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달리는 차 시동 끄는 '실린더 비활성화 기술'

2017.06.05. 10:38:22
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▲ 폭스바겐이 지난 4월 열린 제38회 비엔나 모터 심포지움에서 공개한 친환경 솔루션 '코스팅-엔진 오프 기술' 

교차로에서 신호 대기 정차를 할 때, 엔진 시동을 꺼 연비향상과 이산화탄소 배출량을 줄여주는 스톱 앤 고(Stop & Go) 시스템을 적용한 자동차가 늘고 있습니다. 실린더 비활성화(Cylinder Deactivation)로 불리는 이 기술은 이제 주행중 아예 엔진을 꺼버리는 단계로 발전하고 있습니다.

연비향상과 배출가스 저감능력을 극대화하려는 기술인데요. 폭스바겐 코스팅-엔진오프(Coasting- engine off), 보쉬 셧 오프 코스팅 엔진(Shut off coasting engine), 델파이 다이내믹 스킵 파이어(Dynamic Skip fire) 등으로 불리고 있습니다.

이 기술은 정차 중 엔진시동을 아예 끄는 스톱 앤 고와 달리 주행중에 일시적으로 엔진작동을 멈춘 상태로 타력으로 주행(Coasting operation)하는 것이 특징으로 상용화를 눈앞에 두고 있습니다. 화물차 등 일부 운전자들이 연비를 줄이기 위해 고속도로에서 엔진시동을 끄고 타력주행(자동차가 동력없이 달리던 속도(관성)에 의해 주행하는 것)을 해 온 것과 같은 원리입니다. 

일반적으로 시동을 끄고 주행하면 연비를 향상시킬 수 있을지는 몰라도 브레이크 작동을 위한 진공배력이 생기기 않기 때문에 안전상의 이유로 주행중 시동을 끄는 것을 강력히 규제 왔습니다. 사실 엔진을 굳이 끄지 않아도 액셀러레이터 페달을 밟지않고 타력으로 주행하는 대시포트(Dash port)도 일시적으로 연료 공급이 차단돼 미비하지만 연비향상 효과가 발생하기도 합니다.

자동차 회사와 자동차 부품 회사들이 개발중인 실린더 비활성화기술은 액셀러레이터를 밟지 않거나 정속주행 때 실린더의 흡배기밸브를 모두 닫은 상태(당연히 연료분사와 점화가 되지 않습니다)로 엔진이 공회전하다가 브레이크 또는 액셀러레이터 페달을 밟을 경우 엔진을 정상적으로 작동시키는 원리입니다.

   
최근 많이 사용되는 ISG(Idle Stop & Go)

실린더의 활성화 및 비활성화는 수 천분의 1초 이내로 정밀하게 제어됩니다. 또 실린더의 작동을 순차적으로 제어함으로써 엔진토크 및 출력을 최적화하고 NVH를 줄임은 물론 펌핑손실 저감 및 열효율 개선을 통해 두 자리 수 이상의 연비향상을 기대할 수 있습니다.

실제로 폭스바겐의 코스팅-엔진오프를 적용한 신형 골프 TSI 블루모션의 경우 연비를 최고 11퍼센트까지 향상되었으며, 델파이의 DSF의 경우 CO2 배출을 8%에서 15%까지 줄일 수 있는 것으로 알려지고 있습니다. 이밖에도 폭스바겐은 엔진작동이 비활성화된 경우 12V 전기에 콤팩트한 리튬이온 배터리를 더해 하이브리드의 EV 모드처럼 별도의 주행동력을 제공하기도 합니다.

한편 혼다 I-VTEC 엔진은 가변실린더 매니지먼트(VCM, Variable Cylinder Management) 시스템을 적용하고 있는데 이 시스템은 V6 엔진을 정속주행이나 가속 등 주행상태에 따라 엔진을 3기통 혹은 4기통만 작동시킴으로써 연비를 향상시키는 것이 특징입니다. 이외에도 자동차 엔진은 가변밸브타이밍(VVT)이나 가변밸브리프트(VVL), 전자식 서모스탯 및 전동식 워터펌프 등 다양한 기술로 연비향상 및 배출가스 저감효과를 꾀하고 있습니다. [김아롱 기자=카테크]



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