현대차, '성능·효율·환경' 다 잡은 엔진 기술 선봬

 -가변 밸브 제어 기술 분야에서 가장 혁신적인 기술
 -성능과 효율 향상, 배출가스 저감 등 3가지 난제 동시 개선
 -스마트스트림 G1.6ℓ T-GDi 시작으로 확대 적용

 현대·기아자동차가 엔진의 종합 성능을 획기적으로 높이는 연속 가변 밸브 듀레이션(CVVD; Continuously Variable Valve Duration) 기술을 세계 최초로 개발해 양산차에 적용한다. 

 현대·기아차는 3일 현대모터스튜디오 고양에서 미디어 설명회를 열고 CVVD 기술을 적용한 '스마트스트림 G1.6ℓ T-GDi' 엔진을 공개했다. CVVD 기술은 지금까지 부분적으로만 가능했던 엔진 밸브 열림시간 제어를 획기적으로 늘리는 기술로, 상충관계인 엔진 성능과 연료효율을 동시에 향상시키면서 배출가스까지 줄이는 게 특징이다.

 자동차 엔진은 흡입-압축-팽창-배기의 4단계 과정을 통해 연료를 태워 동력을 발생시킨다. 그 동안은 이 과정에서 흡기와 배기가 통과하는 밸브의 여닫히는 시점과 깊이를 주행상황에 따라 조절하는 가변 밸브 제어 기술을 통해 엔진 성능과 효율을 높여 왔다. 예를 들어 밸브의 여닫힘 시점을 제어하는 연속 가변 밸브 타이밍 기술(CVVT), 밸브의 개폐 깊이를 조절해 실린더 내 공기량을 제어하는 연속 가변 밸브 리프트(CVVL) 등이 있다. 이번에 현대·기아차가 선보인 CVVD 기술은 엔진 작동조건에 따라 흡기밸브가 열려 있는 기간을 최적화한다.

 기존 엔진들은 효율을 우선시하는 아킨슨 사이클, 성능에 중점을 둔 밀러 사이클, 효율과 성능 절충형 오토 사이클 등 세 가지 중 하나의 엔진 사이클을 선택하고 그에 따라 고정한 밸브 열림시간(밸브 듀레이션)을 가질 수밖에 없었다. 그러나 CVVD 기술은 효율 주행과 가속 주행 등 운전조건별로 밸브 듀레이션을 길거나 짧게 제어해 아킨슨, 오토, 밀러 사이클을 모두 구현할 수 있다. 또 유효 압축비를 4:1에서 10.5:1까지 탄력적으로 조절하는 게 가능해 가변 압축 효과까지 얻을 수 있다.

 CVVD 기술을 적용한 엔진은 출력이 적게 필요한 정속주행 시 흡기밸브를 압축행정의 중후반까지 열어둬 압축 시 발생하는 저항을 줄이고 압축비도 낮춰 효율을 개선할 수 있다. 반대로 가속주행 시에는 흡기밸브를 압축행정 초반에 닫아 폭발에 사용하는 공기량을 최대화해 엔진 토크를 높인다. 최적의 밸브 듀레이션 구현으로 연료 연소율을 개선해 배출가스 저감에도 효과적이다. CVVD 기술 적용 시 엔진 성능은 4% 이상, 효율은 5% 이상 향상하며 배출가스는 12% 이상 줄어든다.

 현대·기아차는 성능과 효율 두 가지를 동시에 개선한다는 점에서 과거 30년동안 개발해 온 가변밸브제어 기술은 물론 133년 가솔린 엔진 역사에 한 획을 긋는 기술이라고 자신하고 있다.

 현대·기아차가 이 날 공개한 스마트스트림 G1.6ℓ T-GDi 엔진은 4기통 1,598㏄ 가솔린 터보 엔진으로 최고 180마력, 최대 27.0㎏·m의 성능을 낸다. CVVD 기술 외에 효율 개선에 도움되는 저압 배기가스재순환 시스템을 국내 최초로 적용했다. 이 시스템은 엔진에서 태운 배기가스 일부를 엔진으로 재순환시켜 연소실 온도를 낮춤으로써 효율을 개선하는 한편 질소산화물 배출을 줄이는 장치다. 새 엔진에는 연소한 배기가스를 흡기계가 아닌 터보차저 컴프레셔 전단으로 유입시키는 저압 시스템을 적용해 고부하 영역의 엔진 효율을 높였다.

 이 밖에 엔진 온도를 신속하게 상승 혹은 냉각시켜 효율을 높이고 엔진 내구성과 가속성능을 개선한 통합열관리 시스템, 기존 T-GDi 엔진의 연료분사압력인 250바보다 40% 높은 350바의 더 강력해진 직분사 시스템, 기계적인 마찰을 최소화한 구동부품을 장착해 엔진 마찰을 34% 줄인 마찰저감 엔진무빙 시스템 등의 신기술들을 탑재했다.
 

 알버트 비어만 현대·기아차 연구개발본부장 사장은 "CVVD 기술은 파워트레인분야에서 경쟁력을 강화하는 좋은 계기가 될 것"이라며 "앞으로도 자동차산업의 패러다임을 바꿀 수 있는 첨단 기술을 지속적으로 개발해 자동차의 성능과 상품성 향상은 물론 기업의 지속가능성을 높여 갈 계획"이라고 말했다.

 한편, 스마트스트림 G1.6ℓ T-GDi 엔진은 하반기 출시할 쏘나타 터보에 최초로 얹을 예정이다. 회사는 향후 CVVD 기술을 적용한 엔진을 추가로 선보일 계획이다.

김성윤 기자 sy.auto@autotimes.co.kr

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