“다운사이징에서 라이트 사이징으로”. 2014년 7월 20일, 덴마크 코펜하겐에서 있었던 아우디 테크데이에 참석한 후의 첫 번째 칼럼의 제목이다. 아우"/> “다운사이징에서 라이트 사이징으로”. 2014년 7월 20일, 덴마크 코펜하겐에서 있었던 아우디 테크데이에 참석한 후의 첫 번째 칼럼의 제목이다. 아우"/> 다운사이징에서 라이트사이징으로 > 스페셜이슈 | 글로벌오토뉴스
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다운사이징에서 라이트사이징으로

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2016-05-16 14:54:12

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“다운사이징에서 라이트 사이징으로”. 2014년 7월 20일, 덴마크 코펜하겐에서 있었던 아우디 테크데이에 참석한 후의 첫 번째 칼럼의 제목이다. 아우디는 다운사이징(소형화)보다는 각 차량 크기에 맞는 올바른 엔진 사이즈를 선택하는 라이트사이징(rightsizing, 적정 규모화)에 주력한다는 방침을 천명했다. 6기통 및 8기통 등 대 배기량 TDI 엔진의 효율성을 높여 차체에 걸 맞는 엔진을 탑재한다는 것이다. 이들 엔진은 매우 낮은 회전수에서도 부드럽게 작동`하므로 실제 주행 상황에서 높은 효율성을 제공한다고 주장했다. 이를 기술적으로 표현하면 엔진 배기량을 낮추어 부족해진 토크를 터보차저로 보충한다고 하는 것이다. 직분사 시스템의 적용으로 다운사이징을 추구함과 동시에 타임 래그와 열 문제로 기피했던 터보차저 기술이 빛을 보게 한 중요한 터닝포인트다. 

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다운사이징이란 차체의 소형화와 경량화, 그리고 저배기량화를 의미한다. 여기에 엔진회전수를 낮추는 다운스피딩까지 최근 수년 동안 대부분의 메이커들이 앞다투어 채용해 오고 있다. 디젤과 가솔린을 가리지 않는다. 가장 대표적인 것이 이 시대 직분사 다운사이징의 선구자라고 할 수 있는 폭스바겐의 1.4TFSI엔진이다. 2.0리터 엔진이 주력이었던 골프가 이제는 1.4FSI로 바뀌었고 성능은 오히려 증강됐고 연비 성능도 비약적으로 향상됐다. 

이것을 가능하게 한 것은 연료의 분사량과 타이밍, 터보차저의 작동을 엄밀하게 제어할 수 있었기 때문이다. 터보래그라는 단점 때문에 수퍼차저를 채용하는 예도 있다. 그 결과 1.4리터의 배기량으로 기존 2.5리터에서 3리터급 자연흡기 엔진과 맞먹는 토크를 저회전에서 발생하기에 이르렀다. 이 효과를 더욱 극대화해 준 것은 DSG(DCT)다. 직분사 터보차저와 듀얼 클러치 트랜스미션이 상승효과를 내게 됐다는 얘기이다. 

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이런 다운사이징의 흐름은 독일을 비롯한 유럽 메이커들은 아주 빠른 속도로 진척을 이루었으나 한국과 일본 메이커들은 상대적으로 뒤늦게 뛰어 들었다. 한국에서는 르노삼성이 중형 세단에 1.6리터 가솔린 엔진을 탑재하며 시작되었다. 현대기아차는 2015년에야 비로소 다섯개의 심장 등의 표현을 사용하며 다운사이징의 흐름에 동참했다. 

하지만 한국시장의 사용자들은 아직까지 중형 세단에 소형 엔진이라는 공식에 익숙한 것 같지는 않다. 최근 쉐보레가 말리부에 1.5리터 가솔린 버전을 내놓았는데 초기 사전 주문 비율에서 1.5리터와 2.0리터가 5 :5  정도의 비율을 보였다는 것이 그런 성향을 대변해 준다. 무엇보다 현대기아차의 경우 2.0리터 터보차저 엔진을 준대형차에 탑재하지 않고 있는 것도 유럽 메이커들의 그것과는 괴리가 있다. 같은 플랫폼을 사용하고 변속기를 조합하는데도 문제가 없다. 출력과 토크면에서도 준대형차를 구동하는데 전혀 문제가 없다. 

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아우디가 처음부터 다운사이징 터보를 추구한 것은 아니었다. 소구경 터보와 고압축비화에 의해 저중속 토크의 향상에 힘을 쏟았으나 컴팩트카 부문을 중심으로 폭스바겐과 마찬가지로 다운사이징화를 추구하게 되었다. 

그런 한편 다운사이징 터보에 대해 부정적인 시각을 가진 메이커도 있었다. 내연기관 엔진의 가능성을 추구해 온 마쓰다는 이것과는 다른 컨셉의 스카이 액티브 기술의 개발에 공을 들였다. 스카이액티브 엔진의 포커스는 효율의 향상에 있다. 마쓰다는 엔진의 열효율을 높이는 동시에 내부 저항과 엔진 무게를 줄여 궁극적으로는 내연기관의 열효율 60%를 목표로 하고 있다.

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마쓰다의 접근은 압축비와 공연비, 연소 듀레이션, 연소 타이밍, 펌핑 로스, 기계적인 마찰 저항 의 최적화를 추구하고 있다. 이중 두드러지는 것은 압축비이다. 최근 공개된 스카이액티브 가솔린과 디젤의 압축비는 14:1이다. 이는 현재까지 나온 가솔린 중에서는 가장 높고 디젤 중에서는 가장 낮은 것이다.
  
마쓰다는 현재 미국에서 시판되고 있는 대형 크로스오버 CX-9에 새로 개발한 2.5리터 직렬 4기통 터보차저엔 스카이액티브 –G2.5T를 탑재하고 있다. 기존 3.7리터 V6 자연흡기 엔진을 대신하는 것이다. 또 스카이액티브-G로 불리는 새 2리터 가솔린은 기존의 2리터 MZR 대비 연료 소모와 CO2 배출량은 15%가 낮다. 반면 옥탄가 87 연료 기준으로 중저속 토크는 15%가 강하다. 마쓰다는 압축비를 높임으로써 열효율이 비례해 높아졌고 이와 함께 연비도 좋아졌다고 밝혔다. 반면 점화 타이밍을 늦추고 공연비를 짙게 해 높은 압축비에 따른 노킹을 줄였다고 덧붙였다.

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다운사이징이라는 개념이 등장한지 10여년이 지났고 주변 기술도 진화했다. 그러면서 등장한 개념이 라이트 사이징이다. 아우디가 가장 먼저 도입했고 이어서 포르쉐도 수평대향 엔진의 배기량을 3.0리터로 낮추면서 라이트 사이징 개념을 사용했다. 포르쉐의 변화의 핵은 911 시리즈에 탑재되는 수평대향 6기통 엔진의 배기량을 3.0리터로, 718시리즈에 탑재되는 엔진을 2.0리터 수평대향 4기통 엔진으로 바꾼 것이다. 배기량은 낮추었지만 성능은 모두 증강됐다. 그것을 포르쉐는 라이트사이징(Rightsizing)이라고 표현한다.

아우디의 9세대 A4에 탑재된 2.0리터 직렬 4기통 엔진도 라이트 사이징 컨셉에 기초한 것이다. A4에는 두 가지 2리터 터보차저 엔진을 탑재해왔다. 앞바퀴 굴림방식 모델에는 190ps, 320Nm의 2.0TFSI 0-100km/h 가속성능 7.3초 의 엔진을, 콰트로 모델에는 252ps, 370Nm의 고성능 0-100km/h 5.8초의 고성능 버전을 탑재했다. 외형상으로는 앞바퀴 굴림방식에는 기본 터보, 콰트로에는 고성능 터보로 분류된다. 

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하지만 또 다른 접근이 있다. 2015년에 발표한 비엔나 엔진 심포지움에서 아우디는 새로운 2리터 터보 엔진을 공개했다. 이 엔진은 B사이클이라고 하는 연소방식을 채용한 것으로 흡기 밸브를 빨리 닫는 앳킨슨 사이클을 채용하 터보를 탑재하면서 높은 팽창비를 실현한다. 압축비도 11.4까지 높였다. 연료공급은 직접 분사가 기본이지만 저부하에서는 포트식 분사로 해 균질연소를 꾀하고 있다. 

190마력의 2.0 TFSI 엔진의 특징은 32.6kg.m의 최대 토크가 1,450~4,400 rpm사이의 넓은 구간에서 나올 만큼 유연하다. 공인 연비도 리터당 19.9km로 좋아졌다. 새 2.0 TFSI는 흡기 타이밍을 앞당기는 한편 터빈의 부스트는 높인 게 특징이다. 엔진의 전체 무게는 140kg이다.
 
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주행시에는 저회전역에서 252ps 버전보다 응답성이 좋고 2,500rpm 이하에서는 터보차저 엔진이라고 생각되지 않는다고. 저속 저회전역에서는 자연흡기 엔진으로 작동한다는 얘기이다. 출력은 낮지만 주행시 느낌은 252ps 사양에 뒤지지 않는다는 얘기이다. 이는 ACC(어댑티브 크루즈 컨트롤) 등 자율주행 기술로 달릴 때는 특히 효과를 낼 수 있을 것이라고 한다. 

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다시 말해 시내 주행시 정체 상황에서, 저속 저부하로 달릴 때 충분한 주행성과 더불어 높은 연비 성능을 기대할 수 있다는 얘기이다. 이것은 실 주행연비가 중요해진 시대에 대응할 수 있는 기술이라고도 할 수 있다. 그만큼 다양한 사용자의 특성을 소화할 수 있다는 것이다. 

라이트 사이징의 근저에는 다운사이징이 있다. 그것은 다운사이징으로 인한 핸디캡을 고효율과 다양한 영역에서의 최적화를 통해 대응한다는 것을 의미한다. 
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