현대와 기아 등 한국산 자동차에도 ‘배기량이 클수록 힘도 세다’는 자동차 상식을 파괴한 터보엔진을 다양한 모델이 채택되고 있다고 하네요.
터보엔진의 핵심 기술은 터보차저랍니다. 공기를 압축시켜 엔진 속으로 보내는 터보차저가 있어야 연료의 연소효율성이 높아지는데요. 이로써 엔진은 같은 배기량보다 높은 출력을 발휘하게 됩니다.
터보차저 기술은 1차 세계대전 당시 항공기가 고공비행을 할 때 공기밀도가 낮아져 출력이 떨어지는 것을 막기 위해 인위적으로 엔진에 공기를 밀어 넣은 것에서 시작됐다네요.
자동차에도 오래 전부터 고출력이 필요한 경주용차나 스포츠카 등에 쓰였는데, 1980년대 이후에는 일반 세단에도 적용이 확대되고 있습니다. 한국산 차 중에는 1993년 국산 스포츠 쿠페의 시조라 할 수 있는 현대 스쿠프에 처음으로 장착됐습니다. 직렬 4기통 1.5리터 터보엔진을 단 스쿠프 터보는 발진 가속도(정지 상태에서 시속 60마일까지 가속시간) 10초벽을 허문 최초의 국산차이죠.
스쿠프를 통해 처음 시도된 국산 터보 엔진 기술은 터보랙(가속페달을 밟으면 치고 나가는 데 걸리는 지연 시간), 한정된 장착 차종 등의 문제로 한동안 소강상태에 빠져들었는데요. 그러나 고유가로 친환경 기술이 각광받으면서 잠자고 있던 터보엔진도 기지개를 켜기 시작했습니다. 기존의 엔진 성능은 유지하면서도 배기량이나 실린더 수를 줄여 연비와 친환경 성능을 개선해주는 엔진 다운사이징에 적합한 기술로 여겨졌기 때문이죠.
현대는 2008년 10월 제네시스 쿱을 내놓으면서 2.0 세타 TCI 엔진을 장착했습니다. 이 엔진은 고효율의 터보차저와 인터쿨러 시스템, 흡배기 가변밸브 타이밍기구, 오일 쿨링젯, 반영구적 타이밍체인 시스템 등을 적용해 최대출력 210마력, 발진가속도 8.5초의 폭발적 파워를 냈습니다. 또 터보차저 엔진의 고질병인 터보랙을 최소화해 고속 영역의 동력 성능을 최적화하고 인터쿨러를 차량 전방으로 배치해 냉각 효율을 극대화해 파워 넘치는 드라이빙에 대한 욕구를 만족시켰죠.
지난해에는 쏘나타에도 터보 엔진이 들어갔습니다. 세타 터보 GDI 엔진을 장착한 쏘나타 2.0 터보 GDI는 최고출력 271마력의 직렬 4기통의 중형 엔진으로 V6엔진을 뛰어넘는 강력한 동력성능을 발휘하면서도 연비는 향상됐습니다. 이는 기존 2.4 GDi (최고출력 201마력) 모델보다 최고출력은 35% 향상된 것입니다.
터보 GDI 엔진은 엔진에서 나오는 배기가스를 이용해 터빈을 돌려 새롭게 흡입되는 공기를 압축한 뒤 엔진에 공급해 같은 기통수의 엔진에 비해 큰 출력을 낼 수 있는 ‘터보차저’가 적용됐습니다. 이로써 높은 출력을 유지하면서도 낮은 배기량으로 연비를 향상시킬 수 있었죠.
터보차저는 연소실의 배기통로가 2개로 나뉜 트윈 스크롤 터보 방식을 적용해 각 실린더의 상호 배기 간섭을 최소화했고 이를 통해 공기 흡입능력 및 응답성도 강화했습니다.
아울러 일정 압력 이상의 압축공기가 흡입되는 것을 방지하는 전자식 컨트롤 시스템을 통해 흡입압력을 정확하게 조절, 엔진 효율을 더욱 높이면서도 배출가스는 줄였습니다.
올해 들어서는 쏘나타에 이어 벨로스터<맨 위 사진>도 국산 준중형차 중 최초로 터보 엔진을 달았는데요. 1.6 터보 GDI 엔진은 최고출력 204마력의 힘을 냅니다. 이 엔진은 최적 연비와 강력한 성능을 유지하면서 배출가스는 최소화하도록 다양한 신기술이 적용돼 고성능, 저공해, 저연비의 특징을 갖습니다.
배기 기통 간 간섭을 최소화해 터보 응답성을 향상 시켜주는 트윈스크롤 터보차저를 적용했고, 엔진 운전조건에 따라 흡기밸브와 배기밸브의 타이밍을 조절하는 흡/배기 가변 밸브 기구(Dual-CVVT)도 채택해 주행성능 및 연비를 향상시켰습니다. 여기에 엔진의 최적화 제어를 통해 배기가스를 정화하는 촉매의 활성화 시간을 단축, 배출가스도 줄였습니다.
