-세계 최초 양산 성공한 가변압축비 엔진 지난달 19일 국내에 공식 등장한 인피니티 QX50에는 특별한 엔진이 들어있다. 닛산이 만든 VC 터보 가솔린 엔진이 주인공이다.
VC 터보 엔진의 핵심은 상황에 따라 압축비를 조절할 수 있는 기능이다. 일반적으로 실린더 내부에서 폭발이 일어나기 전 압축 정도에 따라 열효율은 큰 차이를 보인다. 그만큼 압축비는 터보차저의 여부와 엔진 작동 속도가 중요하다. 일상적인 터보 엔진의 압축비는 9.5:1~11.0:1 정도인데 비해 VC 터보 엔진은 8.0:1에서 14.0:1 사이로 넓은 범위를 갖고 있다. 회사는 다양한 상황에서 최적의 효율을 내기 위한 방법이라고 설명했다.
방법은 간단하다. 닛산은 실린더가 폭넓게 움직일 수 있도록 피스톤의 물리적인 상하 이동 거리 자체를 조정했다. 압축비 조절은 피스톤과 연결된 하모닉 드라이브 액츄에이터가 담당한다. 이 부품은 왼쪽과 오른쪽으로 회전해 피스톤이 실린더 안에서 움직이는 길이를 늘리고 줄일 수 있다.
관절 구조를 바꿔 피스톤 활동 범위를 넓힌 결과 급가속이나 빠르게 달리는 경우에는 낮은 압축비를, 느긋하게 달릴 때는 높은 압축비를 자유자재로 사용할 수 있게 됐다. 이와 함께 공기 유입에 맞춰 흡기 밸브를 조절, 가속과 느긋한 주행 양쪽에서 최적의 효율을 구현했다.
새 엔진은 15년 전 처음 언급됐고 2003년 개발을 구체화시킨 뒤 2010년 최종적인 구조를 확정했다. 이후 시제품을 만들고 테스트를 하는데 8년이 더 걸렸다. 이 과정에서 100개의 시제품 엔진이 만들어졌고 특허는 400개가 쏟아졌다. 테스트 시간은 3만 시간에 달한다.
구조가 복잡해졌고 움직이는 부분도 많아졌지만 오랜 시간 연구 개발을 진행한 만큼 내구성에는 문제가 없다는 게 회사의 입장이다. 이와 함께 기존 4기통 엔진에 비해 소음은 3분의 1 수준으로 줄였고 진동도 낮췄다며 엔진을 설명했다.
VC 터보 엔진은 4기통 2.0ℓ 배기량으로 최고 268마력, 최대 38.7㎏·m의 힘을 발휘한다. 이 엔진은 닛산의 6세대 알티마와 인피니티 QX50에 탑재됐고 향후 적용 차종이 확대될 예정이다.
김성환 기자
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