현대·기아차, 엔진 성능·연비 향상 신기술 양산차에 적용

연속 가변 밸브 듀레이션(CVVD) 기술 선보여

엔진 성능·연비 동시 향상...배출가스도 줄여줘

기술 탑재 엔진 '쏘나타 터보'에 최초 적용 예정

【서울=뉴시스】박민기 기자 = 현대·기아자동차는 엔진의 종합적인 성능을 획기적으로 높여주는 연속 가변 밸브 듀레이션(CVVD) 기술을 세계 최초로 개발하고 양산차에 적용한다고 3일 밝혔다.

현대·기아차는이날 현대모터스튜디오 고양에서 '현대자동차-기아자동차 신기술 미디어 설명회'를 열고 연속 가변 밸브 듀레이션 기술이 적용된 '스마트스트림 G1.6 T-GDi' 엔진을 처음으로 공개했다.

연속 가변 밸브 듀레이션 기술은 지금까지는 부분적으로만 가능했던 엔진 밸브 열림 시간 제어를 획기적으로 늘려주는 기술로, 상충관계인 엔진의 성능과 연료 소비 효율(연비)을 동시에 향상시키면서 배출가스까지 줄여주는 것이 특징이다.

자동차의 엔진은 흡입-압축-팽창-배기 4단계 과정을 통해 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는데, 이 과정에서 흡기와 배기가 통과하는 관문인 밸브의 열리고 닫히는 시점과 깊이를 주행 상황에 따라 조절하는 가변 밸브 제어 기술들을 통해 엔진의 성능과 효율을 높여왔다.

가변 밸브 제어 기술로는 밸브의 여닫힘 시점을 제어하는 연속 가변 밸브 타이밍 기술(CVVT), 밸브의 개폐 깊이를 조절해 실린더 내 공기량을 제어하는 연속 가변 밸브 리프트(CVVL) 등이 있으며 이번에 현대차와 기아차가 처음 선보인 연속 가변 밸브 듀레이션 기술은 엔진의 작동 조건에 따라 흡기 밸브가 열려있는 기간을 최적화하는 기술이다.

기존 엔진들은 연비를 우선시하는 아킨슨 사이클, 성능에 중점을 둔 밀러 사이클, 연비와 성능 절충형 오토 사이클 등 세 가지 중 하나의 엔진 사이클을 선택하고 그에 따라 고정된 밸브 열림 시간을 가질 수밖에 없었다.

하지만 연속 가변 밸브 듀레이션 기술은 연비 주행, 가속 주행 등 운전 조건 별로 밸브 듀레이션을 길거나 짧게 제어해 아킨슨, 오토, 밀러 사이클을 모두 구현할 수 있다. 또한 유효 압축비를 4:1에서 10.5:1까지 탄력적으로 조절할 수 있는 만큼 가변 압축 효과를 얻을 수 있다.

연속 가변 밸브 듀레이션 기술이 적용된 엔진은 출력이 적게 필요한 정속 주행 시에는 흡기밸브를 압축 행정의 중후반까지 열어 압축 시 발생하는 저항을 감소시키고 압축비도 낮춰 연비 개선 효과를 볼 수 있다.

가속 주행 시에는 흡기 밸브를 압축 행정 초반에 닫아 폭발에 사용되는 공기량을 최대화하고 엔진의 토크를 향상시켜 가속성능을 개선할 수 있다.

이외에도 최적의 밸브 듀레이션 구현으로 연료 연소율을 높여 배출가스 저감에도 높은 효과가 있으며, 엔진 성능은 4% 이상, 연비는 5% 이상 향상되고 배출가스는 12% 이상 저감된다.

현대·기아차는 이번 기술 개발로 엔진 분야에서 선도적인 위치에 올라서는 것은 물론, 날로 엄격해지는 배기가스 규제에 적극적으로 대응해 기업 경쟁력을 강화할 수 있는 계기가 될 것으로 기대하고 있다.

이날 공개된 스마트스트림 G1.6 T-GDi 엔진은 배기량 1598cc의 4기통 가솔린 터보엔진으로 최고출력 180마력, 최대토크 27.0kgf·m의 성능을 발휘한다. 스마트스트림 G1.6 T-GDi에는 연속 가변 밸브 듀레이션 기술 외에도 연비 개선에 도움이 되는 저압 배기가스재순환 시스템(LP EGR)이 국내 최초로 적용됐다. 

이외에도 스마트스트림 G1.6T-GDi엔진에는 ▲엔진의 온도를 신속하게 상승 혹은 냉각시켜 연비를 높이고 엔진 내구성, 가속 성능을 개선한 통합열관리시스템(ITMS) ▲기존 T-GDi 엔진의 연료 분사 압력인 250bar보다 40% 높은 350bar의 더 강력해진 직분사 시스템 ▲기계적인 마찰을 최소화한 구동부품을 적용해 엔진의 마찰을 34% 저감한 마찰저감 엔진무빙시스템 등의 신기술들이 적용됐다.

현대·기아차는 앞으로도 ▲신기술 개발을 통한 효율 향상 ▲IT와의 융합을 통한 상품성 향상 ▲전동화에 최적화된 파워트레인 개발을 목표로 고효율의 우수한 상품성을 가진 파워트레인을 개발해 고객에게 최고의 주행경험을 제공하고 미래 자동차 산업에서 기술 우위를 확보한다는 계획이다.

이번 연속 가변 밸브 듀레이션 기술이 최초 적용된 스마트스트림 G1.6 T-GDi 엔진은 하반기 출시 예정인 '쏘나타 터보'에 최초 탑재될 예정이며, 현대·기아차는 향후에도 해당 기술이 탑재된 엔진을 추가로 선보일 계획이다.


[email protected]