홀수 실린더 엔진, 왜 만드나?
엔진은 휘발유나 경유를 안개 형태로 분사한 후 점화플러그 혹은 강한 압력으로 폭발시켜 동력을 만들어낸다. 이 때 동력이 만들어지는 부분을 ‘실린더’라 부른다. 보통 우리가 타는 차에는 실린더가 4개인 4기통 엔진이 들어간다. 적당한 출력과 준수한 연비, 제조 단가도 충족하는 스탠다드 타입이다.
이외에 스포티한 차량은 6기통을 쓰는 경우가 많고, 슈퍼카 등 억대 차량 일부는 최대 12기통에 달하는 거대한 엔진을 얹는다. 여기서 한 가지 공통점은 실린더의 수가 짝수다. 우리 주변에는 홀수 실린더를 장착한 차가 드물다. 그나마 3기통 엔진이 조금씩 늘어나는 추세인데, 국내 소비자 입장에선 상대적으로 희소하다고 생각할 수 있다.
그렇다면, 승용차를 기준으로 3기통과 5기통 엔진은 짝수 실린더 엔진과 비교했을 때 어떤 특징이 있는지 짧고 쉽게 알아보자.
다운사이징의 끝, 3기통
3기통 엔진은 북미와 유럽을 중심으로 폭넓게 적용된 타입이다. 기본적으로 배기량이 제한적이기 때문에 경차나 소형차에 주로 탑재된다. 대부분 직렬 실린더 배치에 1.5L 이하 배기량을 가지며, 자연흡기보단 터보차저를 엮어 부족한 출력을 보완하는 경우가 많다.
이런 엔진은 연비가 좋다. 좋을 수 밖에 없다. 4기통 엔진 대비 실린더 수가 하나 줄어든 만큼 실린더 마찰 저항에 따른 부하가 줄어든다. 또, 부피가 작고 가벼워 연비 향상에 도움이 된다. 그밖에 원가절감에 도움이 되기도 한다.
요즘은 중형 모델에도 넣는 사례가 있는데, 대표적으로 곧 출시될 신형 푸조 508에 직렬 3기통 1.2L 퓨어텍 가솔린 터보 엔진이 들어간다. 성능은 130 PS – 23.4 kgm로 현대차의 2.0L 자연흡기 가솔린 엔진과 비슷한 스펙이다.
한편 3기통을 독특한 형태로 적용한 사례가 있다. BMW i8에 직렬 3기통 1.5L B38 가솔린 터보 엔진이 들어갔다. 배기량에 따라 미니쿠퍼 3도어, 1시리즈, 2시리즈에 적용되는 엔진이다. i8 기준, 성능은 230 PS – 32.6 kgm으로 3기통 치곤 꽤 높은 성능을 자랑한다.
다만 i8은 하이브리드 시스템이 적용돼, 실제 성능은 380 PS – 58.1 kgm으로 높은 출력을 갖췄다. 덕분에 0-100km/h 도달시간은 4.4초, 복합 연비는 14.2km/L로 매우 효율적이다.
이외에도 유럽 내 신차를 살펴보면 상당히 많은 3기통 차들을 볼 수 있다. 다만 한 가지 단점이 있다면 실린터 사이의 진동 상쇄가 덜 이루어져, 진동이 심하다. 다행히 기술의 발전으로 진동을 최소화 해 우려할 만한 불편은 없다. 향후 환경규제로 인해 내연기관은 3기통에 하이브리드 시스템을 섞는 방향으로 수렴할 가능성이 높다.
감성충만 5기통
5기통 엔진은 이론상 애매하다. 4기통 보단 부드럽고 6기통 보단 아쉬운 느낌이다. 실린더 점화 순서도 [1번-2번-4번-5번-3번]으로 독특하게 움직인다. 즉, 서로 붙어있는 실린더와 떨어져 있는 실린더가 번갈아가며 움직이기 때문에 독특한 리듬과 소리를 만들어낸다. 이런 특징은 오히려 자동차 마니아들에게 색다른 ‘맛’으로 인정 돼, 고정 팬 층이 있을 정도다.
배기량도 애매하다. 아우디 기준 2.5L 수준으로, 친환경과는 다소 거리가 있어 사장되어가는 타입이다. 과거엔 볼보, 벤츠, 아우디, 폭스바겐에서 주로 사용했고, 요즘은 아우디 일부 모델에만 상징적으로 적용된다.
대표 모델로 아우디 TT가 있다. 이 차의 상위 모델에는 항상 5기통 엔진이 들어갔는데 2.5L 직렬 5기통 TFSI 가솔린 엔진이 들어간다. 성능은 405 PS – 48.9 kgm으로 제법 높은 편이며 0-100km/h 도달시간은 3.7초에 불과하다.
그밖에 과거 쌍용(현 KG모빌리티)차에 역시 5기통 엔진이 들어갔다. 벤츠 엔진을 도입해 사용하고 있었기 때문에 당시 유럽 기준에 맞는 파워트레인이 적용된 것이다. 물론, 요즘은 다운사이징 추세로 4기통 엔진만 사용한다.
요즘은 어떤 엔진이 트렌드일까?
엔진은 실린더 수를 최소화 하는 것이 트렌드다. 흔히 말하는 다운사이징이 이에 해당되는데, 엔진 자체만으론 이미 줄일만큼 줄인 상태다. 하지만 유럽 내 환경기준치는 점점 내려가기만 한다. 이를 만족하면서 출력을 유지하려면 터보차저가 필수다. 압축공기를 강제로 밀어넣어 더 강한 폭발을 일으키게 하는 것이다.
최근엔 이마저도 환경규제 기준치를 맞추기 어려워, 모터의 힘을 빌리게 됐다. 연구 비용을 최소화 하면서 차 값 인상 억제하고 기준치까지 맞출 방법으로 48V 마일드 하이브리드가 각광 받고 있다. 유럽에선 흔해질 만큼 보편화 됐다. 대체로 엔진 부하가 가장 많이 걸리는 저속 출발 시 동력 보조용으로 사용해 배출가스를 줄이는데 상당한 도움이 된다. 특히 부드러운 주행 감성과 갑자기 늘어난 전장부품의 전력공급을 보조하기도 한다.
이외에도 5:5 비율로 동작하는 풀 하이브리드나 모터의 비중이 좀 더 높은 플러그인 하이브리드 등 가솔린 엔진과 모터를 조합하는 방향으로 크게 발전중이다. 유럽에선 내연기관차와 관련된 기업들이 도태되지 않도록 전기차가 주류가 돼도 엔진을 끝까지 가져갈 것으로 보인다. 대신 하이브리드 시스템과 바이오 가솔린 사용으로 환경 오염을 최소화 하는 방안을 물색하고 있다.
댓글0