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볼보 컨셉트 트럭, 연비성능 30% 높인다

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2016-09-20 09:40:34

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볼보트럭의 2016연비왕 세계대회 연습 주행날인 2016년 9월 8일 안전관련 세미나에 이어 연비에 관련된 세미나가 있었다. 볼보트럭의 제품 전략 책임자인 Mats Franzen는 공기역학과 구름 저항, 파워트레인, 중량저감 등을 통해 목표로 하는 높은 효율성의 엔진을 개발하겠다고 밝혔다. 볼보트럭이 추구하는 엔진 기술의 개발과 개량에 대해 소개한다. 

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우리는 환경을 위해 전동화를 이야기하지만 세상은 그렇게 만만치 않다. 지금도 화석연료의 사용 비중은 더 높아지고 있다. 석탄 등 화석연료를 사용한 발전소에서 나온 전기를 사용하는 전기차는 친환경이라고 할 수 없다. 다시 말해 아직은 화석연료를 더 오래 동안 사용할 수밖에 없고 자동차회사들은 내연기관 엔진의 기술 개발과 개량에 더 많은 공을 들여야 한다는 얘기이다. 

볼보트럭은 좀 더 깨끗한 엔진, 좀 더 강력한 엔진, 좀 더 신뢰할 수 있는 엔진, 좀 더 효율성이 좋은 엔진을 모토로 하고 있다고 Mats Franzen은 밝혔다. 그는 내연기관 엔진은 그동안 근본적인 전환은 없었지만 끊임없는 개량이 진행되어 왔다고 설명했다. 

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온난화가스로 분류되는 질소산화물(NOx)는 1993년 유로1이 처음 도입됐을 때 8g/kWh를 배출했었으나 2013년부터 시행된 유로6에서는 0.5g/kWh 이하로 줄었다. 미세먼지도 유로 1에서는 0.36g/kWh를 배출했었으나 지금은 0.01g/kWh 수준까지 줄었다. 

온난화가스 중 이산화탄소, 질소산화물 외에 메탄가스는 천연가스에서 훨씬 더 많이 배출되는데도 천연가스를 청정 연료라고 호도하는 현실에서는 사실 정확한 데이터도 별무 소용이다. 더 나아가 아산화질소는 천연가스가 가솔린보다 300배 더 많이 배출한다는 사실도 무시하고 있다. 
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특히 한국은 천연가스가 전혀 생산되지 않는데도 불구하고 천연가스를 연료로 하는 전 세계 대중교통 버스를 합한 것보다 더 많은 천연가스 버스가 운행되고 있는 사실에 대해서는 아예 관심조차 없다. 

자동차회사들은 배출가스 저감을 위한 많은 노력을 함과 동시에 성능도 크게 높여왔다. 대형 트럭에 사용되는 엔진의 경우 최고출력이 750마력, 최대토크가 3,550Nm에 이를 정도로 증강됐다. 

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성능의 수치만 높아진 것이 아니라 토크와 파워 커브도 더 두터워졌다. 응답성도 비교할 수 없을 정도로 발전했다. 그런 성능을 커버하기 위해 엔진 브레이크의 성능도 높아졌으며 i시프트로 대변되는 볼보트럭의 변속기처럼 이 분야의 발전도 엄청나다. 이런 발전의 배경에는 잦은 시행착오와 예기치 않은 작동 정지 등 많은 난관들이 있었다. 

그 결과 연비 성능은 1975년 대비 40%의 개량을 이루었다. 

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여기에서 알 수 있는 것은 엔진은 유해 가스를 저감해야 하고 주행성을 높여야 하며 품질을 개선해야 하고 연료효율을 높여야 하는 복합적인 과제를 수행해야 한다는 점이다. 

그런 과제 수행을 위해 새로운 인젝터를 개발하고 터보차저 기술을 발전시켰으며 압축비에 대해서도 끊임 없이 연구를 해왔다. 물론 실린더 내부의 마찰력을 줄이고 엔진 매니지먼트 시스템에도 많은 발전이 있었다. 물론 공기역학 성능도 중요한 요소 중 하나다. 앞면에서 보면 직사각형으로 에어로 다이나믹과 관계없어 보이지만 루프 부분의 에어 디플렉터를 비롯해 아래쪽의 범퍼 스포일러, 머드 가드, 휠 아크 주변 등 공기 저항을 줄일 수 있는 요소가 많다.
 
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공기저항을 40% 줄이면 연료 소모를 8~12% 줄일 수 있다고 한다. 타이어의 구름 저항이 연비에 미치는 영향도 크다. 볼보트럭은 2020년까지 구름저항 6% 저감 목표를 설정하고 있다. 트레일러의 설계 또한 연료 소비에 영향이 크다. 공기의 흐름을 최적화하기 위한 뒷 부분의 설계에도 많은 공을 들이고 있다. 

하지만 대형트럭의 용도가 단지 짐을 수송하는 것만이 아니라 건설 현장에서도 사용되는 등 요구 조건이 많이 일반 승용차와는 큰 차이가 있다. 

이런 점을 감안해 볼보트럭은 비용과 생산성을 동시에 만족시켜왔다. 물론 적재량과 평균속도, 주행성도 비용을 저감하는 것만큼 중요하다는 사실을 전재로 하고 있다. 

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여기에 그치지 않고 더 높은 수준을 위해 볼보트럭은 연비 성능 30%의 개량을 목표로 하는 볼보 컨셉트 트럭을 발표한 바 있다. 긴 트레일러를 위해 수송효율성을 높일 목적의 프로젝트로 FH 6X2 트랙터와 3축 트레일러, 40톤의 중량을 베이스로 하고 있다. 이 컨셉트트럭을 통해 볼보트럭은 연료 소비를 줄이고 중량 저감과 유해 배기가스 저감이라는 과제를 수행하고자 한다. 

이 프로젝트는 2009년 미국에서 수퍼트럭으로 출범했으며 2011년에 본격적으로 프로젝트가 시작됐다. 미국의 에너지청에서 25%를 투자하고 스웨덴의 에너지 당국도 25%를 투자한 통합 프로젝트다. 

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이 프로젝트의 궁극적인 목표는 수송효율을 50% 향상시키는 것으로 연료 소비는 33.3%의 저감을 설정하고 있다. Mats Franzen은 공기역학과 구름 저항, 파워트레인, 중량저감 등을 통해 이 프로젝트를 성공적으로 완수하겠다는 의지를 피력했다. 획기적인 발전도 기대하고 있지만 꾸준한 개선이 동반되어야 가능하다는 점도 잊지 않았다. 
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