[아롱테크] 말 많은 GDI 엔진, 구조 특성 고려한 관리 필요

2017.03.22. 10:46:50

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최근 가솔린 직분사엔진(이하 GDI, Gasoline Direct Injection) 차에 대한 운전자들의 불만이 늘어나고 있습니다. 주행거리가 6만km 이상 된 차는 물론 2만km 내외의 신차인 경우에도 연소실 카본누적으로 인해 엔진출력이 떨어지거나 엔진부조(엔진회전수가 불안정해지는 현상), 노킹 등이 발생하고 심한 경우 시동이 꺼지거나 실린더 헤드 등이 망가지는 경우까지 발생하고 있기 때문입니다.

일부 운전자들은 엔진결함까지 의심하고 있기도 합니다만 이러한 현상은 GDI 엔진의 구조적인 특성 때문에 발생한다는 것이 정비업계의 일반적인 견해입니다. 자동차 연료를 엔진 연소실 안에 직접 분사하는 GDI 엔진은 엔진의 연소효율 향상을 통해 출력은 물론 연비를 향상시키는 것이 장점이지만 상대적으로 연료압력이 높아 소음 및 진동이 발생하는 것이 단점입니다.

또한 자동차 엔진의 유해 배기가스를 줄이기 위해 배기가스 재순환장치(EGR)와 퍼지컨트롤밸브(PCV)를 적용하고 있는데 직분사 엔진의 특성상 퍼지컨트롤밸브 작동이 연소실 카본 누적의 주요 발생원인이라는 지적입니다.

퍼지컨트롤밸브는 엔진의 연소과정에서 발생된 불완전 연소가스(블로바이 가스라고 합니다)를 포집해 EGR처럼 엔진연소실로 다시 순환시키는 역할을 하는데 이 과정에서 블로바이 가스와 더불어 엔진오일 내의 불순물이나 연소과정에서 타다 남은 엔진오일 찌거기 등 각종 슬러지가 PCV를 통해 흡기통로와 흡기밸브 주변에 쌓이게 됩니다.

일반적으로 사용되고 있는 다중포트분사(이하 MPI, multi-point injection) 엔진의 경우 연료가 흡기밸브를 통해 엔진연소실로 유입되면서 흡기밸브와 흡기통로 주변에 퇴적된 카본 일부를 제거하는 청정기능을 하지만 연소실 내로 직접 연료를 분사하는 GDI 엔진의 경우 연료가 직접 연소실 안으로 분사되다보니 MPI 엔진보다 2~3배 가량 카본이 많이 쌓인다는 것이 업계 관계자의 설명입니다.

엔진의 구조에 따라서도 차이를 보이는데 현대차와 기아차의 경우 연소실 내부에 카본이 주로 퇴적되는 반면 쉐보레와 르노삼성차의 경우 흡기포트와 흡기밸브 주변에 주로 쌓이는 것이 특징입니다. 저점도 엔진오일을 선호하는 추세 역시 이러한 직분사 엔진의 카본누적을 가속화시키고 있습니다.

저점도 엔진오일은 오일의 점도가 낮아 윤활성능이 뛰어난 것이 장점이지만 상대적으로 오일의 증발량이 많아 블로바이 가스 발생이 증가하기 때문입니다. GDI 엔진의 이러한 문제는 국산차뿐만 아니라 원조기술을 보유한 독일이나 일본 등에서도 문제가 되고 있는 것이 사실입니다.

이러한 원인을 근본적으로 해결할 수 없지만 렉서스, 아우디, 메르세데스-벤츠, BMW, 닛산, 스바루 등 여러 자동차회사들이 MPI 엔진과 GDI 엔진의 장점을 살려 운전상황에 따라 연료분사방식을 바꿔주는 듀얼 인젝션(Dual Injection) 방식을 사용해 이를 최소화하려는 노력을 기울이고 있습니다. 렉서스의 D4-S 엔진이 대표적이라 할 수 있습니다.

한편 국산차의 경우 보증기간이 남아 있는 차에 대해 엔진플러싱 등을 통해 카본 및 슬러지를 제거해 주고 있으며, 정비업계에서도 GDI 엔진의 카본 및 슬러지 제거를 위한 다양한 서비스를 제공하고 있습니다.

일반적으로 흡배기 및 연소실 내부의 카본 슬러지를 제거하는 방법은 대략 여섯가지 정도로 분류되고 있는데 거품식 스프레이 등 약품을 사용하거나 스팀, 수소발생기 등으로 단단하게 굳은 카본 슬러지를 불려 제거하는 방식, 브러시로 직접 갉아내는 방식 등이 대표적이라 할 수 있습니다.

이와 관련 한 플러싱 전문가는 “자동차 엔진은 엔진내부의 연소열에 의해 카본슬러지를 자연적으로 태워 없어지는 자기청정온도가 있지만 한계가 있을 수 밖에 없다"며 "운전자의 취향이나 조건 등에 따라 사용되고 있는 다양한 플러싱 방법 또한 엔진 성능을 단기적으로나마 복원해 주지만 근본적인 해결책은 아니다"라고 말합니다.

따라서 “GDI 엔진 차는 주기적으로 플러싱 등을 통해 카본슬러지를 제거해 줌은 물론 자주 엔진오일을 교환해 주고 고점도 오일을 사용하는 등 MPI 엔진보다 세심한 관리가 필요하다”고 조언합니다.[김아롱 기자=카테크]