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[그때그님/서울]

Special Report '명기대전(名器大戰)'

[STRADA no.88 2007 .11]
 

내연기관이 처음 등장한 이후 1세기. 수많은 기술이 개발되었으나 엔진의 기본구조는 변함이 없다. 기본을 유지하되 세부기술은 무한대로 뻗어나갔을 뿐이다. 내연기관이 본격적인 발달 단계에 접어든 시작점으로 산업혁명을 꼽는다. 그러나 이건 어디까지나 역사에 기록될 일이다. 내연기관 발전에 큰 기여를 한 계기는 다름 아닌 2차 세계대전이다.

 

오일쇼크 이후 엔진 기술 빠르게 발달해

현대전의 관건으로 기동전이 대두되기 시작하면서 갖가지 병기들은 더 빠르고 더 많은 힘을 지녀야 했다. 전장에선 포탄이 날아다니는 사이, 후방에선 보다 빠르고 강력한 내연기관 개발에 눈코 뜰 사이가 없었다.

전쟁이 끝나고 이때 개발된 갖가지 기술은 양산체제를 갖춰 일반인들 앞에 쏟아져 나왔다. 전쟁을 위해 애써 개발한 신기술을 더 이상 나라에서 받아줄 이유가 없어진 것이다. 산업 전반적으로 양산을 목적으로 신기술이 퍼지기 시작했다. 여러 가지 실린더와 다양한 배기량을 지닌 엔진이 봇물 터지듯 쏟아질 무렵, 요즘 기준으로 대배기량 엔진이 대세를 이뤘다. 작은 배기량으로는 원하는 만큼 출력을 뽑아낼 수 없었기 때문이다. 기름 많이 퍼먹는 걸 따지던 시절이 아니었다.

이런 경향은 1970년대 오일 쇼크를 거치면서 전환기를 맞는다. 겁 없이 배기량을 키워 큰 힘을 내던 시절, 대배기량 내연기관은 석유파동으로 철퇴를 맞는다. 세계 최대의 자동차 시장 미국에서 작은 배기량에 기름 적게 먹고, 경쾌하게 달리던 일본차가 빠르게 성공한 것도 이런 이유다.

2007년 말, 벤츠는 휘발유 엔진에 디젤 방식을 도입하기에 이르렀다. 휘발유 엔진은 연료에 불꽃을 튀겨 점화한다. 디젤 엔진은 연료를 엄청난 고압으로 압축해 폭발하도록 하는 방식이다. 벤츠는 휘발유 엔진에 디젤 고유의 점화방식을 썼다. 휘발유 압축착화 엔진이다. 작은 배기량으로 엄청난 힘을 낼 수 있는 아이디어다.

엔진 개발의 궁극점은 조만간 그 끝을 드러낼 것으로 보인다. 이제 내연기관을 대신해 이산화탄소 배출이 없고, 환경에 무해한 전기나 수소 등 대체 에너지가 등장하고 있다. 아직 상용화까지 사회적 인프라 등 풀어야할 숙제가 더 많지만 궁극점은 정해져 있다.

 

북미 시장 양산모델 가운데 10대 엔진 뽑아

매년 전 세계 완성차 메이커의 내연기관 가운데 가장 뛰어난 엔진을 선정하는 세계 10대 엔진 어워드는 이 전쟁의 승자를 판가름한다. 워즈 매거진은 매년 연말 가장 뛰어난 성능과 내구성을 지닌 엔진 10가지를 선정하고 이를 이듬해 북미 오토쇼에 공식 발표한다.

물론 대상은 한정되어 있다.

무식하게 힘만 센 고출력 엔진은 죄송하지만 이 잔치에 낄 자격이 없다. 북미 시장에서 판매되는 양산차에 얹는 엔진으로 차값 5만4천 달러 이하의 모델로 한정된다.

북미 시장의 안전기준은 물론 배기가스 기준도 만족해야 한다. 아무리 좋은 엔진을 얹고 아무리 비싼 차일지언정, 미국의 안전기준을 통과하지 못하면 열 손가락에 낄 수 없는 셈이다.
 

현재 국내 시장에서 아우디의 명기(名器)는 S6의 V10 5.2ℓ 엔진이다. 6천800rpm에서 최고출력 435마력을 내고, 3천~4천rpm에서 최대토크 55.6kg•m를 낸다. DOHC를 바탕으로 전자식 직분사 방식을 더해 토크 곡선이 굴곡 없이 정점까지 뻗는다. S6의 겉모습은 일반 모델과 큰 차이가 없고 프론트 그릴과 휠, 타이어, 머플러 정도가 차이다.

앞 펜더에 달라붙은 앙증맞은 V10 엠블럼은 정체를 탐지하기 위해 옆으로 접근하는 이들을 향한 엄중한 경고장이다. 아이들링 상태에서 슬쩍만 회전수를 올려도 4.0ℓ엔진에 맞먹는 날카로운 파워가 이빨을 드러낸다. 1천rpm에서 내는 토크가 무려 40.0kg•m에 이른다. 현재 국내시장에서 단연 손꼽히는 아우디의 명기다.

물론 이 엔진에 트윈터보를 얹고 국내 인증기준으로 최고출력 520마력 이상을 얻어낼 RS6이 등장하기 전까지 이야기다.
 

자연흡기를 꿋꿋하게 고집해온 BMW가 이례적으로 대표적인 과급기 터보를 얹은 예다.  BMW는 출력을 높이기 위한 방법으로 이제껏 고회전을 써왔다. 그러나 이제 방향을 전환했다. 2006년 제네바 모터쇼에 첫 선을 보인 BMW의 직렬 6기통 3.0ℓ바이터보 엔진(N54)은 최고출력 306마력, 최대토크 40.8kg•m를 낸다.

이전의 직분사 방식보다 개선된 고효율 분사 시스템과 획기적으로 무게를 줄인 알루미늄 크랭크 케이스 등을 써 기술력을 마음껏 뽐냈다. 1ℓ당 102.7마력이나 뿜어내는 비결은 ‘직분사 + 트윈터보’에 있다. 과급기 이전의 엔진보다 출력은 15%, 토크는 30% 이상 개선되었다. 배기량이 3.0ℓ지만 이를 바탕으로 4.0ℓ 엔진보다 더 큰 힘을 낼 수 있다. 국내 사정상 이런 성능을 맛보기 위해선 권장옥탄가 95이상을 지켜야 한다. 고급휘발유만 쓰란 이야기다.
 

크라이슬러의 라인업에 헤미 엔진이 처음 등장한 것은 1951년. 데뷔 첫 해 나스카 챔피언십 우승을 시작으로 데이토나 레이스의 최고속도 기록도 헤미 모델이 갈아치웠다. 반세기 전, 당시 가장 강력한 엔진 중 하나로 명성을 날렸다. V8 5.7ℓ에 반구형 헤드를 얹었고 멀티 디스플레이스먼트 시스템도 쓴다.

V8 엔진이 연료를 아끼기 위해 4개의 실린더를 잠그고 나머지 4개만 움직이는 구조다. 힘이 필요할 때는 다른 4개의 실린더에 힘을 불어넣는 시스템이다. 유압제어 방식을 이용해 밸브 리프터를 정지시켜 흡•배기 밸브를 닫는다. 5천rpm에서 340마력, 4천rpm에 올라서면 최대토크 53.9kg•m를 낸다. 배기량에 비해 높은 출력은 아니지만 효율성과 순간토크는 명기로 불리기에 손색이 없다.
 

세계 10대 엔진에 새롭게 이름을 올린 듀라텍의 새로운 유닛이다. 포드 뉴 토러스와 링컨 MKX 등에 쓰인다. V6 3.5ℓ DOHC로 6천250rpm에서 최고출력 268마력을 내고 최대토크는 34.6kg•m에 이른다. 배기량 대비 순간토크가 뛰어나지만 파워트레인의 유기적인 조화를 살린 점진적인 토크분출로 이름나 있다.
 

혼다 파워트레인 가운데 단연 으뜸은 하이브리드 시스템이다. 그러나 엔진이 아닌 파워트레인 시스템이기에 명기의 대열에서 제외. 아쉬움은 엔진의 혼다가 있기까지 견인차 역할을 해온 KE시리즈 L4 엔진으로 달랠 수 있다.

기본은 1988년 독자적으로 첫 선을 보인 VTEC(Variable valve Timing Electronic Control) 엔진이다. 회전수에 따라 흡기 밸브의 한쪽을 막아 연비를 높이는 기술이 스며들었다. 여기에 가변밸브 타이밍 컨트롤 기구인 VTC가 더해지면 i-VTEC이 된다.

엔진 회전수가 중속을 넘어 고회전으로 넘어서는 순간, 레드존까지 가볍게 치고 올라간다. KE시리즈 L4 엔진은 직렬 4기통 1.8ℓ와 2.0ℓ, 2.4ℓ로 선보인다. 시빅이 1.8과 2.0ℓ를, CR-V와 어코드 L4가 2.4ℓ 엔진을 얹는다.
 

VQ 엔진은 13년째 한 번도 빠지지 않고 세계 10대 엔진에 선정되어온 단골손님이다. VQ 유닛 가운데 최근 국내에 선보인 G37 쿠페에 얹은 새 엔진을 주목할 만하다. 2007년 10대 엔진에 선정된 V6 3.5ℓ VQ35HR의 개량형으로 기본 엔진을 35% 개선해 4세대 VQ 유닛으로 거듭났다.

늘어난 배기량 200cc는 숏 스트로크 타입의 3.5ℓ 엔진의 스트로크를 늘리면서 얻었다. 순간적인 회전수 상승이 3.5ℓ보다 다소 더딘 측면이 있으나 회전수 상승에 따른 반응이 더욱 즉각적이며 파괴적이다. V6 3.7ℓ를 바탕으로 7천rpm에서 최고출력 333마력, 5천200rpm직전부터 쏟아내는 최대토크가 37.0kg•m에 이른다. 제원만 따져도 부지런히 고회전을 유지해야 수치로 드러난 성능을 체감할 수 있다.
 

한때 XJ 수퍼 V8에 얹었고 최근에는 다임러 V8에도 이 엔진을 쓴다. V8 4.2ℓ 수퍼차저에 트윈 인터쿨러를 더했다. 최고출력은 400마력, 최대토크도 55.3kg•m에 이른다. 재규어는 고성능 버전인 타입R에, 랜드로버는 최고봉 레인지로버에 이 엔진을 쓴다. 일정 회전수에 올라야 제 힘을 내는 터보와 달리 출발부터 엔진 회전력으로 과급기를 돌리는 수퍼차저 방식을 써 터보가 터지기 직전 멈칫하는 터보 랙이 없다.
 

메르세데스-벤츠 기술이 녹아든 크라이슬러의 대표적인 디젤 엔진이다. E 320 CDI는 물론 ML 280 CDI도 같은 엔진을 얹는다. 커먼레일 방식의 V6 3.0ℓ직분사 디젤 엔진으로 최고출력 218마력(4천rpm)을 낸다. 그러나 최대토크는 휘발유 5.0ℓ급과 맞먹는 53.0kg•m다. 무엇보다 이렇게 육중한 힘을 고작 1천600rpm부터 쏟아내기 시작한다는 점을 주목할 것. 특히 데뷔 전부터 내구성을 톡톡히 입증 받았다.

독일 진델핑엔 공장에서 무작위로 추출한 3대의 E 320 CDI가 미국 텍사스 라레도 서킷에서 30일 동안 10만 마일을 논스톱으로 달려 내구성을 입증했다. 평균 주행속도는 무려 시속 224km. 세 대 가운데 완주한 차는 2대, 나머지 1대는 주행 중 서킷으로 뛰어든 사슴과 충돌하면서 완주에 실패했다.
 

렉서스 GS에 쓰이는 V6 3.5ℓ 엔진이 렉서스의 명기로 꼽힌다. 토요타 크라운에 얹어온 V6 3.0ℓ D-4엔진을 바탕으로 배기량을 늘리고 분사시스템을 개선한 D-4S 유닛이다. 렉서스 LS의 토요타 버전인 셀시오에도 이 엔진이 쓰인다. D-4는 직분사 방식의 다이렉트 4스트로크를 의미한다. 흡기와 배기밸브 모두를 엔진 회전수에 따라 최적의 상태로 열고 닫는 듀얼 VVT-i 시스템을 쓴다. 최고출력은 307마력. 최근 LS에 쓰이기 시작한 V8 4.6ℓ 엔진이 나오기 전까지 렉서스 최고봉이었던 V8 4.3ℓ(281마력)를 가볍게 앞서는 출력이 인상적이었다.
 

현존하는 자연흡기 엔진 가운데 명실상부 세계 최강이다. V12 바이터보를 쓰는 위급 엔진이 있지만 효율성에서 63 AMG가 앞선다. V8 6천209cc 엔진을 얹고 최고출력 525마력, 최대토크 64.2kg•m의 엄청난 파워를 담고 있다. 현재 국내에선 CL과 CLS, M-클래스가 63 AMG 버전을 내놓고 있다.

가장 최근에 선보인 CL  63 AMG를 기준으로 최고속도 시속 250km, 0→ 시속 100km가속을 단 4.6초 만에 끝낸다. 계기판은 320km/h까지 그려 넣었고, 8천rpm까지 측정할 수 있는 레이스 타이머도 적용했다.
 

푸조가 3억8천만 달러를 들여 포드와 공동 개발한 3세대 HDi 엔진이 푸조의 대표적인 엔진이다. V6 2.7ℓ디젤 트윈 터보 엔진으로 최고출력 204마력, 최대토크 44.9kg•m를 낸다. 지난 2000년 푸조가 세계 최초로 개발한 배기가스 저감장치인 디젤 미립자필터(DPF: Diesel Particle Filter)가 더해져 유로4 배출가스 기준을 충족한다.

포드와 공동으로 개발했지만 엔진은 포드 계열에서 오히려 알차게 쓰고 있다. 재규어가 S-타입과, XJ 시리즈의 2.7D 버전에 이 엔진을 얹고 있다. 랜드로버 역시 디스커버리3과 레인지로버스포 디젤 버전에 터보를 하나로 줄인 이 엔진을 쓴다.
 

911 터보의 심장이다. V8엔진을 얹고 500마력을 넘어선 엔진보다 포르쉐를 대변하는, 포르쉐를 상징하는 유닛이 수평대향 엔진이다. 어느 시대에서나 포르쉐의 뚜렷한 명기(名器)로 남아있는 셈. 포르쉐 911 터보는 좌우대칭의 3기통이 양쪽으로 누워 있는 형태다. 엔진 블록과 헤드는 알루미늄으로 빚었다. 시대의 요구에 따라 밸브 타이밍 기구도 더했다. 포르쉐 고유의 바리오캠 플러스 가변밸브 타이밍 시스템이다. 물론 가변 지오메트리 터빈(VTG)도 추가했다. 최고출력은 480마력, 최대토크는 무려 63.2kg•m나 된다.
 

현존 디젤 엔진 가운데 가장 강력한 토크를 지닌 엔진이다. 구형 5기통 엔진 2기를 융합해 만든 V10 엔진이다. 커먼레일 방식이 대세를 이루는 가운데에서도 PD방식, 즉 펌프 인젝션 방식을 고수하며 최고출력 313마력을 낸다. 그러나 명기로 꼽히는 이유는 분명 있다. 바로 2천rpm부터 쏟아져 나오기 시작하는 76.5kg•m의 엄청난 토크다. 폭스바겐은 V10 TDI의 저력을 이미 제대로 입증해 보였다. 동체 길이 70미터, 무게 155톤의 보잉 747 여객기를 시속 8km의 속도로 약 150미터를 끌었다. 어찌 ‘명기’로 부르지 않을 수 있을까.
 

볼보의 대표적인 고성능 엔진이다. 직렬 5기통 2.5ℓ 고압터보 엔진을 바탕으로 최고출력 300마력을 낸다. KKK제 트윈터보를 얹어 고회전과 저회전에 각각 뛰어난 적응력을 보인다. 배기량 1ℓ 대비 최고출력의 한계인 100마력을 훌쩍 넘어선 것은 물론 1천800rpm이라는 낮은 회전수에서 V6 3.5ℓ 엔진에 버금가는 35.7kg•m의 토크를 낸다.
 

[boss/동경]

좋은 정보 감사합니다~^^

[BCM지기-木/경기]

땡큐~~~