승용차의 12기통 엔진, 최고급 세단의 꼭지점

럭셔리를 표방하는 수많은 승용차가 있지만 12기통 엔진 모델은 그 사치스러움이 남다르다. 12기통 엔진을 얹은 승용차는 손으로 꼽을 정도기 때문에 희소성 또한 높다. 그래서 12기통이 상징하는 화려함은 단순한 편의 장비로는 따라올 수 없는 것이다. 현재 12기통 엔진의 승용차는 거의 독일 메이커만의 전유물이라 할 수 있고 롤스로이스와 벤틀리도 BMW와 폭스바겐의 도움을 받아 최신 유닛을 선보이고 있다.

12기통 엔진의 승용차는 특별하다. 특별한 이유는 우선 모델의 숫자 자체가 적을 뿐 아니라 개발하기도 쉽지 않기 때문이다. 여기서 개발은 엔진을 만드는 기술 뿐 아니라 볼륨이 적고 쓰임새가 많지 않은 12기통 엔진을 내놓을 수 있는 여유와 브랜드 인지도도 포함된다. 대중 브랜드도 12기통 엔진을 만들 수야 있겠지만 양산하기는 어렵다. 어느 정도는 럭셔리 브랜드로서의 입지가 필요한 게 사실이다.

단순히 성능으로만 본다면 V10 또는 V8으로도 충분하다. 하지만 12기통은 숫자가 주는 위압감이 있고 그 상징성에서 확실하게 차별화 된다. 그래서 12기통 엔진을 얹은 차는 항상 주목을 받고 유행에도 민감하지 않다. 모델 체인지도 늦은 편이어서 30년이 넘은 BMW의 V12는 이제 3세대에 해당된다.

재규어는 1972년 5.3리터 V12 엔진의 XJ12와 1975년의 XJ-S를 내놓은바 있고 1993년에는 6리터 사양의 V12 엔진을 운영했지만 곧 단종 했다. 토요타는 1997년 센츄리에 DOHC 방식의 5리터 V12(1GZ-FE)를 선보였고 이는 아직까지도 유일한 일본제 12기통 엔진으로 남아있다.

현대적인 승용 12기통 엔진의 시작은 1987년에 나온 BMW의 V12이다. 750il에 첫 선을 보인 5리터 V12는 승용차로서는 처음 올라가는 12기통 엔진이었다. 럭셔리카 시장에서 벤츠 보다 후발 주자였던 BMW는 이 V12 엔진을 내놓으면서 위상이 크게 높아졌다. 당시만 해도 12기통 엔진은 페라리와 람보르기니 등 몇몇 수퍼카에만 국한된 것이었기 때문에 승용차에 V12 엔진을 얹는다는 것은 쉽게 생각할 수 없는 일이었다.

BMW의 첫 V12 엔진은 SOHC 방식에 5리터의 배기량으로 300마력의 출력을 발휘했다. 비슷한 시기의 포르쉐 911이 250마력 내외였으니 승용차로서는 넘치는 힘으로 평가받았다. BMW에 자극받은 메르세데스는 얼마 지나지 않아 DOHC 방식의 V12 엔진을 600SEL에 얹어 BMW에 응수했다. BMW도 V12 엔진의 배기량을 5.4리터로 늘린 326마력 버전을 750il과 850에 얹었다.

두 회사의 V12 경쟁은 90년대 중반 이후로는 소강 상태였다. BMW는 V12 엔진의 850을 단종 했고 벤츠도 400마력 이상의 업그레이드를 진행하지 않았다. 그러다 BMW와 폭스바겐이 차례로 12기통 엔진을 내놓고 벤츠가 트윈 터보를 도입하면서 새로운 국면을 맞았다.

이때부터 승용 12기통 엔진은 완전히 독일 메이커의 전유물로 변했고 현재까지도 그대로 진행되고 있다. 과거와 다른 것은 터보가 접목되면서 BMW도 본격적으로 출력이 높아진 것이다. BMW는 메르세데스와 비교 시 출력 면에서 우위를 점하고 있었지만 V12만은 자연흡기의 한계 때문에 한수 접고 있었다. 하지만 진보적인 트윈 터보 시스템에 힘입어 V12의 출력도 어깨를 나란히 하고 있다. 아우디는 Q7과 R8에서 예고된 것처럼 업계 처음으로 12기통 디젤을 선보일 태세이다.

아우디

아우디는 Q7과 R8에게 V12 TDI를 올리면서 사상 최강의 디젤 엔진을 예고하고 있다. V12 TDI가 올라간 Q7이나 R8은 그 시도 자체가 대단한 것이어서 공개 당시 큰 화제를 불러일으킨바 있다. 현재는 차기 뉴 A8에 V12 TDI 엔진이 올라간다는 소문도 나오고 있다.

V12 TDI의 출력은 500마력, 최대 토크는 1,750~,3000 rpm의 넓은 구간에서 102.0kg.m으로 발휘한다. 이 엔진이 올라간 R8은 0→100km/h 가속을 4.2초 만에 끝내고 최고 속도는 300km/h를 넘어선다. 반면 연비는 미국 기준으로 11.9km/L에 달한다. 부피가 큰 V12 디젤 엔진 때문에 발생하는 단점은 트렁크 공간이 좁아지고 중량이 약 100kg 정도 늘어난다는 것.

V12 TDI는 르망 24시를 석권했던 R10 TDI의 기술이 대거 채용됐다. 뱅크각은 60도를 채택했으며 대부분의 부품을 흑연 합금으로 제작해 일반 주철 보다 무게를 15% 줄였다. 엔진의 전장도 684mm로 컴팩트하다. 커먼레일의 최대 분사 압력은 2천 바에 달하며 체인으로 구동되는 고압 펌프와 맞물린다. 또 1회전당 5번의 연료를 분사하는 피에조 인젝터가 엔진의 효율을 더욱 높여준다.

2개의 터보는 V 뱅크 사이에 위치해 있으며 엔진의 회전수에 따라 지오메트리가 달라진다. 트윈 터보의 최대 부스트는 1.6바에 달한다. 변속기는 V12 TDI의 최대 토크에 맞게 특별히 설계된 6단 팁트로닉이 기본이다.

BMW

최근 BMW의 행보에서 예고됐듯이 신형 V12 엔진 역시 자연흡기에 트윈 터보로 형식이 바뀌었다. 신형 V12는 최신의 터보 시스템이 적용되면서 출력 면에서도 벤츠 S600을 능가하고 최대 토크의 발생 시점은 디젤 수준으로 낮췄다.

기본적으로 신형 6리터 V12 엔진에는 750i의 V8 엔진과 동일한 트윈 터보 시스템이 적용된다. 출력은 544마력/5,250 rpm, 76.5kg.m의 최대 토크는 단 1,500rpm의 낮은 회전수에서 발생하고 5천 rpm까지 고르게 발휘된다. 배기가스 기준은 유로 5와 미국의 ULEV II를 만족한다.

이 엔진이 올라간 760i의 0→100km/h 가속 시간은 4.6초에 불과하지만 연비는 7.74km/L로 출력이 100마력 낮은 구형 보다 4.5%나 좋다. 변속기도 ZF의 신형 8단 자동이 첫 선을 보인다. 기어가 2개 늘어났지만 신형 8단은 기존의 6단 보다 전체 사이즈가 줄어들었고 부품 수의 증가는 소폭에 그친다. 반면 변속 시간은 더욱 빨라진 것이 특징이며 연비는 6단 보다 6% 개선됐다.

BMW의 새 트윈 터보 시스템은 트윈파워 터보로 불린다. 트윈파워 터보는 V8부터 X5, X6 M, 그리고 760i의 V12까지 동일하게 적용된다. 연소실에 연료를 직접 분사하는 HPI(High Precision Injection)부터 BMW가 자랑하는 더블 바노스까지 현존하는 엔진 기술이 망라돼 있다.

뱅크각은 60도로 진동을 완벽하게 잡아냈다는 평가도 듣고 있다. 또 엔진을 이루는 대부분의 부품을 알루미늄으로 제작해 무게의 증가를 최소화한 것도 주목할 부분이다. 보어×스트로크는 89×80mm의 숏스퀘어 방식이며 압축비는 터보 엔진으로는 상당히 높은 10.0:1이다. 피에조 인젝터의 압력은 200바이다.

더블 바노스는 스로틀의 펌핑 로스를 줄여 엔진의 효율을 더욱 높여주는 부분으로 캠샤프트의 듀레이션을 무한대로 조절한다. 또 엔진의 리스폰스를 향상시키는 효과도 있다. 오일의 원활한 윤활을 위해서는 별도로 오일 레벨 센서를 추가했다.

이 V12 트윈 터보는 롤스로이스 고스트에는 6.6리터 버전으로 업그레이드된다. 고스트에 올라가는 V12 트윈 터보의 출력은 5,250 rpm에서 570마력, 79.4kg.m의 최대 토크는 1,500 rpm이라는 낮은 회전수에서 발휘된다. 이 엔진이 올라간 고스트의 0→100km/h 가속 시간은 4.9초에 불과하다. 변속기도 ZF의 8단 AT가 기본이다.

메르세데스-벤츠

메르세데스는 싱글 캠 3밸브를 도입하면서 출력 경쟁과는 무관한 모습을 보였다. 90년대 중반부터 도입한 3밸브는 높은 리터당 출력 보다는 배기가스 저감과 저속 토크에 더 중점을 둔 선택이었다. 그래서 과급도 보다 반응이 자연스러운 수퍼차저를 선호했다.

하지만 마이바흐에 첫 선을 보인 V12부터는 본격적으로 터보를 도입해 높은 출력을 과시하기 시작했다. 메르세데스의 V12 트윈 터보는 한 쌍의 KKK 터빈과 대용량 인터쿨러를 적용하면서 단조 처리된 커넥팅 로드와 강화 크랭크샤프트를 더했다. 또 내구성 향상을 위해서 엔진 블록도 한층 두터워졌다.

터빈의 최대 부스트는 마이바흐가 1.2바, 500마력의 S 600은 1바였다. 마이바흐에 첫 선을 보였던 V12 트윈 터보의 출력은 550마력, S600은 500마력으로 출시 당시에서는 동급에서 가장 강한 힘을 자랑했다. 대배기량 엔진에 트윈 터보가 접목되면서 얻는 가장 큰 이익은 바로 최대 토크이다. 81.6kg.m에 달하는 최대 토크가 1,800~3,500 rpm 사이에서 나온다.

실린더 뱅크각은 60도로 크랭크케이스는 주조 처리된 알루미늄 재질. 실린더 헤드 커버는 경량의 마그네슘, 실린더 라이너는 경량 소재로 이루어져 있다. 커넥팅 로드도 높은 토크를 견딜 수 있게 고강성 단조제를 적용했으며, 피스톤 역시 단조 제품이다. 캠샤프트는 속이 빈 중공 타입, 크랭크샤프트도 단조 처리된 스틸을 적용했다.

엔진의 무게는 단 270kg으로 BMW의 구형 V12 자연흡기 보다 10kg 가볍고 S600에 올라간 트윈 터보 엔진은 263kg으로 더욱 무게가 줄어든다. 부분 변경된 S600에는 517마력(84.6kg.m/1,800~3,500 rpm) 버전이 올라간다.

벤츠 V12의 최강 버전은 S 65 AMG와 SL 65 AMG에 올라가는 6리터 612마력 버전이다. 612마력 버전의 최대 토크는 101.8kg.m에 달한다. 최대 토크는 제한을 해제한다면 122.2kg.m이지만 드라이브트레인의 내구성을 감안해 낮춘 것이다. 트윈 터보의 최대 부스트는 1.5바이다.

단 1천 rpm에서 발휘되는 최대 토크는 58.0kg.m, 1,500 rpm에서는 76.4kg.m일 정도로 낮은 회전수에서 막강한 힘을 발휘한다. 이 엔진이 올라간 S 65 AMG는 0→100km/h 가속을 4.4초 만에 끝낼 정도로 빠른 순발력을 자랑한다. 최신 모델은 이전과 동일한 파워트레인을 얹었지만 연료 소모와 CO2 배출량은 3%씩 줄어들었다.

폭스바겐

폭스바겐은 W12라는 독특한 레이아웃의 12기통 엔진을 선보이고 있다. 폭스바겐의 12기통은 W 레이아웃에서 비롯되는 컴팩트함이 가장 큰 무기로 실린더 뱅크 각을 최소화한 게 특징이다. 전장×전폭×전고는 각각 513×715×710mm에 불과해 일반적인 V12 보다 공간을 적게 차지한다.

W12 엔진은 폭스바겐 최초의 럭셔리카인 페이튼에 가장 먼저 올라갔다. 초기 버전의 출력은 420마력이었지만 차후 A8처럼 450마력으로 업그레이드되었다. 59.0kg.m의 최대 토크는 2,300~5,300 rpm의 넓은 구간에서 발휘된다.

W12의 약점 중 하나는 뱅크각이 좁은데 따른 윤활과 냉각이 힘든 것이다. 폭스바겐은 이런 문제를 해결하기 위해 특별히 설계된 웨트 방식의 섬프 윤활 방식을 적용했다. 이 시스템은 크랭크샤프트가 체인을 움직여 직접 오일 펌프를 구동하는 것으로 오일 압력을 상황에 따라 가변시킬 수 있다. 알루미늄 크랭크케이스와 실린더 벽도 특별 강화 처리했으며, 밸브 커버도 마그네슘으로 제작했다. 연소실의 점화 순서는 1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9이다.

폭스바겐의 W12 엔진은 페이튼과 A8을 시작으로 벤틀리의 컨티넨탈 GT와 플라잉 스퍼에도 올라가고 있다. 벤틀리에 올라간 W12 트윈 터보는 모델에 따라 단계적으로 출력이 높아지고 있다. GTC 스피드 컨버터블은 600마력으로 업그레이드 돼 벤틀리의 오픈 보디 중에서 최고 출력을 자랑한다. 최대 토크는 76.5kg.m으로 늘어났으며 1,700~4,500rpm 사이의 넓은 구간에 발휘된다. 일반 스피드에는 610마력 버전이 올라간다.

그리고 올해 공개된 컨티넨탈 수퍼스포츠는 출력이 630마력까지 높아진다. 최대 토크는 81.6kg.m으로 높아졌지만 여전히 1,750rpm이라는 낮은 회전수에서 나온다. 높아진 출력에 힘입어 0→100km/h 가속을 3.9초 만에 끝내고 최고 속도는 329km/h로 높아졌다.