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전기차 공세에 밀려나는 내연 기관차 '신기술'로 생명 연장

2020.06.15. 09:35:28
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130여 년 역사의 내연기관차가 친환경 차의 위협에 직면했다. 전기차, 하이브리드카와 같은 전동화 자동차의 공세가 커지면서 수명이 다했다는 전망도 나온다. 환경기준이 강화되면서 디젤차는 아예 퇴출될 위기에 직면해 있다. 국산 승용 디젤은 단종을 선언했고 수입차 역시 시장이 줄고 이에 따른 판매 중단 차종도 많아지고 있다. 예전과 달리 내연기관차 엔진이나 변속기 개발 관련 기사에 대한 관심도 급격하게 줄었다. 친환경 차에 모든 관심이 쏠리고 있는 분위기다. 그렇다면 내연기관차는 이제 수명이 다한 것일까? 

앞으로 연료 간 주도권과 점유율 싸움이 시작됐다. 석유 자원이 존재하는 한 내연기관차가 사라지는 일은 없겠지만 전기차의 단점이 급격히 사라지면서 시장은 빠르게 성장하고 있다. 판매 역시 매년 두 배 씩 증가하고 있다. 이러한 상태가 지속한다면 향후 10년 내 전기차가 시장의 주도권을 잡고 시장을 흔들게 될 것으로 보인다. 주도권이 이미 전기차로 넘어간 분위기도 감지된다. 전기차의 득세는 제조사 입장에서 수직·하청 구조의 자동차 산업이 아닌 수평·동등 구조로 가는 탐탁지 않은 일이다.

자동차 산업 생태계를 흔들고 일자리나 향후 먹거리 등 다양한 문제를 일으키는 만큼 고민거리도 많아지고 있다. 내연기관차가 어느 정도는 버텨주기를 바라지만 쉽지 않아 보인다. 내연기관차는 환경, 연비, 자율주행차, 모빌리티 쉐어링 같은 미래의 변화에 능동적으로 대응하기 어렵다는 한계도 갖고 있다. 내연기관이 그렇다고 손을 놓고 있는 것은 아니다. 

최대한 완전 연소를 구현하고 잘 걸러서 환경적 영향을 최소화하기 위해 노력하고 있다. 그러나 직접 분사 방식 등 다양한 기술적 적용으로 출력과 연비를 구현하고 각종 배기 후 처리 장치로 유해물질을 걸러내고 배출하고 있지만 능력의 한계가 크다. 연식이 오래되고 주행거리가 길어지면 각종 고장, 기능 저하, 유해가스 증가로 이어지기 때문이다. 결국 엔진 효율성은 천문학적 비용을 들여도 미미한 수준의 연비 향상이나 간신히 규제에 대응하는 선에서 이뤄지고 있다.

경제적으로 해결하기 위해 배기 전 처리 장치와 후처리 장치를 활용 방안이 나오기도 했다. 배기 전 처리 장치는 엔진에 들어가기 전에 조처를 하는 만큼 생각 이상의 효과가 있을 것으로 기대됐다. 배기 후 처리 장치는 같은 압력을 배가시키면서 머플러로 빼내는 배기가스의 정도를 높이는 방법으로 역시 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 이렇게 다양한 방법을 사용한 연료절감기나 관련 장치가 등장했지만 아직 뚜렷한 효과를 내지는 못하고 있다.

이중 예전부터 생각 이상의 효과가 있는 장치가 있다. 일명 토네이도라고 불리는 이 장치는 트로틀 밸브 앞단 흡기 매니폴드 안에 날개처럼 생긴 부품을 장착하는 방식이다. 회오리를 일으켜 흡입되는 공기를 세밀하게 세분화해 연료와의 혼합을 더욱 가속해 산소의 농도를 높이는 날개형 장치다. 밸브 안에 쉽게 장착해 사용할 수 있고 관련 기관 테스트에서도 제법 효과가 있는 것으로 나타났다. 교통체증이 많은 우리나라에서는 관심을 받지 못했지만 미국에서는 상당한 인기를 끌었던 장치다.

그러나 뚜렷한 효과에도 자격 미달의 다른 연료 절감 장치 등과 묶여 효과가 전혀 없다는 식으로 보도되면서 사장되고 말았다. 이후 관련 방송이 사과방송까지 냈지만 회사는 이미 문을 닫은 후였다. 최근 회오리바람을 유체각도와 날개 크기 및 밀집도 등을 더욱 체계적으로 일으켜 유체의 이동성을 극대화한 장치가 등장했다. 공기 흐름을 극대화하고 모델마다 다른 구성을 고려한 날개형 장착이나 바람의 극대화는 물론 두 개를 병렬로 삽입해 효과를 극대화한 장치다.

여러 차종, 심지어 이륜차와 경운기까지 모든 내연기관에 장착해 테스트한 결과를 보면 생각 이상으로 매우 큰 효과를 냈다. 특히 미세먼지 원인 물질인 질소산화물 제거가 뛰어나고 매연은 물론이고 연비까지 상승하는 1석 3조의 효과가 있는 것으로 확인됐다. 양산형으로 출시된 만큼 시장에서 효과가 입증되기를 기원한다. 무엇보다 배기 전 처리 장치라는 것에서 더 주목할 필요가 있다. 유사한 원리의 배기 후 장치도 시험 중에 있다.

적은 비용으로 최고의 효과를 내는 장치여서 제조사도 관심을 가져 볼 만하다. 조건에 따라 효과에 차이가 있지만 가장 저렴한 비용으로 거둘 수 있는 연비 상승효과와 환경, 내연기관차 수명 연장에도 도움이 될 것으로 판단된다. 전기차와의 싸움에서 더 오래 버틸 수 있는  무기가 될 수도 있다. 이러한 제품들의 장점을 실제로 시장에서 체험할 수 있기를 기대한다.


김필수 교수/webmaster@autoherald.co.kr


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