내년은 루돌프 디젤이 자신의 이름을 딴 디젤 엔진을 처음으로 완성한 지 120년이 되는 해다. 백 년이 넘는 시간 동안 디젤 엔진은 자동차를 비롯해 선박, 철도 등 다양한 영역에 응용됐으며, 높은 열효율과 우수한 성능으로 인기를 얻었다. 그러나 반갑지 않은 친숙함도 얻었다. 서민들이 늘 이용해야만 했던 대형 버스와 트럭에 디젤 엔진이 적용되면서 당시 완성도가 높지 않았던 디젤 엔진이 내는 소음과 진동, 그리고 머플러로부터 뿜어져 나오는 검은 매연이다.

게다가 1980년대에 새한(현 쉐보레)과 기아차가 잇달아 출시했던 디젤 승용차들이 소음과 배기가스 문제를 겪으면서 성과를 보이지 못하고 단종된 것도 디젤 엔진에 대한 편견을 갖게 하기에 충분했다. 현재 디젤 엔진의 배출가스를 규제하는 유로규제도 1992년(한국은 1994년)부터 도입되기 시작했으니 그 전에 제작된 디젤 엔진만을 겪어본 세대라면 편견을 갖는 것도 무리가 아닐 것이다.

그러나 푸조, 시트로엥을 비롯한 자동차 제조사들은 매력적인 디젤 엔진을 포기하지 않았다. 열효율이 높아 적은 연료로 높은 성능을 낼 수 있으면서도 배기량의 제약을 받지 않고 내구성이 좋은 디젤 엔진을 포기한다는 것은 섣부른 판단이었기 때문이다. 그래서 디젤 엔진의 단점을 하나씩 지워나가는 방향으로 개선을 진행해왔다. 현재 제조되고 있는 디젤 엔진은 이와 같은 끊임없는 개선의 산물이다.

초기에 제작된 디젤 엔진은 고회전 확보가 불가능해 승용차에 탑재하기 힘들었는데, 이 문제를 시트로엥의 엔진 개발자였던 해리 리카르도(Harry Ricardo)가 해결했다. 그는 디젤 엔진에 자신이 고안한 스월 체임버(swirl chamber)를 적용했으며, 이 엔진은 로잘리 웨건에 탑재됐다. 이후 타 자동차 제조사도 잇달아 자사의 승용차에 디젤 엔진을 탑재하기 시작하면서 디젤 승용차의 전성시대가 열렸다.

그리고 디젤 엔진의 연소효율을 더욱 높이기 위해 터보차저가 도입되기 시작했다. 1960년대에 대형 트럭에 탑재되는 디젤 엔진을 중심으로 적용되기 시작한 터보차저는 1970년대 말, 푸조가 디젤 승용차에 최초로 적용하기 시작했으며 이후 급속도로 보급되기 시작했다. 이후 1990년대 중반부터 직분사식 디젤 엔진이 보급되면서 효율은 점점 더 높아져 갔다. 현재 푸조의 디젤 엔진을 비롯해 다른 엔진들의 효율이 높아진 것도 이와 같은 연구의 산물이다.

그러나 연소효율을 높이자 질소산화물(NoX)이 대량 발생하는 문제가 생겼다. 그래서 초기에는 배기가스의 일부를 흡기로 되돌리는 EGR을 적용했다. 그러자 이번에는 미세먼지가 증가하기 시작했다. 이 문제를 해결한 것이 푸조가 개발한 DPF이다(푸조는 프랑스어의 약어에 따라 FAP라고 칭한다). 미세먼지를 포집한 뒤 고열로 태워 없애는 DPF가 개발되면서 유로 규제를 맞추기도 수월해졌다. 더불어 노후된 디젤 엔진 자동차에도 DPF를 장착해 미세먼지를 줄일 수 있게 됐다.

물론 DPF도 문제가 없었던 것은 아니다. 먼지 제거에 필요한 고온을 얻기 위해서 연료를 추가 분사해야 하는 문제와 필터로 인해 배기압이 원활하지 않아 출력이 약간 감소하는 문제가 있었다. 푸조는 이를 해결하기 위해 르망 24시에 출전하는 경주차에 디젤 엔진과 DPF를 장착하고 극한 상황에서 데이터를 얻었다. 그 결과 출력을 감소시키지 않는 효율적인 배기압을 유지하면서도 미세먼지를 99.9% 가량 걸러낼 수 있는 기술을 얻었다. DPF의 작동 온도도 650℃에서 500℃로 낮춰 온도를 얻는 데 기름을 덜 소모할 수 있도록 했다.

이 뿐만 아니라 도심, 고속도로 주행, 엔진 시동, 더운 날 또는 추운날 등 다양한 상황에서도 DPF가 효율적으로 작동하도록 다듬었다. DPF의 상황은 집적 회로 진단 시스템이 주기적으로 체크하며, 상태를 엔진 경고 램프를 통해 알린다. 푸조 DPF의 교환 주기는 200,000 km 가 넘는데, 일반적인 운전자의 주행 거리가 1년에 20,000 km 임을 고려해 보면 10년에 한 번 꼴로 교환하는 셈이다. 푸조는 지금까지 DPF에 관한 특허를 130개 이상 보유하고 있고 그만큼 앞서 있다.

그리고 디젤 엔진이 발생시키는 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)를 저감시키는 기술도 개발해냈다. 배출가스가 통과하는 통로에 산화촉매를 설치해 일산화탄소와 탄화수소를 강제로 물과 이산화탄소(CO2)로 바꾸도록 했다. 이러한 변환 과정 또한 간단하게 이루어지도록 했으며, 무엇보다도 효율과 환경 보호를 동시에 이룰 수 있도록 개선해 왔다.

푸조의 디젤엔진 기술 중 또 내세울 수 있는 것이 바로 SCR 시스템이다. 더 강력해진 질소산화물 규제에 대응하기 위해 장착한 SCR은 본래 다량의 질소산화물을 처리하기 위해 공장 또는 대형 트럭에 주로 적용했던 기술이다. 그동안 SCR 시스템을 소형화하는 것은 2.0L 미만 엔진에서는 불가능하다고 여겨져 왔는데, 이는 자동차의 제작단가 뿐만 아니라 SCR 시스템을 설치해야 하는 공간을 확보하기가 힘들기 때문이다.

그러나 푸조는 연료탱크와 SCR에 필요한 요소수 저장 탱크를 모듈화하고 SCR 필터와 DPF를 일체화시켜 공간 제약을 극복했다. 뿐만 아니라 대량 양산을 통해 전 모델에 SCR 시스템을 적용시킴으로써 단가 인상도 최대한 억제했다. SCR 시스템에 필요한 요소수를 보충하기 위해 별도의 금액이 소요된다는 의견도 있으나, 질소산화물 처리를 위해 추가로 연료를 소비해야 하는 LNT 방식의 단점을 생각하면 이는 향상된 연비로 극복할 수 있다.

디젤 엔진을 탑재한 승용차를 운행하다 보면 정지 시 가속 페달을 밟지 않았음에도 불구하고 엔진 회전이 상승하는 경우를 경험한 적이 있을 것이다. 이는 급발진 징조가 아니라 DPF를 작동시키기 위한 온도를 얻기 위한 행동으로 잠시 후에 다시 정상화된다. 이와 같은 현상이 자주 나타난다면 그 운전자는 평소에 엔진 회전을 그다지 높이지 않는 얌전한 운전을 자주 하는 경우가 많다. DPF 작동에 필요한 온도를 얻지 못하고 먼지가 쌓이면 안 되는 만큼 자동차 스스로 온도를 올리는 것이다.

물론 푸조 역시 이와 같은 운전자들을 고려해 DPF의 작동 온도를 최대한 낮췄지만, 만약 자신의 운전이 너무 얌전하다면 가끔씩은 가속 페달을 전개할 필요가 있다. DPF의 작동 온도도 얻고 과거와는 다른 디젤 엔진의 가속력도 얻을 수 있다. 연비 절약 기술이 축적된 엔진인 만큼 연비는 크게 걱정할 필요가 없다.

그리고 최근 추가된 SCR 시스템은 요소수가 없으면 작동하지 않으며, 만약 요소수가 없음에도 불구하고 계속 운행한다면 시스템이 망가질 수도 있다. 이를 방지하기 위해 요소수 용량을 실시간으로 확인할 수 있는 게이지가 따로 있으며, 부족 시 경고등을 띄우고 그래도 계속 운행할 경우 다음 운행 전 시동이 걸리지 않도록 하고 있다. 보충만 하면 다시 정상적으로 시동이 걸린다.

요소수의 보충 주기는 운전 습관에 따라 약간 다르지만 통상적으로 20,000 km 를 기준으로 한다. 제조사의 서비스센터에 맡기는 방법도 있지만, 최근에는 주유소에서 판매하고 있기도 하다. 인터넷 쇼핑을 통해 직접 주문한 뒤 보충할 수도 있다. 보충 시 주의할 점은 요소수 주입구와 연료 주입구를 착각하지 않는 것이다. 뚜껑에 별도로 표시가 되어 있으니 구분하기 쉽다.