미쓰비시 시리우스 엔진 편

[행님]

자동차의 엔진은 두 가지의 상반된 속성을 가지고 있다. 한 가지는 차가움이고, 나머지 하나는 뜨거움이다. 이렇게 두 가지의 상반된 속성을 갖는 이유는 금속으로 만들어지기 때문이다. 증기기관으로부터 시작된 엔진의 역사이래, 인류는 항상 금속으로 엔진을 만들어 왔다. 최근에는 재료역학의 발달로 인해, 금속 외의 다른 합성 재료를 사용하는 시도가 나타나고 있지만, 여전히 지구상의 모든 엔진의 주류는 금속이다. 강철과 알루미늄 등의 금속은 엔진이 잠에서 깨어난 시점부터 가동 시간 내내 발생하는 고열과 마찰 등의 모든 부담을 감당할 수 있으며, 대량생산에도 적합하기 때문이다.

 

금속으로 만들어진, 차가우면서도 뜨거운 자동차의 심장, 엔진의 세계로 독자 여러분을 초대한다. 본 기사에서 다룰 수많은 자동차의 엔진들 중 그 서른 한 번째 이야기는 과거 미쓰비시의 주력 4기통 엔진이자, 현대자동차의 주력 4기통 엔진이기도 했던 미쓰비시의 ‘시리우스 엔진’에 대해 다룬다.  

‘란에보’의 심장으로 유명한 미쓰비시의 명기

미쓰비시 시리우스 엔진의 본래 명칭은 ‘미쓰비시 4G6형(型)’ 엔진으로, 시리우스는 별칭에 해당한다. 이는 4기통 엔진에 별의 이름을 별칭으로 붙이고 있었던 미쓰비시의 작명법(4G1형-오리온, 4G3형-새턴, 4G5형-아스트론)에 따른 것이다. 시리우스는 겨울철 저녁 하늘에서 볼 수 있는 ‘큰개자리’에서 가장 큰 별이자, 밤 하늘에서 가장 밝은 별의 이름이다.

 

미쓰비시 시리우스 엔진은 1970년 말 등장한 4행정 직렬 4기통 가솔린 엔진으로, 1979년부터 생산된 2세대 미쓰비시 랜서(Lancer)를 통해 처음으로 일반에 공개되었다. 1979년 개최된 23회 도쿄모터쇼에서 등장한 랜서 EX의 랠리 사양에 탑재된 ‘G36B’ 엔진을 원형으로 하고 있다.

 

미쓰비시 시리우스 엔진은 알루미늄 합금제의 OHC 실린더 헤드와 주철제 실린더 블록으로 구성되며,  캠샤프트 구동에는 타이밍 벨트를 사용했다. 실린더 헤드의 경우, 초기에는 반구형(半球形) 연소실의 8밸브 SOHC 구조를 사용했다. 그러다 1984년에 등장한 신형 엔진부터는 ‘DASH3x2’로 불리는 미쓰비시의 실린더 당 3밸브(총 12밸브) 설계가 도입되었다. 1987년 등장한 후기형에는 펜타루프(Penta-roof)형 연소실 설계를 채용하고 실린더 당 4밸브(총 16밸브)를 사용하는 DOHC 사양도 등장하게 되었다. 배기량은 1.6리터(4G61, 1,595cc)를 비롯하여 1,795cc(4G62)와 1,836cc(4G67)의 두 가지 1.8리터 사양, 2.0리터(4G63, 1,997cc), 그리고 2.4리터(4G64, 2,351cc)의 총 5종이 존재했다. 그리고 같은 실린더 블록을 공유하는 디젤 엔진까지 함께 개발되기도 했다.

 

미쓰비시 시리우스 엔진은 미쓰비시의 기술력이 충실히 반영된 엔진이었다. 이 계통의 엔진 중 일부는 미쓰비시가 1973년 일본의 자동차 배출가스 규제에 대응하기 위해 개발한 공해저감 기술, ‘MCA(Mitsubishi Clean Air)’가 적용되어 있었다. 일본 내수 시장용으로 개발된 초기 시리우스 엔진에 채용된 MCA는 ‘MCA-JET’로 명명된 희박 연소(Lean Burn) 시스템이었다. MCA-JET가 채용된 초기 시리우스 엔진은 ‘제트 밸브’라 불리는 초소형 밸브가 반구형 연소실 내에 설치되어 있다. 이 제트 밸브는 공기나 혼합기를 실린더 내부에 고속으로 흘려 보내 강력한 와류를 발생시킨다. 이를 통해 배기가스 재순환이 다량으로 이루어 지는 상황은 물론, 25:1에 육박하는 희박한 공연비(공기와 연료의 비율)에서도 안정적인 연소가 가능하도록 했다.

 

이 외에도 시리우스 엔진에는 미쓰비시의 사일런트 샤프트(Silent Shaft)가 채용되었다. 미쓰비시 사일런트 샤프트는 4기통 레이아웃으로도 6기통 레이아웃에 준하는 동력 성능과 정숙성을 얻기 위한 독자적인 밸런스 샤프트 기술로, 분리된 2개의 밸런스 샤프트를 이용하여 엔진의 상하동을 상쇄한다. 비록 이 기술은 밸런스 샤프트의 구조적인 한계라 할 수 있는 손실에 대한 측면에서는 자유롭지 못하지만 이 기술은 훗날의 직렬 4기통 엔진 설계에 큰 영향을 끼친 기술로 평가 받는다.

연료 공급 방식은 초기부터 현대적인 전자 제어식 연료 분사 시스템을 채용했다. 연료 분사 방식은 사양에 따라 일점분사(Single Point Injection, SPI)식과 다점분사(Multi Point Injection, MPI)식을 달리 사용했다. 후기형 엔진들의 경우에는 미쓰비시의 전자식 가변 밸브타이밍 및 가변 밸브리프트 기구인 MIVEC(Mitsubishi Intelligent & Innovative Valve timing & lift Electronic Control system)과 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection, GDI) 방식까지 채용되기에 이른다. 또한 자연흡배기 외에도 당시 우수한 품질을 자랑한 미쓰비시 중공업의 터보차저를 탑재한 과급 사양의 엔진들도 많이 만들어졌다.

4G62(G62B)

미쓰비시 시리우스 엔진 중 시장에 가장 먼저 등장한 엔진은 4G62 사양의 엔진이다. 80.6mm의 보어(실린더 내경)와 88.0mm의 스트로크(행정 길이)를 가진 총배기량 1,795cc 유닛으로, 연료 공급에는 사양에 따라 카뷰레터와 MPI 방식, 그리고 터보차저와 결합된 SPI방식이 사용되었다. 엔진 사양은 자연흡배기 사양과 터보 사양, 그리고 택시를 위한 LPG 사양으로도 만들어졌다. MCA-JET가 적용된 일본 내수시장용의 4G62 엔진은 자연흡배기 MPI 사양을 기준으로 8.8:1의 압축비 하에서 94마력/5,500rpm의 최고출력과 14.2kg.m/4,000rpm의 최대토크를 발휘했다. 4G62 엔진은 미쓰비시의 2세대 랜서와 중형세단 갤랑(Galant) 등을 비롯한 다수의 승용차종에 사용되었다.

 

또한, 이 엔진은 현대자동차의 쏘나타(Y1~EF 초기 모델 일부)에 사용되었다. 다만 엔진의 세부 사항은 내수용과는 달랐으며, 동력 성능에도 차이가 있다. 1985년형 Y1 쏘나타에 적용된 1.8리터 엔진의 경우 ‘G4BM’이라는 형식명이 부여되어 있으며, 100마력/5,500rpm의 최고출력과 15.0kg.m/3,500rpm의 최대토크를 낼 수 있었으며, 1988년형 Y2 쏘나타에 적용된 엔진은 105마력/5,000rpm의 최고출력과 15.4kg.m/4,000rpm의 최대토크를 낼 수 있었다.

 

터보 사양은 ‘4G62BT’, 내지는 ‘G62BT’라는 형식명이 붙으며, 8.0:1의 압축비로 135마력/6,500rpm의 최고출력과 20.0kg.m/3,500rpm의 최대토크를 발휘했다. 4G62BT 엔진은 1981년 2세대 미쓰비시 랜서 EX의 1800GSR터보 모델을 통해 처음 자국 시장에 모습을 드러냈으며, 현대 싼타모의 조상인 미쓰비시의 1세대 샤리오(Chariot)의 MR 버전과 갤랑 시그마 등의 모델에 탑재되었다.

4G63(G63B)

1981년부터 생산을 개시한 4G63 사양은 G63B로도 불리며, 85.0mm의 보어와 88.0mm의 스트로크를 가진 총배기량 1,997cc 유닛이다. 2.0리터급 배기량을 지닌 4G63 엔진은 내수보다는 주로 수출용 차량을 위주로 채용했으며, 그 때문에 바리에이션도 더 다양하게 전개되었다. 실린더 헤드는 SOHC 사양과 DOHC 사양이 모두 만들어졌으며, SOHC는 기본 8밸브 헤드 외에도 실린더 당 3밸브의 DASH3x2 헤드가 적용된 사양까지 존재했다. 자연흡배기 사양을 기본으로, 터보 사양도 존재했다.

 

 

4G63 시리우스 엔진은 4G62에 비해 수출에 조금 더 비중을 두었다. 이 엔진은 미쓰비시와 크라이슬러의 합작기업인 ‘다이아몬드-스타 모터스(Diamond-Star Motors)’를 통해 북미에 판매된 크라이슬러 이글 탈론(Chrysler Eagle Talon)과 플리머스 레이저(Plymouth Laser)에 탑재되었다. 이 두 차종은 미쓰비시의 스페셜티카 이클립스(Eclipse)의 뱃지엔지니어링 모델이다. 이 엔진은 미쓰비시의 승용 모델들 외에도 파제로(Pajero) 등의 SUV 모델들에도 사용되었다. 또한 후에 현대정공을 통해 ‘싼타모(Santamo)’라는 이름으로 면허생산된 미쓰비시 샤리오에도 채용되었다.

 

이 엔진은 미쓰비시의 모터스포츠 역사와 함께한 심장이기도 하다. 이 엔진은 미쓰비시 기술력의 정수로 평가 받으며, WRC 무대를 휩쓸고 다녔던 랜서 에볼루션(Lancer Evolution) 시리즈의 심장이기 때문이다. 랜서 에볼루션 시리즈는 1992년의 초대 모델부터 2005년의 9세대 모델까지 줄곧 이 엔진을 사용해 왔다. 이 엔진의 존재 때문에 란에보의 팬들 일부는 새 엔진을 탑재한 10세대 란에보를 아예 ‘방계’ 취급하는 경우도 종종 있다.

 

랜서 에볼루션의 시리우스 엔진은 초대 모델에서는 250마력의 최고출력을 가졌으나, 4세대 모델에 이르러서는 280마력으로 세대교체 때마다 10마력씩 상승했다. 이후에는 이 280~272마력 사양을 기본 모델로서 전개해 나갔으며, MR 버전 등의 특별사양차량의 경우에는 기본 300마력을 상회하는 최고출력을 자랑했다. 여기에 영국 시장 전용으로 출시되는 특별 사양차량인 랜서 에볼루션의 ‘FQ400’ 모델의 경우, 이름 그대로 400마력에 달하는 최고출력을 냈다. 배기량 1리터당 200마력에 달하는 초고출력을 제조사가 보증까지 해 주는 셈이었기에, 현지에서 뜨거운 관심을 받았다.

 

이 엔진은 현대자동차와도 인연이 깊다. 스텔라 기반의 초대 쏘나타(Y1)부터 뉴 EF쏘나타까지 장장 19년의 세월을 함께 한 엔진이기 때문이다. 세타 엔진이 등장한 지 10년을 넘은 지금도 역대 쏘나타의 2.0리터 심장으로 많은 이들의 기억 속에 남은 엔진이기도 하다. 이 엔진은 EF쏘나타의 그 형제차인 기아 옵티마(Optima), 그리고 그 파생모델인 기아 리갈(Regal)에도 사용되었다. EF쏘나타에 탑재된 시리우스 엔진은 원본 엔진의 설계를 좌우반전하여 생산되었다. 이는 현대자동차가 변속기를 신형으로 교체하는 과정에서 비롯된 것으로, 미쓰비시 역시 변속기의 형식에 따라 좌우반전된 설계의 엔진을 사용했다.

 

 

Y1 쏘나타의 2.0 시리우스 엔진은 110마력/5,500rpm의 최고출력과 16.7kg.m/3,500rpm의 최대토크를 냈다. 이후 꾸준한 개량을 거친 시리우스 엔진은 EF쏘나타에 이르러 최고출력은 147마력/6,000rpm, 최대토크는 19.4kg.m/4,500rpm까지 상승했다. 2001년 등장한 뉴 EF쏘나타부터는 부드러운 주행 질감을 구현하기 위해 최고출력은 137마력/6,000rpm, 최대토크는 18.4kg.m/4,500rpm으로 낮추는 변경이 있었다. 이 외에도 2.0리터 시리우스 엔진은 초대 그랜저와 뉴 그랜저에도 사용되었다.

4G64(G64B)

4G64 시리우스 엔진은 86.5mm의 보어와 100.0mm의 스트로크를 갖는 총배기량 2,351cc 유닛으로, 4G6계 엔진 중에서 가장 배기량이 큰 유닛이다. 이 엔진은 1985년 출시된 미쓰비시 갤랑 5세대 모델의 2.4 버전을 통해 처음으로 자국 시장에 소개되었으며, 현재도 중국 등지에서는 여전히 현역이다. 초기 모델은 8밸브 SOHC 사양이었으나 이후 16밸브의 DOHC 사양도 추가되었다. 4G64은 모든 형식에서 MPI 방식을 채용했으며, 가장 나중에 등장한 사양은 GDI 기술까지 적용된다.

 

4G64 엔진의 8밸브 SOHC 사양은 115마력/5,000rpm의 최고출력과 18.7kg.m/3,500rpm의 최대토크를 냈다. 압축비는 8.5:1이다. 이 엔진에는 희박 연소 시스템인 MCA-JET가 탑재되어 있어, 배출가스가 적었다. 16밸브 SOHC 사양의 경우에는 9.5:1의 압축비로 145마력/5,500rpm의 최고출력과 21.0kg.m/2,75rpm의 최대토크를 발휘했다. 16밸브 DOHC 사양은 9.6:1의 압축비로 160마력/6,000rpm의 최고출력과 22.4kg.m/3,600rpm의 최대토크를 낼 수 있었다. 가장 나중인 1997년에 등장한 GDI 사양은 최고출력 165마력/5,500rpm, 최대토크 23.5kg.m/3,500rpm의 성능을 냈다.

 

 

4G64 엔진은 4G6계 엔진 중에서 4G63과 함께 가장 다양한 차종에 도입된 엔진이다. 최초 도입한 미쓰비시 갤랑을 시작으로 MPV 샤리오, SUV 파제로와 RVR(GDI 사양), 쿠페 차종인 이클립스 등 다양한 승용 차종의 심장으로 채용되었다. 이 외에도 현대 그레이스의 조상이라 할 수 있는 델리카(Delica)에도 사용되었다.

현대자동차에서도 이 사양의 엔진이 일부 모델에 사용되었다. 대표적인 차종은 바로 1986년 등장한 초대 그랜저다. ‘각그랜저’라는 애칭으로 유명한 초대 그랜저의 2.4리터 엔진은 당시 고급 세단 시장을 장악하고 있었던 대우 로얄 시리즈의 2.0리터 엔진을 뛰어 넘는 준수한 성능과 부드러운 회전질감으로 초대 그랜저가  고급 승용차 시장에서 돌풍을 일으킬 수 있었던 원동력으로 통했다. 초대 그랜저에 탑재된 2.4리터 시리우스 엔진은 130마력/4,500rpm 18.5kg.m/4,000rpm의 최대토크를 자랑했다. 이 엔진은 같은 플랫폼을 바탕으로 개발한 Y2 쏘나타에도 도입되었으나, ‘큰 차체, 작은 배기량’을 선호했던 당시의 풍조로 인해 유의미한 실적을 올리지는 못하여 주로 수출용 차량에 실렸다.

4G61

1988년 처음 등장한 형식명 4G61 시리우스 엔진은 82.3mm의 보어와 75.0mm의 스트로크를 가진 총배기량 1,595cc 유닛으로, 16밸브 DOHC 헤드만 존재했다. 보어에 비해 스트로크가 짧은 숏스트로크 엔진으로, 1.6리터급 배기량으로 130마력/6,500rpm의 최고출력을 낼 수 있었다. 단, 시리우스 엔진의 특징 중 하나인 미쓰비시 특허의 사일런트 샤프트는 적용되어 있지 않았다. 이 엔진은 미쓰비시의 소형 승용차 미라쥬(Mirage)의 3세대 모델을 비롯하여 3세대 랜서 등에 사용되었다.

 

4G61 시리우스 엔진에는 터보 사양도 존재했다. 4G61 터보 엔진은 ‘4G61T’라는 별도 형식명이 부여되며, 미쓰비시 중공업제의 TD04 계열 터보차저가 적용되어 160마력/6,500rpm에 달하는 최고출력과 22.5kg.m/2,500rpm의 최대토크를 발휘했다. 4G61T 터보 엔진은 일본 내수시장용으로 출시된 미쓰비시 랜서와 미라쥬의 고성능 모델에 적용되었다.

 

4G61 시리우스 엔진은 현대자동차에서도 사용되었는데, 그 주인공은 바로 초기형 엘란트라다. 1990년 발표된 엘란트라의 1.6 모델이 이 엔진을 사용하고 있었는데, 126마력/6,000rpm의 최고출력과 15.3kg.m/5,000rpm의 최대토크를 발휘하여 당대의 국내 완성차 업계에서 상당한 고성능을 자랑했다. 현대자동차는 이 엔진을 실은 엘란트라 1.6 모델로 호주 랠리의 1.6리터 이하 비개조 부문에 참전하여 세 차례(`91, `95, `96)의 우승을 거머쥐기도 했다. 반면, 일반 판매 면에서는 자동차 세제 상, 1,500cc를 초과하는 차는 중형차로 분류되었기 때문에 판매량은 저조했다.

4G67

4G61과 같은 1988년 처음 등장한 4G67 시리우스 엔진은 보어 81.5mm, 스트로크 88mmdml 총배기량 1,836cc 유닛으로, 같은 1.8리터급은 4G62 엔진의 후속 기종에 가깝다. 4G62와 스트로크는 같지만  보어가 0.9mm 더 크기 때문에 총 배기량은 38cc 더 크다. 이 엔진은 자연흡배기 사양으로 개발되었으며, 일본 내수 사양 기준으로 135마력/6,300rpm의 최고출력과 16.2kg.m/4,500rpm의 최대토크를 발휘했다.

 

4G67 엔진은 1993년 출시된 ‘뉴 엘란트라’의 고급형 모델에 사용되었다. 뉴 엘란트라의 1.8리터 시리우스 엔진은 마지막으로 사용된 4G67 엔진으로, 원본에 비해 성능과 세부 수치가 조금씩 다르다. 원본 4G67 엔진은 1,800cc를 약간 웃도는 배기량을 가지고 있지만 현대자동차 버전인 G4CN은 1,796cc의 총배기량으로 135마력/6,000rpm의 최고출력과 17.5kg.m/4,500rpm의 최대토크를 발휘했다.

오늘날의 시리우스 엔진

미쓰비시 시리우스 엔진은 우수한 신뢰도와 성능을 가진 미쓰비시의 4기통 엔진 세계의 손꼽히는 명기라고 할 수 있다. 하지만 연비 향상과 배출가스 저감, 중량 절감 등 과거에 비해 자동차의 엔진에 요구하는 바가 한층 복잡다단해진 오늘날에는 원 제조사인 미쓰비시에서는 더 이상 현역이 아니다. 하지만 이 시리우스 엔진이 아직도 현역으로 뛰고 있는 곳이 있으니 그곳은 바로 중국이다. Guswo alTmqltl 시리우스 엔진은 체리자동차(Chery Automobile)와 장성기차(Great Wall Motors)등이 라이센스를 취득하여 생산 중에 있으며, 한 때 짝퉁 레인지로버 이보크로 유명세를 탄 랜드윈드(Landwind) 역시 이 엔진을 라이센스 생산하여 사용 중이다