성연료에의 대응도 늦어지고 있다고 하는 현재의 상황을 고려하면 폭스바겐의 엔진 기술이 얼마나 다양화되어 있는지를 잘 알 수 있다. 당초 예정대로 연료전지차가 아직 실용화의 길이 멀다는 것을 보아도 미래는 확실한 그림을 그릴 수 없는 상황이라고 하는 것이 옳을 것이다.
처음에 언급한데로 지금은 주류인 디젤이지만 가솔린 엔진에 대한 새로운 가능성이 나오기시작하고 있다. 그 다음에 대해서는 어떻게 될지 알 수 없다는 것이다. 이는 글로벌오토뉴스를 통해 누차에 걸쳐 주장한데로 연료전지와 하이브리드가 미래의 답이라고 단언할 수 없다는 내용과 일치하는 것이라고 할 수 있다.
결국은 지금은 안개 속에서 누가 번쩍이는 신기술을 들고 나오느냐가 관건이고 그런 면에서는 많은 메이커들에게 기회가 있다고 할 수 있다. 다만 그것은 어디까지나 숙성된 기초기술을 소유하고 있을 경우에 한하겠지만.
