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메르세데스 벤츠, 4기통 모듈러 엔진이 중심이다

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2017-08-29 09:24:51

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메르세데스 벤츠 내연기관 엔진의 모듈러화가 가속화되고 있다. 메르세데스 벤츠는 이미 직렬 6기통 엔진 모듈러 엔진을 내놓았다. 최고출력 408ps, 최대토크는 500Nm에 달한다. PHEV이기 때문에 EV모드로의 주행도 가능하다. 이는 메르세데스 벤츠의 차세대 파워트레인 중 최상위급에 포지셔닝할 가능성이 있다. 이 직렬 6기통 엔진을 베이스로 PHEV시스템을 채용하면 성능을 향상시킬 수 있다. 여기에 최근에는 새로운 모듈러 엔진인 직렬 4기통 엔진이 부상하고 있다.

 

메르세데스 벤츠는 직렬 4기통 직분사 터보차저 가솔린 모듈러 엔진을 2017년 가을부터 생산한다. 지금까지와는 그 컨셉이 전혀 다른 이 엔진은 가솔린 6기통은 물론이고 디젤엔진과도 부품 공유율이 아주 높다. 메르세데스 벤츠는 이 4기통 엔진을 모듈러 엔진의 핵심으로 해 48V 전원 부품을 채용해 V형 6기통 엔진을 대체할 계획이다.

 

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메르세데스 벤츠는 인텔리전트 드라이브 트레인 솔루션(Intelligent Drivetrain Solution)’을 통해 BMW와 마찬가지로 가솔린 엔진과 디젤 엔진은 물론이고 BEV, PHEV, FCEV, 그리고 48볼트 보조 전원 시스템 등 전방위적인 부문에서의 기술 개발을 추구한다고 밝혔다. 가장 먼저 실행한 것이 V형 6기통 엔진을 직렬 6기통으로 바꾼다는 내용이었다. 그 배경에는 배출가스 저감장치를 탑재하기 위한 공간이 필요한 때문이고 더불어 전동화를 위한 레이아웃이 필요하기 때문이다. 토요타는 ‘환경 챌린지 2050’을 통해 2050년 신차의 이산화탄소 배출량을 2010년 대비 90% 줄인다는 목표를 제시한 바 있다. 수치대로라면 내연기관은 없어진다는 얘기이다. 자동차업계는 이를 전동화라는 말로 표현하고 있다.
 
일본 메이커들과는 달리 독일을 중심으로 한 유럽 메이커들은 전동화를 추구한다는 측면에서는 다르지 않지만 내연기관에 대한 비중이 조금 더 높다고 할 수 있다. 또 다른 한편으로는 ‘메르세데스 벤츠 포괄적 엔진 전략’이라는 주제를 통해 4기통부터 12기통까지 모든 내연기관 엔진을 새롭게 설계한다고 밝혔다. 새로운 엔진의 특징은 BMW가 먼저 소개했던 모듈 방식이다. 기통당 500cc의 배기량으로 4기통은 2리터, 6기통은 3리터, 8기통은 4리터, 12기통은 6리터가 된다. BMW가 500cc 실린더 하나로 모든 엔진을 소화한다. 이론상으로는 1.5리터는 3기통이지만 메르세데스 벤츠는 3기통 엔진을 개발할 계획이 당장에는 없다.
 

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BMW의 모듈러 엔진과 컨셉은 같지만 완전히 똑 같지는 않다. 메르세데스 벤츠는 기통당 정확히 500cc는 아니다. 엔진에 따라서는 보어에 약간의 차이가 있다는 것이다. 그렇지만 생산 시스템을 같다. 때문에 BMW처럼 한 공장에서 다른 기통의 엔진을 유연생산할 수 있다.

 

이 새로운 전략에는 엔진의 개발과 생산만이 아니라 파워트레인의 테스트 벤치(실내 시뮬레이션) 시책도 포함되어 있다. 이런 설비에 모두 3억 유로를 투자해 차세대 파워트레인을 연구하고 있다. 그러니까 메르세데스 벤츠가 전동화 전략을 추진해 앞으로 내연기관 엔진은 폐지한다고 하는 이야기는 옳지 않다는 것이다. 다만 그동안의 내연기관 엔진과는 기능과 개념에 차이가 있다.

 

새로 개발한 직렬 4기통 모듈러 엔진은 E클래스부터 탑재한다. 모듈러 엔진의 컨셉이 그렇듯이 이 엔진은 먼저 출시한 다른 모듈러 엔진들과 많은 비율의 부품을 공유한다는 점이 특징이다.

 

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차체와 마찬가지로 엔진도 플랫폼이 있다. MPA(Mercedes Powertrain Architecture)가 그것이다. BMW와 마찬가지로 플랫폼만 공유하는 것이 아니라 한 공장에서 유연생산을 한다. 판매 상황에 따라 잘 팔리는 엔진의 생산을 더 늘릴 수 있다. 그만큼 비용 저감효과가 크다. 그 대신 48V 시스템을 더 많이 채용했다. 동력성능과 연비성능의 향상을 위해서다.

 

앞서 언급했듯이 더 중요한 것은 직렬 6기통보다 직렬 4기통 엔진에 더 많은 비중을 둔다는 점이다. 메르세데스는 모듈러 직렬 4기통엔진을 V형 6기통 엔진을 대신하려는 목적으로 개발했다. 배기량은 줄었지만 파워와 연비성능은 오히려 향상됐다고 한다.

 

여기에서 주목을 끄는 것이 48V 시스템을 이용한 마일드 하이브리드다. 전압을 높인 만큼 전류를 줄이고 12V로 구동하는 벨트 구동 스타터 겸 알터네이터에 비해 부피를 작게 할 수 있다. 그만큼 파워가 증강됐다. 가속 페달을 발지 않으면 실린더가 작동을 중지하는 실린더 컷오프 기능도 채용한다. 가속 페달을 다시 밟으면 시동은 걸린다. 이는 발진 가속을 높이는데도 작용한다.

 

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모듈러 엔진의 이점은 BMW의 예에서도 보았듯이 3기통과 4기통, 6기통을 같은 실린더를 사용해 조립할 수 있을 뿐 아니라 가솔린과 디젤에서의 부품 공유 범위도 넓다. 때문에 4기통이든 6기통이든 직렬로 레이아웃하는 것이 오히려 규모의 경제 차원에서는 이익이라는 것이 BMW와 메르세데스 등 모듈러 엔진에 비중을 두는 업체들의 주장이다. 이는 플러그인 하이브리드 시스템 등 전동화 장비의 채용과도 관계가 있다.

 

지금도 내연기관의 발전은 계속되고 있다. 과거와 다른 점은 연료를 가리지 않고 실린더와 부품의 공유가 넓다는 것과 전동화를 위한 설계를 하고 있다는 것이다.


 

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