디젤 소형차 중심으로 부활하는 기계식터빈 왜?

 

얼마전 3월에 출시예정인 프라이드디젤의 스타트가격이 1200만원대부터 시작할것이다라는 소문이 났었습니다. (이미 3월이 되었는데 프라이드디젤에 대한 소식이 없네요 출시 안하려나......) 경쟁모델이면서 형제차인 현대 엑센트 디젤이 1440만원에 시작되는걸 감안하면 이번에 새로 출시할 프라이드 디젤의 가격은 어떻게 보면 파격적이라고 볼수 있습니다.

 

그런데 현대 엑센트와의 차별화 덕택인지 프라이드디젤은 최고출력이 90마력, 최대토크는 22.4kg.m로 엑센트디젤보다 출력이나 토크 모두 낮습니다. 물론 엑센트디젤은 배기량이 1.6L이고 프라이드디젤은 1.4L로 배기량에 따른 차이도 감안해야겠죠.

 

그리고 윗 사진을 보시면 아시겠지만 에너지관리공단에 올란온 폭스바겐 폴로 디젤 공인연비입니다. 곧 국내에 정식수입될 예정인 폴로디젤의 연비를 보시면 복합연비가 리터당 18.3km/l입니다. 언뜻보면 상당히 좋아보이는듯 하지만 같은배기량에 더크고 더 무거운 차체를 가진 폭스바겐 제타와 골프의 복합연비가 각각 리터당 19.1km/l, 18.9km/l 인걸 감안하면 폭스바겐 폴로의 연비는 약간 실망스럽게 느껴지실겁니다. 

 

연비뿐만 아니라 최고출력과 최대토크또한 배기량이 같음에도 폴로는 90마력인데 반해 골프와 제타는 105마력으로 차이가 나며 최대토크 또한 폴로가 더 낮은편입니다.

 

더 가볍고 더 컴팩트한 폴로의 공인연비가 제타나 골프보다 낮은 이유는 무엇일까요? 확신할수 없지만 아마도 제타나 골프는 VGT터빈을 적용한데 반해 폴로는 기계식터빈이 적용되었을거라 추측됩니다.

 

왜 다시 기계식터빈을 적용하는 디젤소형차가 나오고 있을까?

 

터보엔진은 자연흡기엔진과 달리 버려지는 배기가스의 힘으로 터빈을 돌려 공기를 더 많이 빨아들여 출력을 높입니다. 전자적으로 제어하지 않고 기계적으로 제어하기 때문에 기계식 터빈이라고 하는데요. 2000년대초 현대 싼타페에 국내최초로 전자제어식 터빈인 VGT터빈이 적용되면서 VGT터빈 이전에 나온 기계식터빈은 WGT라는 명칭을 부여하기도 했습니다. WGT의 자세한 명칭은 Waste Gate Turbo Charger입니다.

 

보통 양산차 터빈에는 필요이상 압력의 공기가 들어오는경우 적정압력을 유지시켜주기 위해 필요이상 압력의 공기를 빼는 웨스트게이트가 존재합니다. 웨스트게이트가 없다면 오버부스트 되는데 디젤은 크게 문제없지만 가솔린차량의 경우 엔진에 심각한 데미지줄 가능성이 높습니다. 다만 일부 터빈에는 웨스트게이트가 없는 경우가 있는데 이경우는 ECU에서 부스트압력을 완전히 고정시킨 케이스입니다.(아마 제가알기론 부스트컨트롤러가 별도로 있는걸로 알고있습니다) 아무튼 대다수 터빈에는 웨스트게이트가 붙어있습니다.

 

그런데 기존 기계식터빈의 경우 일정이상의 엔진회전수에는 문제가 없는데 저회전에서는 배기가스압력이 충분치 못하여 터보랙이 크거나 토크가 낮아 힘이 딸리는게 느껴질겁니다. 그래서 터보차량의 경우 각단기어비차이가 큰편입니다. 1단 출발하면 바로 2단으로 바꿔야하는 경우도 있죠. 대신 파이널기어는 높은출력과 토크에 맞게 자연흡기엔진보다 더 작게 제작할수 있습니다.

 

디젤의 경우 이러한 터보래그를 극복하기 위해 임펠러 위쪽에 엔진회전수에따라 가변으로 길이가 조정되는 베인을 장착하여 저회전에서 유속을 빠르게 설정하고 고속에서 베인을 열어 전구간에서 최적의 효율을 얻을수 있는 VGT터빈이 등장하게 되었습니다. 폭스바겐이 먼저 장착했고 국내에서는 현대자동차가 2003년 싼타페부터 적용되었던걸로 기억합니다. 아래영상은 VGT터빈 시뮬레이션 영상입니다.

 

 

VGT터빈이 출력과 토크 그리고 연비상승효과가 있고 배출가스도 적게 배출되기 때문에 2000년대 중반이후 WGT 즉 기계식터빈이 거의 자취를 감추다시피 했습니다. 그런데 소형차를 중심으로 다시 기계식터빈이 다시 등장한 이유는 바로 VGT터빈대비 가격이 낮기 때문입니다. 

 

제가 알기로는 같은배기량 기준으로 기계식터빈대비 VGT터빈이 20만원이상 비싼걸로 알고있습니다. 왜냐하면 기계식터빈은 단순히 배기가스압력에 따라 웨스트게이트가 압력을 조절하는게 끝이지만 VGT터빈은 대게 ECU에서 엔진회전수에서 따라 VGT의 가변베인을 조절하기 때문에 설계가 복잡하고 따라서 단가 또한 비쌀수밖에 없습니다.

 

인터넷 중심으로 프라이드 디젤이 1200만원대에 출시할수도 있다는 소문이 바로 이 기계식터빈이 적용되었기 때문입니다. 아마 폴로 또한 자세히 알수 없지만 윗급 골프나 제타와 달리 기계식터빈인듯 하구요. 배기가스에 취약한 기계식터빈이 적용되었음에도 프라이드 디젤의 경우 출시할 예정인걸 봐서는 배출가스를 획기적으로 저감시킨듯 합니다. 제가 알기로는 마찰계수가 낮은 볼베어링 터빈이 적용된경우라면 고출력이 필요하지 않는이상 기계식터빈이 가격대비 효율성이 좋다고 하더라구요. 이번 포스팅은 여기서 마치겠습니다.

 

P.S - 아직 인터넷에 떠도는 추측성 이야기지만 정말로 프라이드디젤이 1200만원대에 출시되면 실제로 한번 구매해서 타볼 생각입니다. 지금타는 스파크 다 좋은데 저회전에서 힘이 너무 딸려서 이번에는 힘좋은 차로 바꾸고 싶네요^^;