터보엔진

터보엔진

터보엔진(Turbo Engine)은 터빈을 이용하여 출력을 높인 엔진이다. 버리는 에너지를 재활용해 성능과 효율을 높인다. 같은 배기량이라면 터보엔진의 성능이 일반 엔진보다 높다.

개요

터보엔진은 엔진에서 연소 후 발생하는 배출가스의 압력을 이용해 터보차저(Turbocharger)를 작동 시켜 여기에서 생성된 압축공기를 엔진 연소실로 재공급해 동력을 발생시킨다. 자연흡기엔진(Naturally Aspirated Engine)과 비교해 연소실로 더욱 많은 공기를 과급할 수 있기 때문에 큰 힘을 만들어낼 수 있고, 연소 효율도 향상한다. 터보엔진은 자연흡기엔진보다 배기량이 작아도 비슷한 수준의 성능과 효율을 유지할 수 있으며, 일반적으로 터보차저를 장착하면 자연흡기엔진보다 60% 이상 효율이 높아지는 것으로 알려져 있다. 터보엔진처럼 터보차저의 터빈을 이용해 압축공기를 만들어 과급하는 방식을 과급 엔진이라고 하는데, 과급 엔진의 역사는 꽤 오래 전으로 거슬러 올라간다. 고틀리프 다임러(Gottlieb Daimler)가 1885년 톱니바퀴로 작동하는 펌프식 과급기를 최초로 개발했다. 이후 2021년과 같은 터보차저의 아이디어는 1905년 스위스의 엔지니어 알프레드 뷔치(Alfred Buchi)에 의해 고안됐지만, 금속 가공 기술이 발달하지 않아 터보엔진을 만들기 어려웠다. 그래서 알프레드 뷔치의 아이디어는 그로부터 17년이 흐른 1922년에야 비로소 실제 제품으로 만들어질 수 있었다. 그 후 터보엔진은 100여 년의 시간 동안 꾸준한 발전을 이뤘다.

역사

1905년 알프레드 뷔치에 의해 최초의 터보엔진이 개발된 이후, 터보차저 기술은 주로 디젤엔진(Diesel engine)에 적용됐다. 애초에 알프레드 뷔치가 디젤엔진 연구원이자 엔지니어였고, 디젤엔진의 출력을 올릴 때 동반되는 소음과 진동, 매연을 해결하기 위해 개발된 것이 바로 터보 디젤엔진이었다. 최초의 터보 디젤엔진은 자동차가 아닌 독일산 여객선에 적용됐다. 자동차에 적용하기에는 그 크기가 너무 컸던 탓이다. 1923년 제작된 단치히(Danzig), 프로이센(Preussen)이라는 2대의 여객선에 10기통 2,500마력 터보 디젤엔진이 최초의 적용됐다. 이 두 여객선에 적용된 엔진은 같은 배기량의 자연흡기 디젤엔진과 비교해 최고 출력이 750마력이나 강해 터보엔진의 강력함을 입증했다. 1939년~1945년에 일어난 2차 세계대전 시기에 터보차저 기술이 크게 발전했다. 각종 전함과 잠수함에 터보 디젤엔진이 탑재됐고, 전쟁을 치르며 성능과 효율성을 높이는데 각국이 총력을 기울였기 때문이다. 그 결과, 터보차저의 크기는 1920년대와 비교해 작아졌고 동시에 과급 능력은 더욱 좋아져 디젤엔진의 성능 향상으로 이어 졌다. 터보 디젤엔진은 종전 이후에야 자동차에 적용되기 시작했고, 당시에는 그 크기 탓에 주로 대형 트럭에 적용됐다. 만(MAN SE), 볼보(Volvo), 스카니아(Scania) 등의 제조사가 대형 터보 디젤엔진의 발전을 이끌었다. 그 사이 터보 디젤엔진은 소형화됐고, 마침내 1960년대 들어서는 소형 트럭에 적용할 수 있을 정도로 크기가 작아졌다. 터보 디젤엔진을 소형 트럭에 처음으로 적용한 곳은 영국의 랜드로버(Land Rover) 자동차 회사였다. 1963년 4기통 2.5ℓ 터보 디젤엔진을 개발해 129인치 랜드로버 픽업트럭에 적용했다. 기계식 연료 분사, 8개의 푸시로드 밸브 방식이었고, 터보차저는 실린더 헤드 위쪽에 위치하는 구조였다. 그러나 이 엔진은 내구성, 수익성 등의 문제로 끝내 양산으로 이어지지 못했다.

터보 디젤엔진이 적용된 최초의 승용차

최초의 승용차용 양산형 터보 디젤엔진은 1979년 5월 출시된 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)의 1세대 S클래스(S-Class) 300에스디(SD)에 탑재된 큐엠617(QM617) 엔진이었다. 미국과 캐나다에서만 판매된 300에스디의 터보 디젤엔진은 직렬 5기통 3,005cc 배기량에 가렛(Garrett)제 터보차저를 더해 4,200rpm에서 최고 출력 110마력을, 2,400rpm에서 최대토크 23.2kg·m을 만들었다. 터보차저가 더해지지 않은 자연흡기 디젤엔진의 경우, 최고 출력과 최대토크가 각각 80마력, 17kg·m 대였던 것과 비교하면 터보 디젤엔진의 성능이 얼마나 뛰어난지 알 수 있었다. 터보차저가 더해진 디젤엔진은 단순히 성능뿐만 아니라, 효율 또한 좋아졌다. 300에스디의 터보 디젤엔진은 4단 자동변속기와 조화를 이뤄 9.4km/ℓ의 연비까지 보여줬다. 길이 5m 안팎에, 공차중량 2,215kg이 넘는 초대형 세단이라는 점을 생각하면 훌륭한 연비였다. 특히 1970년대 직렬 6기통 2,746cc 자연흡기 가솔린엔진(gasoline engine)을 쓴 같은 세대 S클래스 280에스이(280SE)의 연비가 8.0km/ℓ였던 점을 생각했을 때 터보 디젤엔진을 쓴 300에스디의 연비는 상당히 인상적이었다. 게다가 300에스디의 무게는 280에스이의 2,130kg보다도 무거웠기에 터보 디젤엔진의 효율성이 이 같은 무게 차이를 극복했다는 걸 알 수 있다.

최초로 터보 가솔린엔진을 적용한 올즈모빌 제트파이어

비엠더블유 2002 터보

가솔린엔진에 터보차저 기술이 적용된 것은 터보 디젤엔진이 최초로 등장한 시점보다 약 40년이 늦지만, 승용차에 적용된 시점으로만 본다면 16년이나 빨랐다. 메르세데스-벤츠가 1978년 초 때 S클래스에 터보 디젤엔진을 적용하기 훨씬 이전인 1962년, 최초의 터보 가솔린엔진이 제너럴모터스(GM; General Motors Corporation) 산하의 브랜드 올즈모빌(Oldsmobile) 제트파이어에 적용됐다. 이 엔진은 올즈모빌의 브이8(V8) 3,523cc 자연흡기 가솔린엔진을 기반으로 한다. 종전에는 카뷰레터의 수를 늘리고 압축비를 높이는 방식으로 엔진 힘을 키웠지만, 여기에는 물리적인 한계가 존재했다. 그래서 등장한 것이 터보차저의 추가다. 터보-로켓이라는 이름을 가진 올즈모빌의 터보 가솔린엔진은 싱글 카뷰레터 방식 브이8 3,523cc 엔진의 압축비를 10.25:1로 맞추고, 가렛 티5(T5) 터보차저를 추가하여 완성됐다. 그 결과, 4,600rpm에서 215마력의 최고 출력을, 3,200rpm에서는 41.8kg·m의 최대토크를 생성했다. 카뷰레터를 2개 사용하고 압축비가 8.75:1였던 자연흡기엔진의 최고 출력과 최대토크가 각각 155마력, 30.6kg·m였던 것과 비교하면 터보차저의 추가가 큰 변화를 가져왔다. 하지만 이 엔진은 높은 압축비에 터보차저에서 만들어진 공기의 과급으로 인해 노킹(knocking) 현상 같은 문제가 발생하면서 1년 만에 단종됐다. 올즈모빌은 물 분사 냉각 기술 등으로 문제를 해결하려 했지만 완벽하지 못했고, 결국 소비자들은 터보엔진 대신 카뷰레터가 추가된 지연흡기 엔진을 선택했다. 한동안 주춤했던 터보 가솔린엔진은 1973년 또 한 번 주목받았다. 그 주인공은 비엠더블유(BMW)의 2002 터보라는 모델이다. 비엠더블유의 소형차인 02시리즈를 기반으로 한 2002는 4기통 1,966cc 자연흡기 가솔린엔진을 바탕으로 카뷰레터 수, 압축비 등에 따라 최고 출력 101마력과 119마력 버전으로 판매됐다. 여기에 터보차저를 더한 2002 터보는 최고 출력이 껑충 뛰어올라 본격적인 고성능 소형 쿠페(coupe)의 시대를 열었다. 구체적으로 2002 터보의 터보 가솔린엔진은 기계식 연료 분사 시스템, 케이케이케이(KKK)제 터보차저를 더하고 압축비를 6.9:1로 맞춰 170마력의 최고 출력과 24.5kg·m의 최대토크를 생성했다. 하지만 강력한 출력에 비해 가속 페달을 밟았을 때 실제 가속까지 시차를 보이는 현상인 터보랙(Turbo-Lag)이 심했고, 1973년 석유파동이 겹치는 바람에 그해 1,672대만 생산된 채 단종됐다.

스쿠프

파일:제네시스 쿠페.jpg

제네시스 쿠페

국내에서도 고성능 터보엔진은 꾸준히 발전했다. 그 시작은 최초의 국산 스포츠카로 평가받는 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company) 스쿠프(Scoupe)다. 1990년 출시된 스쿠프는 초기만 하더라도 4기통 1.5ℓ 자연흡기 방식의 알파 엔진만을 사용했다. 하지만 스포티한 디자인에 비해 최고 출력이 92마력이어서 힘이 다소 부족하다는 평이 많았다. 그에 따라 1991년 10월 성능을 대폭 향상한 터보 가솔린엔진이 추가됐다. 스쿠프에 추가된 터보엔진은 국내차 최초의 터보엔진으로서, 직렬 4기통 싱글 오버헤드 캠 샤프트(SOHC; Single OverHead Camshaft) 방식 1,459cc 배기량에 가렛 티2(T2) 터보차저를 추가해 최고 출력 129마력, 최대토크 18.3kg·m을 생성했다. 터보엔진의 추가로 스쿠프는 1990년대 국내차로서는 획기적인 성능을 자랑했다. 대표적으로 9초 초반대의 100km/h 가속시간, 국내차 최초로 205km/h의 최고속도로 200km/h대 벽을 깼다. 이후에도 국산 터보엔진의 발전은 현대자동차㈜가 주도했다. 한동안 터보 디젤엔진 기술에 집중했던 현대자동차㈜는 알파 터보엔진 이후 오랜만에 가솔린 터보엔진을 개발했다. 대표적인 게 2009년에 나온 본격 뒷바퀴 굴림 스포츠카 제네시스 쿠페에 적용된 직렬 4기통 1,998cc 세타II 엔진이다. 이 엔진은 2002년 현대자동차㈜가 독자 개발한 세타 엔진의 후속으로, 미쓰비시자동차(Mitsubishi Motors)의 싱글 스크롤 터보차저를 적용해 최고 출력 210마력, 최대토크 30.5kg·m을 자랑했다. 옥탄가가 낮은 일반 휘발유로도 리터당 100마력이 넘는 고출력을 만들었다는 사실이 상당히 인상적이었다. 이후, 제네시스(Genesis) 쿠페의 세타II 터보엔진은 연료 분사 방식을 간접에서 직분사로 바꾸고, 트윈 스크롤 터보차저까지 얹어 최고 출력과 최대토크를 각각 271마력과 37.2kg·m까지 높였다. 세타 II 터보엔진은 이후 영역을 확장하여 LF 쏘나타에까지 적용됐다. 다만 세단의 특성에 맞춰 최고 출력과 최대토크를 각각 245마력, 36.0kg·m으로 낮추어 튜닝했다. 세타II 터보 직분사 엔진의 잠재력은 2017년 공개된 국내차 최초의 본격적인 고성능 버전인 i30 엔(i30 N), 그리고 2018년 공개된 벨로스터 엔(Veloster N)에서 정점을 맺는다. 물론 같은 계열의 엔진이 제네시스 G70(Genesis G70)과 기아자동차㈜(KIA Motors Corporation) 스팅어(Stinger)에도 적용되어 최고 출력 255마력, 최대토크 36.0kg·m을 발휘했지만, 엔 버전은 그 이상의 성능을 뽑아냈다. 결과적으로 i30 엔과 벨로스터 엔에 적용된 세타II 1,998cc 터보 직분사 엔진은 최고 출력 275마력, 최대토크 36.0kg·m을 자랑했다.

람다 II 터보 직분사 엔진

1991년 이후 25년 이상 발전해온 국산 터보엔진 기술의 최고 정점은 현대자동차㈜의 람다 II 터보 직분사 엔진이다. 람다 엔진은 2006년, 브이6(V6) 3,342cc 간접분사 가솔린엔진으로 최초 개발된 후, 배기량을 확장하며 람다 II 간접분사, 람다 II 직분사 등으로 발전했고, 마침내 2016년 람다 II 터보 직분사 엔진으로 발전했다. 이 엔진은 배기량 3,342cc에 듀얼 가변밸브 제어 시스템(CVVT; Continuously Variable Valve Timing), 직분사 방식, 그리고 트윈 터보차저까지 더해 최고 출력 370마력, 최대토크 52.0kg·m이라는 엄청난 성능을 자랑했다. 같은 형식의 엔진에서 터보차저만 추가되지 않은 자연흡기엔진의 최고 출력과 최대토크가 각각 300마력, 35.0kg·m대인 것과 비교하면 트윈 터보차저의 추가가 성능을 획기적으로 향상했다. 무엇보다 최대토크가 1,300~4,500rpm이라는 매우 넓은 영역에서 발생해 시종일관 강력한 힘을 느낄 수 있는 것이 특징이다. 이 엔진은 제네시스 G70, G80, G90과 기아자동차㈜ 스팅어 등 현대자동차㈜·기아자동차㈜의 고성능 프리미엄 모델에 적용되며 그 가치를 뽐내고 있다. 특히 2017년 말에는 미국 자동차 전문 미디어 <워즈오토>가 선정한 2018년 10대 엔진에 선정되며, 그 진가를 전 세계에 알렸다.

2019년, 터보 디젤엔진과 터보 가솔린엔진의 성능과 효율이 눈에 띄게 좋아졌다. 먼저 최초의 양산형 터보 디젤엔진과 2019년의 출시된 메르세데스-벤츠의 S클래스 S 400디(400D) 4매틱(4MATIC)에 올라간 큐엠656(OM656) 직렬 6기통 2,925cc 터보 디젤엔진을 비교해보면 그 차이가 확연하다. 이 엔진은 2개의 터보차저가 장착되어 저회전과 고회전 영역별로 각기 다른 터보차저를 사용함으로써, 저회전 터보랙을 없애고 각 회전수가 영역에서 과급 효과를 극대화하는 것을 목적으로 개발된 2 스테이지 터보차저 기술로 리터당 100마력이 넘는 340마력의 4,400rpm 최고 출력과 1,200~3,200rpm, 71.4kg·m의 최대토크를 만들 수 있다. 연비는 9단 자동변속기, 네 바퀴 굴림과 짝을 이뤄 유럽 기준 17.9km/ℓ을 기록한다. 또한, 2002 터보로 시작된 비엠더블유의 터보 가솔린엔진도 더욱 진화했다. 2002 터보와 비슷한 배기량의 엔진을 비교해 보면 차이가 크다. 비48(B48) 4기통 1,998cc 터보엔진 기준으로 보면, 트윈 스크롤 터보차저, 직분사 시스템, 가변 밸브, 가변 캠샤프트 기술이 더해져 5,000~6,500rpm에서 258마력의 최고 출력, 1,550~4,400rpm에서 40.8kg·m의 최대토크를 만들어낸다. 비엠더블유의 최신 모델인 330아이(330i)에 적용됐을 때 유럽 기준으로 16.4~17.2km/ℓ의 연비와 139~132g/km의 이산화탄소 배출량을 기록한다.

터보차저

터보차저

터보차저(Turbocharger)는 내연기관에서 필연적으로 발생하는 엔진의 배출가스 압력 이용해 터빈을 돌린 후, 이 회전력을 이용해 더 많은 흡입공기를 엔진 연소실에 대기압보다 강한 압력으로 밀어 넣어 줌으로써 엔진 출력을 향상해 주는 과급 장치이다. 공기를 압축하면 온도가 높아지는데, 이 때문에 효율이 떨어지는 우려가 있어 인터쿨러(Inter Cooler)와 함께 사용되는 경우가 많다. 터보차저는 원래 항공기나 전투기에 사용되던 기술이었는데 자연흡기엔진에 밀려 고성능 차에만 사용됐다. 하지만 날이 갈수록 고유가와 배출가스 규제가 심각해지면서 다시금 주목받고 있다. 디젤엔진에 장착하는 터보차저는 비교적 구조와 설계가 간단해 양산되는 디젤 자동차들은 대부분 터보차저를 장착하고 있다. 세계적으로 우수한 연비를 내는 자동차에 대한 요구가 늘면서 배기량을 줄이는 다운사이징(Downsizing)이 유행하기 때문에 가솔린 차량에도 사용 빈도가 늘고 있다. 과거에는 자동차 레이스용 차량에도 대거 적용돼 일본 혼다(Honda Motor Co., Ltd.)나 독일 포르쉐(Porsche) 등이 우수한 경기 결과를 내기도 했으나, 레이서의 안전을 보장하고 특정 기업의 독주를 막기 위해 터보차저는 F1을 비롯한 대부분 레이스에서 금지되었다. 하지만 F1의 경우 효율을 위해 다시 허용됐다.

작동 원리

터포차저 원리

배기관으로부터 폐기되고 있던 배기가스의 온도·압력 등의 에너지를 이용해 터빈을 고속 회전 시켜, 그 회전력으로 원심식 컴프레서(Compressor)를 구동하여 압축한 공기를 엔진 내부로 보내는 구조이다. 이것에 의해, 내연기관 본래의 흡기량을 넘는 혼합기를 흡입·폭발시키는 것을 통해 외관의 배기량을 넘는 출력을 얻게 된다. 일반적으로 기관회전수가 2,000rpm 이상 되어야 터보차저가 흡입되는 공기를 가압한다. 터보차저는 엔진의 기본 한계를 뛰어넘어 체적대비 출력 효율을 높이기 위한 목적이 있다. 자연흡기 방식의 엔진에서는 피스톤이 상사점에서 하사점으로 내려오는 흡입행정 시 실린더 내부의 체적변화로 압력이 대기압 이하로 낮아지는 진공상태에서 공기와 연료의 혼합기가 자연스럽게 실린더로 흡입된다. 흡인된 공기와 연료 혼합기의 양이 많아져야 폭발행정에서 피스톤을 밀어내는 힘이 세지기 때문에, 연소합기가 자연스럽게 실린더로 흡입된다. 흡입된 공기와 연료 혼합기의 양이 많아져야 폭발행정에서 피스톤을 밀어내는 힘이 세지기 때문에, 연소 시로 공급되는 공기량과 이에 따른 연료량은 엔진의 한계를 결정하는 중요한 요소가 된다. 터보차저는 달팽이 모양의 용기 안에 터빈과 가스 컴프레서가 하나의 축에 연결된 구조로 이루어져 있고, 배기 매니폴드에서 유입된 배기가스를 터빈 입구로 보내 터빈의 날개를 회전시킨다. 이 회전력으로 가스 컴프레서를 동작시키고, 가스 컴프레서는 공기를 압축해 엔진의 공기흡기구로 전달하게 된다. 압축된 공기는 더 많은 연료와 혼합되고 이 혼합기가 엔진 실린더 안으로 전달되어 엔진의 효율을 높이는 것이다. 터빈의 회전속도는 자동차용 가솔린엔진 등 소형의 경우 200,000 rpm 매분 20만 회전을 넘는 것도 있다. 8~900℃의 뜨거운 배기가스를 직접 받기 때문에 그 열에 의해 터빈이나 하우징이 붉게 발광할 정도이다.

특징

터보엔진의 핵심은 바로 과급기이다. 터보엔진의 작동방식은 우선 엔진이 뿜어내는 배기가스를 이용해 터빈과 과급기를 돌린다. 배기가스의 흐름으로 터빈을 돌리고 이 힘으로 과급기를 통해 흡인되는 공기를 추가로 더한다. 이로 인해 연료가 연소하는 효율을 높이게 된다. 따라서 같은 연료를 사용하면서 출력이 높아지고, 엔진의 효율이 올라가게 된다. 터보엔진은 같은 연료를 이용하면서 더 많은 공기로 더 큰 효율을 올린다. 일단 배기량이 같으면 출력이 자연흡기엔진보다 높고, 엔진이 저회전을 할 때도 토크를 높일 수 있다. 그래서 가솔린엔진도 디젤엔진 수준의 토크를 발휘할 수 있게 된다. 같은 성능을 상정할 때에는 자연흡기엔진보다 배기량을 낮출 수 있는 다운사이징이 가능하다. 이 모든 것들이 추가로 공기를 흡입하도록 만들어 연료의 연소 효율을 높이는 것에서 파생하는 효과들이다. 2.4ℓ 엔진을 1.6 터보차저 엔진으로 교체해도 차량의 효율과 성능은 비슷한 수준으로 유지할 수 있다. 과거의 엔진은 4,000rpm이라는 높은 회전수에서 최대토크를 발휘했지만, 터보엔진은 1,500~4,500rpm의 낮고 넓은 영역에서 최대토크를 발휘한다. 이는 결국 다운사이징과 터보차저로 인한 결과다. 터보차저 엔진은 동급 엔진보다 출력과 토크가 높기 때문에 차량 응답성이 좋아 운전의 재미를 줄 뿐 아니라 같은 출력을 내면서도 엔진의 배기량은 줄일 수 있어 약 15%의 연비개선 효과도 기대할 수 있다. 가솔린 터보엔진의 경우 자연흡기엔진에 비해 20% 이상 경제적이며, 터보 디젤엔진은 동일한 출력을 가진 자연흡기엔진보다 40% 이상 연비가 뛰어난 것으로 알려졌다. 터보 터빈의 발전과 정밀제어 기술의 발달로 터보엔진은 자연흡기엔진보다 적은 배기량으로 더 높은 출력을 만들고 효율성까지 제고하고 있다. 과거 터보엔진이 주로 고회전 영역에서 폭발력을 극대화해 강력한 힘을 발휘하는 고성능 터보가 주류를 이루었다면, 이후에는 고성능은 기본으로 하면서 저속 운전조건에서 효율을 개선해 배출가스를 줄여주는 저속지향형 터보차저가 사용되고 있다. 일반적인 터보차저는 저속구간에서는 배출가스양이 적고 유속이 느려 터보효과를 발휘할 수 없기 때문에 2,500rpm 이상의 중·고속 영역에서 터보차저가 작동된다. 하지만 2021년 출시되는 저속지향형 터보는 2,000rpm 이하에서도 작동된다.

연비

다운사이징은 유행이 아니라 필수다. 6기통 엔진은 일부 고급 차에서나 만날 수 있다. 터보차저가 없으면 힘이 부족하다 느낄 정도로 과급 장치가 대중화돼 있다. 다운사이징 엔진은 제조사를 압박하는 환경 규제에 대응하기 위해 쓰이게 됐다. 세계적인 규제가 배출가스를 줄이고 연비를 높이라고 부추기고 있다. 배출가스를 줄이고 연비를 높이려면 엔진 크기를 줄여야 한다. 배기량 축소에 따라 부족한 힘을 터보차저로 채운다. 이것이 다운사이징 엔진의 기본 개념이다. 2.0~2.5ℓ 자연흡기엔진은 1.5ℓ 터보가 대신한다. 3.0~3.5ℓ 엔진은 2.0ℓ 터보가 맡는다. 고급 차의 상징이던 4.0~5.0ℓ 대배기량 엔진의 자리는 3.0ℓ 터보가 채운다. 수백 마력을 내던 슈퍼카들의 엔진도 대부분 4.0ℓ 터보엔진으로 대체되는 추세다. 하지만 다운사이징 엔진 덕에 성능과 연비가 높아졌는데, 실제 체감은 그리 크지 않다. 다운사이징 엔진은 분명 성능과 연비를 높여준다. 하지만 성능과 연비가 동시에 높아지는 경우는 없다. 가솔린 1.5ℓ 터보엔진으로 200마력을 내는 자동차가 있다고 가정할 때, 200마력을 자연흡기엔진으로 만들려면 2.5ℓ 전후 배기량을 가져야 한다. 하지만 터보차저 하나가 1.0ℓ가량의 배기량을 줄여줬다. 이 차가 연비 인증을 받는다. 2.5ℓ급 200마력의 효율을 발휘하는 차가 아닌 평범한 1.5ℓ 자동차가 돼 있다. 연비 인증 환경에서는 엔진이 가진 모든 출력과 토크를 쓰지 않는다. 가다 서기 또는 정차 환경, 엔진 부하가 적은 정속주행 환경에서 측정되는 만큼 터보차저가 힘을 쏟아내지 않아도 된다. 그저 작은 배기량의 엔진이니 연료 소비가 줄어든 것뿐이다. 표면적으로 자동차 업체들이 광고하는 연비는 이렇게 높아진다.

그런데, 가속페달을 깊게 밟아 200마력이란 출력을 모두 사용한다면 상황이 달라진다. 1.5ℓ의 제한적인 배기량에서 큰 출력과 토크를 만들어내기 위해 터보차저가 엔진에 더 많은 공기를 밀어 넣는다. 그렇게 엔진은 최고 성능을 뽑으려 열심히 일한다. 여기서 연료와 공기, 열의 관계가 중요해진다. 터보차저가 엔진의 실린더 내부로 많은 양의 공기를 밀어 넣으면 자연스레 연료도 많이 들어간다. 이론적으로 14.7:1의 비율에서 공기와 연료가 완벽하게 연소한다. 상황에 따라 연료를 더 많이 또는 적게 쓰기도 하지만 기준점 자체가 바뀌지는 않는다. 연료가 많이 분사되는 환경에서는 연소하지 않은 연료들이 불필요하게 버려진다. 또한, 산소보다 연료가 많아지면서 불완전 연소가 되기 때문에 일산화탄소와 탄화수소 배출량이 늘게 된다. 반대로 연료를 적게 분사하면 연료 사용이 줄어 연비가 높아진다. 하지만 질소산화물 발생량이 늘어난다. 여기에 연비 하락 이유가 생긴다. 터보차저가 공기를 많이 밀어 넣으면 그 비율에 맞춰 더 많은 연료를 분사해야 한다. 배기량보다 많은 공기를 밀어 넣어 성능을 끌어올리는 것은 터보차저의 기본 개념이다. 쉽게 늘어난 연료 분사량이 엔진이 갖는 배기량 이상으로 성능을 가져오는 것이다. 다시 말해 연료를 더 많이 쓰기에 연비가 떨어진다는 것이다. 공연비보다 낮은 비율로 연료를 분사하면 오염물질도 만들어지지만 엔진 내부 온도가 높아진다는 문제가 생긴다. 연료는 실린더 내에서의 폭발은 물론 내부 온도를 낮추는 역할도 겸한다. 실린더 내부 온도가 높아진 상태에서 많은 양의 공기가 실린더 내부로 밀려 들어올 때 피스톤이 압축을 시작하면 소량의 연료만으로도 조기 점화가 발생할 수 있다. 흔히 말하는 노킹(Knocking) 현상이 발생한다. 특히 배기가스로 공기를 압축하는 터보차저 특성상 엔진 내부로 들어오는 공기의 온도는 상승하게 된다. 결국 노킹 위험이 커지게 된다. 하지만 엔진 내부의 각종 센서가 다양한 위험을 미리 감지해 노킹을 막기 위한 조처를 한다. 연료를 더 분사해 엔진 내부 온도를 낮추는 것이다. 특히 직분사 시스템을 갖춘 엔진은 250~350바의 분사압력을 갖는 주입기로 순간적으로 연료를 분사한다. 연료를 1번이 아니라, 여러 차례로 나눠서 뿌릴 수도 있다. 정밀하게 연료를 제어할 수 있기에 엔진의 온도 관리도 쉬워진다. 그 때문에 터보차저와 직분사 시스템은 궁합이 좋다는 평을 듣는다. 문제는 이렇게 연료를 분사했을 때 연비는 떨어진다는 것이다.

배기량이 적어진 엔진이 큰 덩치의 자동차를 이끈다는 것도 연비 하락의 이유이다. 과거 중형차에는 2.0ℓ, 대형차에는 3.5ℓ 이상 엔진이 주로 쓰였다. 지금은 중형차에 1.5ℓ 터보, 대형차에 2.0ℓ 터보엔진이 탑재된다. 최고 출력과 최대토크만 놓고 보면 터보엔진의 성능이 더 월등하다. 하지만 이 수치는 엔진이 모든 힘을 발휘하고 있는 상황에서다. 가다 서기를 반복할 때는 터보차저도 제대로 도움을 주지 못해 엔진 혼자서 크고 무거운 차체를 이끌어야 한다. 배기량이 넉넉하면 엔진의 저회전 영역에서도 여유로운 힘이 나온다. 반대로 배기량이 적어질수록 엔진은 저회전 영역에서 낮은 힘을 낼 수밖에 없다. 결국 운전자는 답답함을 느끼고 가속 페달을 더 밟는다. 엔진에 걸리는 부하에 맞춰 연료 소모량이 늘어나는 것이다. 그 때문에 일부 자동차 제조사는 극단적으로 배기량을 줄이다가 다시 적정 수준의 배기량으로 되돌렸다. 토요타(Toyota Motor Company)는 3세대 프리우스(Prius)를 발표하면서 배기량을 1.5ℓ에서 1.8ℓ로 높였다. 토요타 시에나에는 3.5ℓ와 2.7ℓ 가솔린이 탑재됐었다. 하지만 2.7ℓ 버전은 성능이 낮고 연비에서 이점이 크지 않아 라인업에서 빠졌다. 폭스바겐(Volkswagen) 폴로(Polo)도 4기통 1.6ℓ 디젤에서 3기통 1.4ℓ로 배기량을 줄였다가 모델체인지를 통해 다시 배기량을 1.6ℓ로 키웠다. 터보 차의 연비를 높이려면 급가속과 급제동을 자제해야 한다. 일정한 속도로 주행할수록 연비는 크게 향상된다. 차량에 불필요할 정도로 무거운 짐을 싣는 것도 지양해야 한다. 다운사이징 터보엔진은 성능과 연비를 높이는 매력적인 기술을 담고 있지만 제한적 요소도 존재한다. 무엇보다 자동차가 순간 이동을 하지 않는 이상 어떤 신기술이 등장해도 연비를 높이는 운전법이 필요하다.

장단점

장점

• 다운사이징 : 다운사이징은 기본적으로 배기량과 기통 수는 줄이되, 출력을 그대로 유지해 연비를 높이는 방법이다. 직분사 등 다양한 엔진 제어 기술이 더해지기도 하고, 과거 자연흡기 대배기량에 주로 사용되었던 6기 통 이상의 엔진을 4기 통 이하의 작은 배기량으로 바꾸면서 터보차저를 함께 사용하는 방법을 사용하고 있다.

• 환경규제 : 터보엔진은 본래 연료 효율을 높여서 더 강한 출력을 내기 위해 만들어졌다. 그리고 저회전에서 토크를 높여 더 큰 힘을 발휘하는 쪽으로 발전해왔다. 이와 함께 강력해진 환경규제가 물리면서 환경규제에 대응하기 위한 방안으로써 사용이 되고 있다. 배기량을 낮춰서 높은 성능을 내기 때문에 더 적은 오염물질을 배출하면서도 원하는 성능을 낼 수 있다는 것이 터보엔진의 가장 큰 강점으로 꼽힌다.

단점

• 유지비 : 터보엔진은 배기가스를 그대로 배출하지 않고 터빈을 돌리는 데 쓴다. 터보차저가 바로 이 역할을 수행한다. 더불어 압축공기 온도가 높아 효율이 떨어지는 것을 예방하는 인터쿨러도 필요하다. 그래서 설계나 제작에 들어가는 비용도 증가하고, 고장의 가능성도 높다. 제조 공정 중 가공정밀도 수준도 상당하기 때문에 고장이 났을 때 수리하는 비용도 많이 든다. 엔진의 무게가 늘면서 차지하는 공간도 늘어나기 때문에 자동차를 설계하는 데도 애로사항이 발생한다. 설계, 제작에 상상 이상의 큰 비용이 들어간다. 그냥 어렵다는 정도가 아니라 더 정교한 기술과 비싼 소재가 필요하다. 700도 이상의 고온인 배기가스를 다시 활용하기 때문에 이에 버티기 위해 비싼 소재를 사용해야 한다. 그리고 주행 중 화재 사건 등에서 드러났듯이 정밀하게 제작하지 않으면 대량의 리콜을 해야 하는 것은 물론이고 운전자에게도 위해를 가할 수 있다. 그래서 제작도 어렵고 비용도 비싸다.

• 정비 : 터보엔진은 추가로 여러 부품을 장착해 엔진구조가 복잡하다. 그 때문에 정비할 때도 자연흡기엔진보다 기술이 더 많이 요구된다. 엔진오일을 비롯한 부품 교체 주기도 짧다. 터보엔진은 일반 자연흡기엔진보다 많은 열을 발생시키기 때문에, 엔진오일(engine oil)의 수명이 짧다. 그러기 때문에 지속적인 엔진오일 체크 및 교환을 해주어야 한다. 특히 높은 열효율이 필요한 터보엔진 특성상 내구성 문제는 숙명과도 같다. 높은 열이 부품에 부하를 줄 수 있고, 열을 처리하는 과정에서도 여러 문제가 발생할 수 있다.

• 부스트 역치(Boost Threshold) : 터보차저가 부스트를 시작하려면 엔진이 어떤 엔진 회전수까지 도달해야 한다. 배출가스의 양이 충분치 않으면 정지된 터보 프로펠러를 돌리기가 어렵기 때문이다. 자동차 경주에 있어서 부스트 역치는 단점으로 작용한다. 가속이 시작되어 터보엔진이 동작하기 전까지 엔진 출력의 크기를 예상할 수 없다. 이때 오버스티어 현상을 일으키기도 한다.

• 터보랙(Turbo-Lag) : 터보엔진에 제약이 되는 것 중 하나는 터보랙이라는 것이 존재한다는 것이다. 터보랙은 가속페달을 밟아 스로틀 밸브를 열었을 때 실린더에 흡입되는 공기량이 신속하게 증가하지 않고 스로틀 밸브가 열리는 정도에 알맞은 양의 공기가 실린더로 흡입되기까지 시간이 지연되는 현상이다. 자연흡기엔진은 가속페달을 밟는 순간 공기를 흡입해 엔진의 폭발로 이어지지만, 터보엔진은 일정한 배기가스가 배출돼서 과급기를 정상적으로 돌릴 수 있게 되는 시간까지 충분한 성능을 발휘하지 못한다. 특히 발진 가속할 때나 천천히 주행하다가 급가속할 때에 발생하는 경우가 많다.

신기술을 적용한 터보

가변용량 터보차저

가변용량 터보차저(VGT; Variable Geometry Turbocharger)는 터보랙을 줄이기 위한 대표적인 기술로 주로 터보 디젤엔진에 사용되지만 가솔린엔진에서도 적용되고 있다. 가변용량 터보차저(VGT) 탄생의 이유는 유연성이다. 사실 가변용량 터보차저가 아닌 터보차저로 엔진 힘을 좋게 하는 방법은 간단하다. 큼지막한 터빈을 다는 것이다. 하지만 이렇게 하면 저속에서 반응성이 나빠지는 치명적인 문제가 있다. 이런 연유에서 대개의 양산 차들은 작은 터빈을 씀으로써 실용 영역에서의 반응성을 키우는 데 주력한다. 하지만 이렇게 스몰 터빈을 쓰면 고회전에서 힘이 좋지 않다. 또 터빈이 과할 정도로 빠르게 돌면 고장이 난다. 이를 막으려면 필연적으로 웨이스트 게이트를 달아야만 했다. 일정 이상의 배기가스가 유일 될 때는 웨이스트 게이트에서 이를 인위적으로 빼버린다. 이러한 터보차저의 약점을 없애고 스몰 터빈과 빅 터빈의 장점만을 합친 결과물이 바로 가변용량 터보차저이다. 가변용량 터보차저의 핵심은 배기가스의 양이나 유속에 따라 터보차저의 터빈 날개 형상을 바꿔 엔진 연소실로 들어가는 흡기공기량을 조절하는 기술이다. 이러면 저회전에서도 터보의 작동을 원활하게 함으로써 반응성이 빨라지고 터보랙을 줄여준다. 즉 배기가 뿜어내는 노즐을 작게 하면 같은 배기량이라도 가스가 힘차게 분출되기 때문에 터보랙은 작아진다. 반대로 배기가스양이 많은 고회전 시에는 통로를 넓혀 충분한 배기 가스양을 확보한다. 이러면 고회전에서도 파워풀한 작동이 가능하다. 또한, 가변용량 터보차저를 써서 고회전에서 입구 크기를 틔우면 터빈이 과 회전하지 않을 수 있다. 이러면 웨이스트 게이트가 필요 없어져서 구조가 한층 간결해진다. 이러한 가변용량 터보차저는 기존 터보 인터쿨러 시스템보다 출력이 10% 이상 향상되고 배기가스도 저감할 수 있다.

트윈 터보

트윈 터보엔진(Twin turbo)은 하나의 큰 터빈 대신 그보다 작은 두 개의 터보차저를 설치해 배기간섭을 방지함과 동시에 출력향상을 도모할 수 있다. 가변용량 터보는 저속에서 반응성을 높일 수 있고 웨이스트 게이트(Wastegate)가 필요 없다는 장점이 있지만, 태생적으로 터빈이 작아 터빈 바람량이 작다면 고출력을 낼 수 없다. 반대로 큰 터빈을 쓰면 저회전 반응성을 살리는 데 한계가 있다. 트윈 터보엔진은 작은 터빈 하나와 그보다 상대적으로 큰 터빈 하나의 구성을 한다. 저회전에서는 작은 터빈을 돌려 반응성을 끌어올리고, 반대로 고회전에서는 큰 터빈을 돌려 힘을 증폭시킨다. 이러한 트윈 터보엔진은 기술적으로 완성체에 가깝다. 터보차저의 단점을 없애버린 것이다. 그러나 결정적인 약점이 있다. 바로 비용이다. 터빈이 추가되고 그에 따라 주변 부품도 더 달아야 한다. 터빈 두 개를 주무를 수 있는 제어 기술도 복잡해진다. 결국 이런 비용 부담은 차 값 상승으로 이어질 수밖에 없다. 이 때문에 트윈 터보엔진은 평범한 차들보다는 일부 스포츠카와 고급 차에서나 접할 수 있다.

트윈 스크롤 터보

트윈 스크롤 터보(Twin Scroll Turbo)는 기술적인 약점도 해소하면서 값도 싼 터보차저 기술이다. 트윈 스크롤 터보는 한 개의 터빈을 쓴다. 트윈이라는 단어 때문에 언뜻 터빈이 두 개 이상 달린 것 같지만, 아니다. 이 시스템의 특징은 오직 터빈 입구의 통로가 트윈이라는 것이다. 일반적으로 터보엔진은 실린더 4개에서 나오는 배기가스가 하나의 매니폴드로 모여 터보차저의 터빈에 유입된다. 이럴 경우, 점화순서에 따라 각 실린더에서 나오는 배기가스의 간섭으로 배기 에너지의 손실이 발생하고, 이는 터보차저 내부의 터빈 속도가 느려지는 현상으로 이어진다. 트윈 스크롤은 터보차저 내부에 2개의 실린더당 1개의 스크롤이 별도로 연결함으로써 점화순서에 따른 배기가스의 기통 간 간섭이 줄어들어 싱글 스크롤 대비 터보랙을 줄일 수 있다. 또한 싱글 스크롤 방식의 터보차저보다 우수한 터보랙 특성을 바탕으로 터보차저의 용량증대에 용이하게 대응할 수 있음으로 트윈 스크롤 터보엔진의 출력을 향상하는 데에도 유리하다. 현대자동차㈜ 쎄타엔진을 예로 들면 1번과 4번 실린더의 배기관 통로 한 개, 그리고 2번과 3번 배기관 통로 한 개를 각각 따로 쓰면서 총 두 개의 입구를 갖는다. 4기통 엔진의 폭발은 1-3-4-2번 실린더 순으로 벌어지므로 1-4/2-3으로 입구를 쪼개면 1번과 3번, 3번과 4번, 4번과 2번, 2번과 1번 실린더의 배기 행정이 엉키지 않는다. 간단히 말하면 배기가스가 각 실린더 간의 간섭 없이 빠른 유속으로 터빈에 유입될 수 있다는 원리이다. 이로써 트윈 스크롤 터보는 높은 반응성과 고출력을 양립할 수 있다. 결과적으로 한 개의 터빈을 쓰는데도 트윈 터보의 출력을 보여준다. 이로써 트윈 터보의 단점인 비용에 대한 부담으로부터 벗어나며 또한, 실린더 내부 온도를 더 낮출 수 있다거나 배기온을 떨어트릴 수 있다는 장점도 있다. 공연비(air/fuel ratio)를 한층 희박하게 세팅하는 것도 가능하다.

터보엔진 vs 자연흡기엔진

터보엔진은 과급기의 힘을 통해 더 많은 공기를 빨아들이게 되고, 이 공기를 압축해 엔진을 움직이게 한다. 과급기란 내연기관의 출력을 증가시키기 위해 외부의 공기를 실린더에 밀어 넣는 컴프레서를 말한다. 자연흡기는 과급기가 등장하기 전 엔진 자체의 힘으로 공기를 빨아들여 움직이는 방식을 말한다. 터보엔진은 자연흡기엔진보다 배기량은 낮추고 출력은 높은 것이 특징이다. 반면, 자연흡기엔진은 엔진 외에 흡기와 관련한 다른 장치가 없어 구조가 간단하기 때문에 설계, 제작이 간단하여 비용이 적게 들고 고장이 적다는 특징이 있다.

실생활에서 자연흡기엔진과 터보엔진을 사용하는 실제 운전자들은 터보엔진은 저속과 고속에서 결국은 힘이 달리거나 충분한 파워를 내지 못하고, 자연흡기엔진은 시종일관 폭발적인 성능을 보여준다거나 같은 출력의 2.0 터보엔진과 3.0 브이6 자연흡기를 비교하면 확실히 3.0 브이6의 주행감이 뛰어나다며 자연흡기엔진의 손을 들어주는 사람들이 많다. 플래그십이나 하이엔드급의 프리미엄 자동차들이 여전히 6.0ℓ 이상의 자연흡기엔진을 고집하는 것이 자연흡기엔진의 우위를 증명한다는 의견도 있다. 엔진오일, 점화플러그 교환 주기나 엔진 자체의 수명, 고장 확률 등을 이유로 터보엔진을 비토하는 사람들도 많다. 반면, 터보엔진의 우위를 주장하는 사람들은 일상에서 고속주행을 하는 일이 별로 없다는 점을 이야기하고, 메르세데스-벤츠나 비엠더블유 등 프리미엄 브랜드에서 터보엔진을 사용하고 있다는 점을 지적한다. 하이엔드급이나 최상위 플래그십이 아니면 거의 모든 수입차 브랜드가 터보엔진을 사용하고 있는 이유가 있다는 것이다. 엔진오일, 점화플러그 등도 실제로 교환 주기가 그렇게 빨리 돌아오지도 않으며 비용적인 문제도 크지 않다는 주장이 있다. 터보를 장착한 엔진은 같은 배기량의 자연흡기엔진보다 더 높은 출력을 낼 수 있다. 또한, 낮은 rpm에서의 높은 토크 역시 터보엔진의 장점이다. 배기량을 낮춰도 같은 배기량의 자연흡기엔진보다 더욱더 높은 출력과 토크를 얻을 수 있어 다운사이징 추세를 이끌었다. 자연흡기엔진은 환경규제 때문에 이미 배기 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 시스템이 없으면 버티기 어렵다고 주장하기도 한다. 그리고 제조사가 환경규제 때문에 터보엔진을 장착할 수밖에 없다는 의견도 있다. 같은 배기량에 더 좋은 성능을 낼 수 있고, 더욱 스포티한 성능을 가지고 있고, 환경규제에도 대응할 수 있다는 점에서 분명히 터보엔진은 비교우위에 있지만, 과급기를 장착하고 있다는 기본 콘셉트에서 발생하는 복잡한 구조로 인한 비용 상승과 성능의 결점 등은 단점으로 꼽힌다. 반면, 자연흡기엔진은 다른 장치 도움 없이 외부 공기를 그대로 흡입해 엔진을 움직이기 때문에 가속페달을 밟았을 때 반응이 빠르다는 장점이 있다. 또한, 흡기 온도가 지나치게 높아지지 않아 고속으로 달릴 때 터보엔진보다 주행이 더 안정적이다.

터보엔진 차량 관리 및 수명

터보엔진은 대부분의 차량 모델 라인업으로 갖추고 있다. 터보를 장착하게 되면 엔진의 크기는 최소화하고 출력은 반대로 향상되게끔 한다. 이는 세계적으로 자동차 산업이 고효율, 친환경을 추구하기 때문이다. 많은 자동차 회사들이 친환경 플러그인 하이브리드(PHEV; Plug-In Hybrid Electric Vehicle) 차량 출시를 지속해서 하는 것을 보면 알 수 있다. 과거 터보엔진의 차량의 경우에는 예열과 후열이 필수적으로 요구되었다. 충분한 예열을 하지 않게 될 때 윤활이 충분하게 되지 않아 터보의 원활한 성능을 발휘하지 못하게 하고, 수명은 자연적으로 짧아지게 만들었다. 하지만, 2020년에 출시되는 터보엔진의 차랑의 경우에는 기술적으로 예열을 하지 않아도 터보에 손상을 가하지 않게끔 설계를 하여 예열과 후열은 예전처럼 문제가 되지는 않는다. 터보가 달린 상태로 팔게 되는 터보엔진의 차량의 경우에는 면밀한 검토를 통해 만들었기 때문에 문제가 될 가능성이 자엽흡기 차량과 비슷하다는 것이 전문가들의 견해이다. 다만, 애프터마켓 터보를 차량에 단 경우에는 완성도가 떨어지는 부분이 있어, 안정성을 위해서 예후 열은 선택이 아니라 필수이다.

1. 엔진오일 : 자연흡기 차량에 비해서 높은 열을 발생시키는 터보엔진의 차량의 경우에는 엔진오일의 교체 시기가 자연흡기 차량에 비해서 짧다. 예를 들면, 2.000cc 자연흡기 LF 쏘나타의 경우에는 1만 5,000km/12개월로 되어있으나, 2.000cc 터보엔진의 경우에는 8,000km/6개월로 되어있다.

1. 고급유 : 고급유를 넣지 않고 일반유를 넣어도 되는 터보엔진 차량이 많이 출시되었다. 하지만, 가능하다면 고급 휘발유를 넣는 것이 좋다. 고급 휘발유는 일반 휘발유에 비해서 옥탄가가 높다. 옥탄가가 높으면 비정상적 자연 점화 현상이 잘 일어나지 않게 되어, 노킹현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 고급 휘발유에는 엔진 마찰을 억제하는 저감제가 첨부되어 있어 엔진 소음 억제 및 엔진 내부 마찰로 인한 문제를 줄일 수 있다.

1. 가혹한 주행 : 터보엔진의 경우에는 흡기를 통해 압축된 공기로 출력을 발생시키는 것이기 때문에, 가혹한 주행을 할 때 그로 인해 엔진에 고열을 발생시키고, 충분한 압축공기가 흡기로 들어가는 것을 방해한다. 결과적으로 이는 엔진 출력 저하로 이어지게 되고, 엔진오일의 수명을 짧게 할 뿐만 아니라 장기적인 관점에서 엔진에 무리가 간다.

전망

환경에 관한 관심이 높아지면서 국가별로 더욱 강화한 규제를 시행하고 있다. 미국의 경우 기업 평균 연비 규제(CAFE; Corporate Average Fuel Economy)로 인해 2015년 기준으로 자동차 주행 거리 1km당 이산화탄소 배출량이 158g이었다. 하지만 2021년에는 113g, 2025년까지 89g으로 줄여야 한다. 터보차저는 2021년 SUV(에스유브이)를 포함한 승용 디젤의 경우 100% 적용되고 있다. 상대적으로 자연흡기엔진이 대세를 이루던 가솔린엔진 역시 터보차저 장착 비율이 급속도로 증가하고 있다. 2025년이면 가솔린 모델의 절반 이상이 터보차저를 장착할 것으로 예상된다. 증가하고 있는 친환경차 시장에서도 마일드 하이브리드 자동차(hybrid car)의 절대 다수인 약 70%가 터보차저를 적용할 것으로 업계에서는 예상된다. 터보제조업체 관계자는 "터보차저는 갈수록 심화하고 있는 배출가스 규제와 고성능화되고 있는 엔진의 요구조건 등 시장의 환경에 따라 업그레이드될 수밖에 없으며 특히 날이 갈수록 환경적, 경제적 요인으로 인해 터보 적용차가 증가하고 있다. 가솔린 터보의 적용이 전 세계적으로 확대되는 것도 이런 이유 때문이다."라고 설명했다. 업계 전문가에 따르면 최고 출력과 최대토크, 연비, 이산화탄소 배출량 등 모든 부분에서 터보엔진이 우수함이 검증되고 있으며 전 세계적인 트랜드는 다운사이징을 통한 성능과 연료 효율을 최적화하는 라이트 사이징(Right Sizing)이 진행되고 있다. 또한, 자동차 배출가스를 줄이는 솔루션은 크게 두 가지로 과급기를 이용해 엔진 배기량을 줄이는 다운사이징과 전기모터를 결합해 기름 소비를 줄이도록 접근하는 하이브리드 기술이 있다. 환경 규제로 인해 자동차의 전동화가 가속되면서 내연기관차의 종말을 이야기하는 사람도 있지만, 갑자기 도로 위에서 사라지는 일을 없을 것이며, 오히려 강화된 환경 규제를 맞추기 위한 내연기관차에 대한 개선을 통한 기술 발전이 더 빠를 수도 있다.

참고자료

• 영현대, 〈터보엔진 vs 자연흡기엔진〉, 《네이버 블로그》, 2020-05-11
• 〈자동차 엔진의 대세, 터보 엔진의 과거와 현재〉, 《현대자동차그룹》, 2019-06-25
• 〈터보차저〉, 《위키백과》
• 윤팀장, 〈자연흡기엔진과 터보엔진, 무엇이 다를까?〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-03
• 손진석 기자, 〈터보차저, 다운사이징 엔진의 핵심…성능·연비 최적화 ‘라이트 사이징' 추세〉, 《뉴스웍스》, 2020-07-04
• 김선웅 기자, 〈(Tech Review) 터보엔진 연비가 더 낮은 이유?〉, 《중앙오토미디어》, 2019-06-05
• 〈터보엔진 장단점 및 관리 노하우〉, 《티스토리》, 2020-02-04
• 정상현 기자, 〈(간단 공부) 가변 터보, 트윈 터보, 트윈 스크롤 터보〉, 《엔카매거진》, 2018-10-18

같이 보기

• 제트엔진
• 자연흡기엔진

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