글로벌오토뉴스

상단배너
  • 검색
  • 시승기검색

마쓰다, 업사이징 1.8리터 디젤로 NOx 줄였다

페이지 정보

글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2018-09-07 21:32:35

본문

마쓰다가 HCCI(예혼합압축착화엔진)의 실용화 선언에 이어 디젤 엔진에서도 독창적인 기술을 개발해 주목을 끌고 있다. 마쓰다는 소형 SUV CX-3에 탑재되는 엔진의 배기량을 1.5리터에서 1.8리터로 늘렸다. 질소산화물 저감을 위한 것이다. 다운사이징이 대세인 시대에 마쓰다는 업사이징(Upsizing)을 통해 문제를 해결하고 있다. 미국시장에서는 2.0리터 가솔린이 기본이지만 일본에서는 디젤버전만 판매하고 있는 CX-3는 2015년 출시된 마쓰다의 첫 번째 소형 SUV로 유럽시장 B세그먼트에 해당하며 태국에서도 생산되고 있다. 

 

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

 

현대자동차가 그랜저와 쏘나타, i30, 맥스크루즈의 디젤 버전의 생산 중단을 선언했다. 해외에서는 토요타가 유럽시장에서 디젤차 판매를 중단했다. 닛산자동차도 디젤차 개발을 중단하기로 했다고 밝혔다. 지금 독일에서는 디젤차의 도심 진입을 금지하는 규제를 검토하고 있다. 2018년 상반기 독일의 디젤차 점유율은 전년 동기 대비 20% 감소한 32%로 크게 줄었다. 디젤차의 절체절명의 위기이다.

 

가솔린차도 예외가 아니다. 폭스바겐이 골프 GTI를 단종했고 BMW는 M3의 생산을 중단했다. 차기형 모델에 새로운 엔진을 탑재할 때까지이지만 이들 브랜드의 상징적인 모델이라는 점에서 시사하는 바가 크다.

 

물론 그 배경에는 규제가 있다. 유럽에서는 2017년부터 RDE(Real Driving Emission), 즉 실주행 배기가스 규제 1단계가 시행되고 있다. 질소산화물 배출량을 168g/km 이하로 낮춰야 한다. 2020년부터는 120g/km로 더 강화된다.

 

d27f222eccae90945254b91336842d2a_1536323 

대부분의 자동차회사들은 달성하기 불가능한 수치라고 했다. 그런데 보쉬가 새로운 기술로 기준치의 1/10 수준의 질소산화물을 배출하는데 성공했다고 밝혔다. 보쉬가 새로 개발한 기술을 채용한 실험 차량은 RDE 기준 질소산화물 배출량이 13mg/km에 불과하다. 디젤 엔진에 불리한 도심 주행에서도 40mg/km에 불과해 2020년 배출가스 규제 기준을 충족할 수 있다고 한다.

 

디젤 엔진의 배기가스 저감을 위한 후처리 기술로는 크게 DPF(매연저감장치)와 SCR(Selective Catalytic Reduction; 선택환원촉매) 및 LNT(Lean NOx Trap; 희박질소촉매) 등 질소산화물 저감장치가 있다. 최근에는 DOC(산화촉매)와 DPF, SCR을 일체화한 SCR 필터 시스템이 채용되고 있는 추세다.

 

배기가스 후처리 장치 인 요소 SCR은 고가 장비이다. 하지만 규제 충족을 위해서는 대형화해야 하고 그만큼 비용압박이 커질 수밖에 없다. 엔진만으로 보면 같은 등급일 경우 디젤이 가솔린보다 두 배 가까이 비싸다. 그것을 감당하지 못하면 디젤차를 포기해야 한다. 토요타는 그 비용이 하이브리드가 우위에 있다는 입장이다.

 

d27f222eccae90945254b91336842d2a_1536323 

그런 가운데 마쓰다가 개발한 1.8리터 디젤 엔진이 주목을 끌고 있다. 이 엔진은 SUV인 CX-3에 탑재된 1.5리터의 배기량을 늘린 것이다. 다운사이징이 아니라 업사이징(Upsizing)이다. 요소 SCR을 대형화하지 않고 배기량을 늘려 질소산화물의 배출을 줄인다는 것이 포인트다.

 

마쓰다는 배기량을 늘려 질소산화물을 줄이는 것은 배기가스를 흡기측으로 되돌리는 EGR(배기가스 재순환장치)을 전 역에서 사용하기 때문이라고 설명하고 있다. EGR로 배기가스를 순환시키면 연소 온도가 내려가고 그만큼 질소산화물이 줄어든다. 그런데 EGR로 배기가스를 흡기측으로 되돌려 보내면 흡입 공기량이 그만큼 줄어 토크가 하락한다. 질소산화물이 어느정도 줄어 들면 토크가 내려가게 되어 성능에 문제가 생긴다고 한다.

 

마쓰다는 그런 점에 착안해 상대적으로 저부하역을 사용하면서 충분한 토크를 발생시킬 수 있다고 설명한다. 배기량을 늘리면 그만큼 연비 성능이 저하되는 점에 대해서는 각 부품의 경량화를 통해 해결했다고 한다. 가벼워지면 당연히 마찰손실이 줄어든다. 그만큼 엔진의 응답성도 높아진다. 기술적으로 구체적인 설명은 아직 알 수 없으나 여전히 내연기관에 대한 연구가 계속되고 있다는 점에서 그 의미를 찾을 수 있을 것으로 보인다.

 

기술적인 문제이면서 비용에도 관련되어 있는 배기가스 후처리 장치는 내연기관이 존재하는 한 채용하지 않을 수 없다. 그것을 해소하기 위해 메르세데스 벤츠와 BMW, 폭스바겐 그룹 등은 모듈화로 대응하고 있다. 부품 공유화율을 극대화해 비용을 절감하고 그만큼을 배기가스 후처리 장치의 채용에 사용한다는 사고방식이다.

  • 페이스북으로 보내기
  • 트위터로 보내기
  • 구글플러스로 보내기
하단배너