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외제차가 증가하면서 고급 휘발유에 대한 관심이 높아지고 있고, 그런 추세에 맞춰 정유회사들도 고급 휘발유의 판매에 열을 올리고 있습니다. 또 젊은 운전자층의 파워 선호를 겨냥하여 고급 휘발유가 엔진 출력 증가에도 도움이 된다고 마케팅을 하고 있습니다. 그렇다면 고급 휘발유는 무엇일까요?
국내 자동차용 연료의 기준이 되고 있는 건설교통부의 자동차용 연료 품질 기준을 보면, 고급 휘발유는 2호 휘발유로 규정되어 있으며, 일반 휘발유와 다른 점은 옥탄가 (일반 휘발유 : 91~93, 고급 휘발유 : 94이상) 와 색깔(일반 휘발유: 노란색, 고급 휘발유: 초록색)만 다르게 정의되어 있습니다.
高옥탄가 휘발유가 탄생하게 된 배경은 다음과 같습니다.
엔진의 고출력화에 대응하여 엔진의 압축비가 증가되었는데, 이런 고압축비 엔진들의 경우, 압축과정의 도중에 압축열에 의하여 연료와 공기의 혼합기가 자연스럽게 발화하는 경우가 발생할 수 있습니다. 이것은 보통 노킹으로 연결되므로 이런 자연발화 현상은 당연히 해결해야 하는 과제가 되었습니다.
만일, 자연발화를 늦추는 성분이 많이 함유된 연료가 있다면, 이런 문제를 해결하면서 엔진의 고출력을 얻을 수 있는 수단이 될 것입니다. 그렇게 해서 만들어진 것이 바로 옥탄가를 높인 고옥탄가 휘발유, 즉 고급 휘발유입니다.
옥탄가가 높다는 것은 바로 자연발화를 지연시키는 성분이 많이 함유되어 있다는 것을 의미합니다. MTBE가 그런 성분입니다. 이 MTBE는 일반 휘발유에나 고급 휘발유에도 모두 포함되어 있습니다. 포함된 양에 차이가 있을 뿐입니다. 과거에 미국에서는 MTBE가 엔진 배출가스 측면에서도 유리하여, 대기환경오염 개선 측면에서 MTBE의 사용을 권장했었습니다만, 이 MTBE의 다량 사용에 따른 지하수의 오염 문제가 대두되어 지금은 최대 사용량을 제한하고 있습니다. MTBE를 많이 포함하면 휘발유로는 비싸지지만, 그런 연료를 많이 사용할수록 환경에는 악영향을 끼칠 수도 있음을 고려해야 합니다.
고옥탄가 휘발유의 탄생 배경을 보면, 고옥탄가 휘발유가 아무 엔진에서나 그 기능을 발휘하는 것은 아니라는 것을 알 수 있습니다. 바꿔 말하면, 옥탄가가 높은 고급 휘발유를 원하는 엔진이 별도로 따로 있다는 말입니다. 이것은 일반 엔진에 고옥탄가 휘발유를 사용해봤자 엔진 출력 향상은 애초부터 기대할 수 없다는 이야기입니다.
반대로, 고급 휘발유를 사용하도록 되어 있는 엔진에 일반 휘발유를 사용하면 어떻게 될까요?
고급 휘발유를 사용하도록 되어 있는 엔진에 일반 휘발유를 사용하면, 엔진이 가지고 있는 잠재력을 충분히 발휘할 수는 없겠지만, 일반 주행에는 별반 지장을 받지 않습니다.
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◆ 엔진수명 단축요인 중 하나인 노킹현상의 발생확률이 낮아짐으로써 엔진의 수명을 오래 가게 합니다.
◆ 차량이 노후화 될수록 요구 옥탄가가 더 높아져 일반 휘발유를 사용하실 경우 소음 및 떨림현상이 증가하는데, 프리미엄휘발유를 사용하시면 엔진의 소음과 떨림이 줄어들어 조용한 운전을 즐기실 수 있습니다.
◆ 가혹조건 속에서도 엔진과열 및 노킹현상을 방지해 주어 안정된 엔진운행을 도와줍니다.
◆ 일반휘발유에 비해 고옥탄이므로 차량의 출력증강에 도움이 되어 순간 가속력이 좋아집니다.
요즘 경주용 차량의 연료라고 광고하면서 수입차, 2500CC 이상 차량, 튜닝 카 등에도 사용하면 나쁠 것이 없다는 투로 귀족 마케팅을 하고 있는 소위 "고급 휘발유"의 홍보 문구입니다. 옥탄가가 높은 고옥탄 휘발유는 노킹의 발생 확률을 떨어뜨리고 출력 증강에 도움이 된다고 하고 있습니다. 고옥탄 휘발유를 일반 엔진에서 사용하는 경우에 얻을 수 있는 효과는 말 그대로 "노킹의 발생 확률을 떨어뜨리는" 것입니다. 고옥탄이므로 차량의 출력증강에 도움이 되어 순간가속력이 좋아질 이유는 없습니다.
고옥탄이라고 해서 무조건 엔진 출력이 증대되는 것은 절대 아닙니다. 엔진에는 옥탄가를 알 수 있는 센서가 장착되어 있지 않습니다. 어떤 휘발유가 공급되는지 엔진은 알지 못합니다. 그러므로 고옥탄 휘발유를 사용한다고 해서 엔진의 작동이 달라지는 것은 없습니다. 엔진의 점화시기를 변경하지 않는 이상 엔진 출력이 증대되는 일은 없습니다.
노킹의 발생 확률을 떨어뜨리는 것도 경제성을 따져 보아야 할 것입니다. 일반 휘발유(옥탄가 91~93)를 일반 엔진에 사용할 때 노킹의 발생 확률이 크다면 노킹 발생 여부가 큰 문제가 되겠지만, 일반 주행에서 노킹이 문제가 되지는 않습니다. 노킹이 엔진의 내구성에 중요한 문제가 되었던 것은 옛날에 아직 전자제어가 되지 않을 때 점화시기의 조절이 미덥지 못할 때의 이야기입니다. 현재는 엔진에 특별한 이상이 없다면 일상 주행에서 노킹은 그다지 문제가 되지 않습니다. 또, 이미 일부 차량에서는 노킹 발생 여부를 진단하여 점화시기를 제어하는 시스템을 탑재하고 있습니다. 이런 차량에서는 노킹 걱정을 하지 않아도 됩니다.
엔진수명을 연장하기 위하여 노킹을 피할 것이라면 굳이 비싼 고급 휘발유를 사용할 것이 아니라, 노킹이 발생하기 쉬운 상황을 만들지 않으면 됩니다. 노킹이 발생하기 쉬운 상황은,
(1) 엔진 과열의 기미가 있을 때(냉각수의 적정량 유지, 엔진 오일 교환, 냉각계 고장 유무 확인)
(2) 언덕 길을 高段 기어 상태에서 저속으로 주행하면서 액셀페달을 깊게 밟을 때(엔진의 출력이 부족하다 싶으면 액셀 페달을 무작정 밟지 말고 재빨리 低段으로 기어변경)
평상시에 적절한 엔진관리를 하는 것이 중요하지 연료가 엔진을 보호해주지는 않습니다.
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고급 휘발유 넣으면 성능도 고급되나 | |||
일반차에도 ‘고급’ 찾는 사람 늘고 있지만
요즘 도심의 웬만한 주유소에서는 고급 휘발유를 판매하는 곳이 많다. 조금 비싼 차나 고급 수입차, 엔진을 튜닝한 차를 타는 사람들을 중심으로 고급 휘발유 사용이 점차 늘어나고 있는 게 사실이다. 주유소에서도 주로 수입차가 들어오면 넌지시 고급 휘발유를 권유한다. 그래서인지 최근 ‘고급 휘발유 넣을까? 일반 휘발유 넣을까?’ 고민하는 이들도 많아졌다. 일반적으로 고급 휘발유는 옥탄가 95 이상을 말한다. 정유사 얘기를 들어보면 고급 휘발유는 고급차에만 넣는 것이 아니라 일반 차에도 좋다고 주장한다. 맞는 얘기일 수도 있고, 틀린 얘기일 수도 있다. 고급 휘발유의 경우 옥탄가를 높인 가장 큰 이유는 노킹을 줄이기 위해서다. 원래 엔진에는 압축비나 점화시기에 맞게 최적화된 옥탄 요구치(RON·Research Octane Number)가 있다. 즉 판매되는 휘발유가 엔진의 옥탄 요구치에 맞으면 가장 좋은 성능을 낸다는 뜻으로 해석하면 된다. 따라서 고급 휘발유를 넣는다고 엔진 성능이 반드시 향상되는 것은 아니다. 사용하는 연료의 옥탄가가 엔진의 옥탄 요구치보다 높다고 해도, 엔진은 연료보다 낮은 옥탄가에서 최적화되도록 설계돼 있어서 성능향상을 기대하기 어려울 수 있다. 현대차는 오래 전부터 옥탄 요구치 92를 기준으로 엔진을 만들어왔다. 독일 자동차회사들은 91~95 정도가 대부분이지만, 고성능 모델로 가면 98을 요구하는 차의 비율이 높아진다. 결국 엔진이 요구하는 옥탄가와 잘 맞으면, 일반 휘발유로도 차를 운행하는데 전혀 무리가 없다. 따라서 고급 휘발유는 옥탄 요구치가 높은 차에만 넣는 것이 맞다. 하지만 실제 사용자의 얘기를 들어보면 고급 휘발유를 넣었을 때와 일반 휘발유를 넣었을 때 차이가 현저하다고 한다. 한국차와 독일산이지만 고성능은 아닌 일반적인 성능을 가진 수입차 등 여러 대의 차를 갖고 있는 H씨는 “그나마 한국차는 좀 덜해도 수입차는 일반 휘발유를 넣었을 때와는 느낌이 너무 달라서 어쩔 수 없이 넣고 다닌다”고 말한다. 역시 비슷한 급의 수입차를 타는 K씨는 엔진에 문제가 있어 정비공장에 입고했는데, 엔진을 점검하던 정비사가 단번에 “혹시 일반 휘발유를 넣고 다녔냐?”며 고급 휘발유를 추천해 그 이후 고급만 넣고 있다고 한다. 일부 고옥탄을 요구하는 BMW M5를 비롯해 벤츠의 AMG 모델 등 고성능 차를 타는 사람들 가운데는 고급 휘발유에 다시 시중에서 판매하는 옥탄부스터(옥탄값을 더 높이는 첨가제)까지 넣어 타고 다니는 경우도 있다. 반면 미국의 경우 시골의 개인 주유소들이 많은 만큼 휘발유 품질이 떨어지는 곳도 적지 않다. 따라서 어느 미국산 차는 옥탄가 89를 기준으로 고출력 엔진을 설계해 고옥탄 휘발유에 대한 소비자들의 경제적 심리적인 부담을 줄이기도 했다. 그러나 한국의 휘발유가 선진국에 비해 옥탄가 수준이 떨어진다는 의견도 있다. 따라서 시중의 일반 휘발유는 물론 고급 휘발유의 품질까지 의심하는 소비자들이 있다. 실제로 한국에는 프리미엄 혹은 고급 휘발유라고 해도, 옥탄가를 정확히 표시하는 곳이 없다. 고급 휘발유가 왜 고급인지를 주유소에서 명확히 밝히지 않고 있는 셈이다. 다만 판매원이 ‘옥탄가가 100 수준’이라고 말할 뿐이다. 오랫동안 독일에서 거주했다는 한 소비자는 “독일처럼 주유소마다 옥탄가를 정확히 표기하고, 자기 차의 옥탄 요구치에 맞는 휘발유를 넣는게 바람직하다”고 말했다.
고급휘발유는 1992년 미군과 외교관의 요청에 따라 용산과 한남동 부근 5~6개 주유소에 처음 선보였다. 이후 1995년 전국 100여 개소까지 확대했다가, 판매가 저조해지자 일부 지역을 제외하고는 대부분 중단했다. 2000년 이후 수입차와 대형 고급차 판매가 증가하면서 고급 휘발유를 필요로 하는 소비자들도 증가 추세다. 현재 한국은 고급 휘발유의 시장점유율이 1%, 일본은 17% 이상으로 국내에서도 고급 휘발유 수요가 증가할 것으로 정유업계는 내다보고 있다. 한국의 고급휘발유 가격은 일반 휘발유보다 ?당 140~150원 정도 비싸다. |
자동차에 연료로 쓰이는 가솔린은 200 여종의 탄화수소화합물로 이것이 엔진 실린더 내부에서 연소가 되어 폭발력을 일으키고 차를 움직이게 하는 과정은 기계공학적인 내용 뿐만이 아니라 화학공학에서나 다룰 수 있는 정도의 높은 수준의 화학반응에 대한 이해가 필요합니다. 하지만 일반적인 상식의 수준에서 옥탄가와 자동차의 노킹과의 관계를 가능한 쉽게 설명하도록 노력해 보겠습니다.
먼저 옥탄가(RON : Research Octane Number)의 정의는 간단하게 “노킹을 발생시키기 어려운 정도”라고 되어 있습니다. 위 정의로 봐서는 분명히 노킹이라는 것이 엔진성능에 도움이 안된다는 것은 분명하겠죠. 노킹이라는 것은 아주 쉽게 말해서 “실린더내에서 연료가 스파크플러그에 의해 점화가 되어 연소되지 않고 주로 스파크 타이밍 이전에 연료가 자기착화가 되어서 연소가 되어 버리는 경우에 발생하며 이때 엔진내부에서 매우 큰 충격파를 발생시켜 마치 엔진블록을 두드리는 것과 같은 소리가 나게 되는 현상”을 말합니다. 위의 정의가 전혀 쉽지 않다고 하시는 분도 있을 줄 압니다만 그래도 노킹에 대해 더 이상 쉽게 풀어쓰기 어렵다는 점을 이해해 주시기 바랍니다.
옛날에 전자오락실에 가면 두더지 잡기 게임이 있었습니다. 올라오는 두더지 머리를 제때에 정확히 때려야 하는데 조금이라도 타이밍이 늦거나 빨라도 점수가 올라가지 않습니다. 그놈이 올라오는 순간을 정확히 포착해서 깨끗하게 일격을 가해야만 하는데 그렇게 하기 위해서는 그 머리가 다 올라온 다음에 한방 큰 것을 먹이려고 하면 이미 늦으니까 막 올라오려고 할 때 망치를 내려쳐야 머리가 최대로 나온 순간을 잡을 수 있습니다.
자동차의 엔진도 마찬가지입니다. 실린더 내부에서 피스톤이 최대로 상사점에 도달했을 때 스파크플러그가 불꽃을 튀겨줘야 제때에 폭발이 이루어지고 최대의 파워를 크랭크축에 전달할 수 있는 것입니다. 좀더 정확히 말하면 피스톤이 막 최대점에 도달했다가 다시 내려가려고 하는 시점 (ATDC 10도 : After Top Dead Center) 에서 폭발이 이루어지면 이상적인데 그렇게 되기 위해서는 아이들중에는 피스톤이 최대점에 도달하기 10도 내지 15도 이전 (BTDC 10-15도 : Before Top Dead Center)에 점화플러그에서 불꽃이 발생되어야 합니다. 그래야 실제 연료의 폭발이 ATDC 10도에서 이루어 지기 때문입니다.
성냥불을 켤 때 불꽃이 발생해서 최대로 화염을 만들 때까지 조금 시간이 걸린다는 것을 생각하시면 됩니다. 하지만 점화플러그가 불꽃을 발생시켜 폭발이 될 때까지의 이 모든 과정은 성냥불과는 달리 불과 1ms (1000분의 1초) 동안에 다 끝나버리기 때문에 엔진의 점화시기 제어라는 것이 얼마나 정밀하게 이루어 져야 하는지 이제 조금 이해가 가시는지요. 예를 들어 만약 3000rpm으로 회전하는 엔진이 있다면 1초에 크랭크축이 50회전하게 되고 그것을 각도로 환산하면 18,000도가 되니까 1ms라는 아주 무지 짧은 순간에도 크랭크축은 18도를 움직인다는 얘기가 됩니다.
노킹은 엔진의 압축비가 크거나 엔진이 과열되었거나 점화시기가 빠르거나 옥탄가가 낮은 연료를 썼을 때 발생하기 쉽습니다. 먼저 얘기한 바와 같이 노킹은 연료의 자기 착화에 의한 조기점화(Pre-Ignition) 현상이기 때문에 옥탄가가 높다는 것은 연료가 자기착화할 가능성이 적다는 얘기고 자기착화하는 성질을 억제하기 위해서 과거에는 납성분을 안티노킹을 위한 첨가제로 상당기간 사용하였던 적이 있습니다. 이것이 유연휘발유였는데 그러다가 배기가스 정화를 위한 카탈리틱 컨버터(Catalytic Convertor, 삼원촉매장치)가 자동차에 장착이 되면서 이 납 성분이 컨버터의 성능을 저하시킨다는 것이 밝혀짐에 따라 1990년대 이후에는 이 납성분을 더 이상 가솔린의 첨가제로 사용할 수 없도록 되어 있습니다. 그래서 주로 MTBE라는 고옥탄가의 화합물을 첨가제로 사용한 무연휘발유가 이때부터 발매되기 시작하게 된 것이죠.
이제 조금씩 결론을 내려보기로 하겠습니다. 옥탄가가 높은 연료일수록 자기착화의 가능성이 적은 것은 분명한데 과연 그 외에 어떤 효과가 있는 것일까요? 자동차의 연소는 1ms 라는 짧은 시간내에서 일단 실린더내에 흡입된 연료/공기 혼합기가 조금이라도 자기착화에 의한 손실없이 100%가 순전히 스파크플러그에 의해 연소가 되어 강력하고 지속적인 화염과 함께 큰 폭발력을 발생할 때 엔진이 설계된 의도에 맞게 제 성능을 발휘할 수 있는 것입니다. 그러니까 옥탄가가 87인 가솔린을 썼을 때는 현재 노킹이 일어나지 않더라도 그 중 소량은 자기착화로 인해 소실되고 있다고 볼 수 있고 또한 연소 자체가 매우 빠르게 진행되어 제대로 된 엔진성능을 얻기가 힘듭니다. 반면 옥탄가 95인 가솔린을 썼을 때는 거의 100%의 가솔린/공기 혼합기가 손실없이 정해진 점화 타이밍에 의해 강력한 폭발력을 일으키면서 연소를 할 수 있습니다. 이런 경우 당연히 엔진성능이 좋아짐을 느낄 수 있고 또 실제로 연비도 많이 좋아지게 됩니다.
어떤 차량의 경우는 옥탄가가 높은 가솔린만을 주유할 것을 추천하고 있습니다. 하지만 엔진이 정상컨디션이라면 저옥탄가의 가솔린을 넣는다고 해도 노킹이 일어나지는 않지만 위에서 설명한 대로 어느 정도 성능의 감소와 연비의 악화를 경험하게 됩니다. 보통 압축비가 큰 엔진의 경우 노킹의 가능성이 높기 때문에 압축비 7.5인 엔진은 RON 85정도의 가솔린을 써도 되지만 압축비 10인 엔진은 RON 100 정도의 가솔린을 쓰도록 권장하고 있습니다. 그러니까 모든 가솔린엔진의 압축비는 10이하로 설계될 수 밖에 없는 이유가 여기 있는 것이죠.
노킹의 문제점은 단순히 엔진의 소음만이 아니라 피스톤 링의 조기 마모, 실린더헤드 개스킷의 손상, 피스톤의 고열로 인한 변형 등 심각한 문제를 야기시키며 주로 언덕을 올라갈 때나 갑자기 가속을 할 때 발생할 가능성이 높습니다. 그래서 언덕을 올라갈 때 노킹이 발생하면 저단기어를 사용하여야 하며 급가속을 하지 않고 완만하게 가속을 하면 노킹 방지에 효과가 있습니다.
혹시 비오는 날에 차가 더 잘 나간다는 느낌을 받으신 적이 있는 분이 계신지요? 상당히 예민하신 분이라면 그런 감을 느낀 적이 있을 겁니다. 그 이유를 알려드리죠. 바로 그 이유는 혼합기의 습도가 높으면 연료의 착화시간이 지연되는 효과가 있기 때문에 노킹이나 연료의 조기착화/조기소실이 발생할 확률이 적어지고 연소가 부드럽고 지속적으로 이루어 지게 되기 때문입니다.
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첫댓글 문제시 삭제애두 괜찮아요~~~~~^^
문제될것은 없는듯 합니다. ^^
궁금했는데 잘 봤습니다. 계속 고급휘발유를 넣어야겠군요