美, 환경규제·유가 상승 등으로 자동차 엔진기술 관심 커질 듯

- 배기가스 규제 강화, 소비자의 연료비 절감, 안전성에 대한 요구 증가 예상 -

- Turbocharger, Direct injection, Cam phasing, Electronic control 분야 관심 증가할 듯 -

보고일자 : 2008.8.25.

손병철 디트로이트무역관

detroit@kotradtt.org

□ 배기가스 배출 규제, 소비자 비용절감 욕구 등으로 엔진 성능개선 압력 거셀 듯

 ○ 자동차 엔진 설계자들은 최근 고유가에 따른 엔진의 연료 효율성, 배기가스 배출이라는 환경문제 및 소비자의 자동차 안정성에 대한 요구를 충족시키기 위해 노력하고 있음은 물론, 장기적인 관점에서 보다 효율성이 높은 엔진 개발 노력도 병행하고 있음.

 ○ 이는 향후 한동안은 현재의 내연기관이 자동차 엔진분야의 주류를 유지할 것으로 보이지만, 앞에서 언급한 부분들로부터 영원히 자유로울 수 없기 때문에 지속적인 새로운 엔진 개발의 압박을 받을 것이기 때문임.

○ 또한 현재의 자동차의 구조상 안전성을 높이기 위해서는 차량의 무게를 증가시킬 수 밖에 없고, 그럴 경우 차량의 연료 소모가 증가하게 되므로, 자동차 업계에서는 차량의 무게를 증가시키지 않으면서 안전성을 높여야 하는 융합적 기술을 개발해야 하는 과제를 안고 있음.

 ○ 따라서, 자동차 업계에서는 현재의 내연기관을 자동차 엔진의 메인스트림으로 한동안 유지하기 위해 연료가 절약되고 배기가스 배출이 적고, 안전성이 높은 엔진 개발을 위한 기술들의 개발에 힘을 쏟아야 하는 상황임.

□ 그 중에서도 엔진성능의 향상을 위해 터보차저, 직접분사, Dual-Independent Cam phasing(DICP) 및 전자제어에 대한 관심증가와 관련 기술에 대한 다양한 연구가 진행 중임.

 ○ 터보차저 : 배기가스를 이용해 터빈을 돌려 압축공기를 만들어내는 장치

  - 터보차조는 엔진의 크기가 점점 작아지고 있는 추세에서 엔진의 성능을 개선하기 위한 기술로, 실린더에 연소에 필요한 압축공기를 제공하는 가장 보편적으로 사용되는 기술중의 하나임.

  - 과거에는 저속 운전시 터보래그라는 문제가 발생했으나, 최근에는 기술 개발을 통해 운전자가 엑셀러레이터를 밟는 것과 거의 동시에 반응할 수 있을 정도로 기능이 개선된 상황임.

   · 터보래그 : 실린더에서 분사된 연료가 터빈에서 공급한 공기보다 많은 경우, 불완전 연소가 일어나 가속이 지체되는 현상

  - Volkswagen of America의 Product Manager인 Andres Valbuena는 “터보차저 기술은 그동안 많은 발전을 통해 이제는 운전자가 래그를 전혀 알아차리지 못하고 있으며, 심지어 정지상태에서 가속페달을 최대로 밟을 경우에도 래그가 거의 발생하지 않는다.”고 언급함.

○ 가솔린 직접분사 기술

  - 이 기술은 연료 분사 및 점화 타이밍에 있어 더 정밀한 제어가 필요한 기술로, 직접분사 기술만으로도 20%의 연료절감과 10%의 출력증가효과가 있어 최근에 관심이 증가되고 분야임.

  - 직접분사 기술은 터보차저 기술과 같이 적용할 경우에 훨씬 시너지 효과를 볼 수 있는데, 이는 터보차저의 문제점인 래그 발생 시 기존의 Port-Injection 엔진의 경우에는 더 많은 연료가 소모되기 때문임.

  - 현재 개발중인 4행정 사이클 기관에 직접분사 기술을 적용할 경우에는  연료 절감과 배기가스 감소 효과가 30%에 이름.

 ○ Dual-Independent Cam Phasing(DICP) : 회전수에 따라 캠 샤프트의 위상을 바꾸는 가변밸브 타이밍 방식의 기술

  - DICP는 흡실린더 내에 연료의 희석 정도를 조절하는 것으로, 저속에서는 낮은 출력을 고속에서는 높은 출력을 낼 수 있도록 엔진을 최적화하는 기술임.

 ○ 전자제어 기술

  - 자동차 엔진과 관련된 많은 기술들의 발전 중에 가장 큰 변화는 전자제어분야로 엔진의 효율성을 높이기 위해 사용되는 대부분의 기술들은 이 전자제어 장치를 사용하고 있음.

  - 현재까지 컴퓨터 프로세서 기술이 Multicore 형태로 비약적인 발전에도 자동차 분야의 많은 제어기술들은 Single CPU를 채택해 왔으나 미래에는 DSP 성능 향상과 더 많은 입출력 신호의 제어를 위해 Multicore 형태의 프로세서 이용이 예상됨.

  - 글로벌 자동차 부품회사인 델파이의 Marketing Manager인 Vish Seetharaman에 따르면, “앞으로 자동차 분야에서 더 많은 DSP 기능이 필요할 것이며, 운전자가 자동차의 성능을 모니터할 수 있도록 더 많은 센서들이 필요할 것으로 예상되고, 이로 인해 자동차 산업에서 사용되는 CPU에도 많은 변화가 예상된다.”고 언급함.

□ 자동차 엔진 개발자들에 있어 또 다른 도전은 자동차에 사용하는 연료에 대한 불확실성으로, 환경규제 강화 등으로 사람들은 결국 디젤이나 바이오 연료를 선택할 것이라는 것이 일반적이지만, 여전히 미래에 대한 불확성이 엔진 개발자들로 하여금 단일 연료에 대한 엔진 개발에 집중하는 것을 어렵게 만들고 있음.

자료원 : Automotive Engineering