엔진은 압축·연비는 성장…다운사이징 기술 경쟁

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SM5 TCE 1,600㏄ 직분사 터보 엔진(앞)은 기존의 2000㏄ 가솔린 엔진(뒤)보다 출력이 30% 높다. 연비는 13㎞/L에 이른다.

현대 쏘나타 1600cc 터보모델 출시
아우디 A6, 500㏄ 줄여도 70마력 ↑

고압 연료와 공기 잘 섞는 직분사
가스.공기 쓰는 터보차저가 핵심

혼다, 올 3억 4000만달러 기술 투자
배기량 절반 줄이면 연비 25% 늘어

승용차를 배기량을 기준으로 구분한 소형차.중형차.대형차 간 칸막이가 깨진지 오래다. 엔진 ‘다운사이징'(downsizing)에 한창인 자동차 메이커들이 ‘1400㏄급 준중형차’ ‘1500㏄급 중형차’ ‘2000㏄급 대형차’를 속속 출시하면서다.

다운사이징은 엔진을 소형화하면서 기존보다 높은 힘(마력.토크)을 내는 기술이다. 작고 빠른 컴퓨터 개발을 주창한 미국 IBM사의 연구원 헨리 다운사이징의 이름에서 따왔다.

다운사이징을 하면 자연스럽게 연비를 개선하고 배기가스를 줄일 수 있다. 자동차 업계에선 배기량을 3분의 2로 줄이면 연비를 15%, 절반으로 줄이면 연비를 25% 개선할 수 있다고 본다. 이산화탄소 배출량을 줄이는 친환경 추세에 따라 다운사이징은 선택이 아닌 필수가 됐다.

현대차는 이달 중 중형차급 대표 모델인 쏘나타의 엔진을 1600㏄로 다운사이징한 터보 모델을 출시한다. 1985년 출시한 이래 1600㏄ 엔진을 단 쏘나타는 처음이다. 기아차 K5도 다음달 중 1600㏄ 모델을 선보인다.

현대차1.7디젤엔진<br>(투싼, i40탑재)
현대차1.7디젤엔진
(투싼, i40탑재)

유럽차 중에는 볼크스왜건이 대표주자다. 2006년부터 준중형차 골프에 TSI란 이름의 터보 엔진을 적용했다. 이 엔진은 ‘터보차저'(엔진에서 나오는 배기가스를 재활용해 터빈을 돌리고 새로 흡입한 공기를 압축시켜 연소실로 보내 더 많은 연료를 쓸수 있도록 하는 장치)와 ‘수퍼차저'(엔진에서 공급받은 동력으로 공기를 압축해 엔진에 공급)를 동시에 활용한다. 2400rpm 이하에선 수퍼차저만, 2400~3500rpm에선 터보.수퍼차저를 동시에, 그 이상에선 터보차저만 구동하는 방식으로 효율성을 높였다.

아우디는 1989년 2461㏄ 직렬 5기통 엔진을 달고 최고출력 120마력, 최대토크 27㎏.m을 내는 아우디 100(아우디 A6의 전신)을 첫 출시한 이래 다운사이징에 주력해 왔다. 그 결과 최근 출시한 A6 35 TDI는 1968㏄ 직렬 4기통 엔진으로 다이어트했지만 190마력, 40.8㎏.m 토크 성능을 낸다. 2967㏄ 6기통 엔진을 얹은 A6 40 TDI 모델은 218마력, 51㎏.m 토크 성능을 갖췄다.

BMW도 중형 세단인 5시리즈 엔진을 3000㏄에서 2000㏄대로 줄였다. 대형 세단인 7시리즈의 경우 10년간 배기량만 1400㏄를 다이어트했다. 소형차급인 3시리즈 후속 모델엔 1400㏄ 엔진을 얹을 계획이다. 머세이디스 벤츠는 고성능 차량인 AMG 63 모델의 엔진을 6000㏄에서 5000㏄로 줄였다. 향후 AMG 전 모델에 다운사이징 엔진을 적용할 계획이다.

하이브리드차 개발에 주력하는 도요타도 다운사이징엔 예외가 아니다. 2017년 적용을 목표로 현재 20~30% 수준인 열효율을 40%까지 끌어올린 3종의 신형 다운사이징 엔진을 개발중이다.

올해 출시 예정인 캠리에도 기존 6기통 엔진 대신 4기통 터보 엔진을 얹는다. 혼다는 터보차저 연구개발.생산에 연말까지 3억4000만 달러를 투자한다. 올해 출시할 시빅에 기존 1800㏄ 엔진 대신 1500㏄ 엔진을 적용한다. 포드도 전체 차종의 80% 이상에 다운사이징 엔진인 ‘에코부스트’를 도입할 계획이다.

과거 다운사이징이 배기량을 ‘다운’시키기보다 같은 배기량을 내는 엔진의 출력을 높이는데 집중했다면 최근엔 대형 엔진의 높은 성능을 소형 엔진을 통해 구현하는 방식으로 진화하고 있다. 직분사(Direct injection.고압 연료를 연소실 내에 직접 분사해 연소실 내부 공기와 연료를 잘 섞이도록 해 효율을 높이는 방식) 엔진과 터보차저가 최근 다운사이징의 핵심 기술이다. 여기에 각 업체별 기술력을 얹는 방식으로 진화하고 있다.

하지만 다운사이징이 만능은 아니다. 소형 엔진에서 높은 출력을 내는 데 따른 엔진의 내구성 문제, 막대한 연구 개발비를 투자해야 하는 하이브리드차.전기차 개발 대신 상대적으로 쉬운 다운사이징 기술 개발에 치중한다는 지적도 나온다.

김기환 기자

[LA중앙일보]
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