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5년 후 자동차…힘은 기본, 연비까지 '터보의 진화'

혼다 1.0L·도요타 직4 2.0L 개발…르노삼성 SM5 1.6L 장착

[오토모닝 김의균 기자] 자동차 메이커들의 ‘연비경쟁’이  가속화되고있다. 미국과 유럽을 비롯한 아시아 주요 국 정부가 자동차 연비 규제 기준을 당초 계획보다 앞서 강화하겠다는 방침을 발표, 발등에 불이 떨어진 상황이다.

 

현대기아차는 오는 2020년까지 ℓ당 평균 연비를 20km를 끌어올리겠다는 목표를 세웠으나 이를 상향 조정해야할 것으로 보인다. 각국 정부의 연비 관련 규제 강화 로드맵이 자동차 메이커들의 연비개선 속도보다 더 빠르기 때문이다.

 

엄격해지는 연비규제와 배출가스 기준

 

미국·유럽·일본과 같은 선진국에서의 연비기준은 향후 10년 이상 더욱 강화된다. 유럽은 오는 2015년까지 이산화탄소 배출량 규제 기준을 130g/km, 2020년까지 추가로 95g/km로 낮추고 g95유로의 벌금을 부과키로 했다

 

미국도 2025년에 승용차에서 62.2mpg(26.4km/L),소형트럭43.8mpg(18.6km/L). 양자통합연비에서 54.5mpg(23.2km/L) 달성한다는 의욕적인 목표를 설정했다. 승용차의 목표는 CO2배출량에서 143g/마일(89g/km)로 유럽의 95g/km을 밑돈다. 북미에서 현재 판매되고 있는 도요타 프리우스의 혼합 모드 연비가 50mpg라는 것을 생각하면 승용차의 평균을 프리우스보다 24% 이상 끌어 올린다는 것이다.

 

일본의 2020년도 연비기준도 정해졌다. 2009년도 차량 질량 평균 1200kg에서의 실적 값 16.3km/L에 대해서 24.1% 향상시킨 20.3km/L 기준을 마련했다. 2015년도 연비기준에 대해서는 19.6% 향상이다. 아시아국가 중 가장 규제 수위가 높다.

 

승용차는 먼저 2015년에 120g/km라고 하는 목표를 달성한 후, 다음 5년간에 95g/km까지 줄이지 않으면 안 된다. 2015년의 목표는 차량 측에서 130g/km을 실현하고, 에어컨 효율 향상, 타이어 공기압 경고 시스템, 저 구름 저항 타이어의 장착 등으로 다시 10g/km을 내려서 129g/km으로 하는 것이다. 소형 상용차는 2017년에 175g/km, 2020년에 147g/km을 목표로 하고 있다.

 

우리 정부는 우선 오는 2015년까지 자동차 연비 규제 기준을 17/로 제시했다. 이 기준에 따라 온실가스를 적게 배출하는 차량에는 보조금을 지급하고 온실가스를 많이 배출하는 차량에는 소비자에게 부담금을 부과한다. 이른바 저탄소차협력금제도다. 동시에 규제 기준에 만족하지 못한 자동차업체는 지난 3월 시행된 에너지이용합리화법에 따라 과태료가 부과된다.

 

현재 국내에서 시판중인 자동차 중 20/기준에 만족하는 모델은 단 8종에 불과하다. 2인승 경차를 주로 판매하는 스마트 포투의 모델이 20.4/~30.3/의 공인연비를 기록했고, 푸조 208 1.4 e-Hdi21.1km/의 연비를 실현했다. 하이브리드 모델인 도요타 프리우스와 혼다 CR-Z는 각각 21.0km/, 20.6km/. 국산차 브랜드가 내놓은 시판 모델 중 2020년 기준에 만족하는 모델은 없다.

 

 

 

가속화 되는 다운사이징

 

엄격한 연비규제에 대응하기 위해 유럽에서는 터보차저 과급에 의한 극단적인 다운사이징이 가솔린 엔진에서 시작 될 것이다미국 포드사는 20129월 파리 모터쇼에서 배기량 1.0L3기통 터보 엔진을 장착한 몬데오를 선 보였다.  이 엔진은 소형차 피에스타, 포커스에 탑재 했는데 2013년에는 몬데오에도 장착 CO2 배기량에서 130g/km을 끊을 것으로 보인다.

 

혼다는혼다 미팅 2012‘에서 1.0L.3기통 터보엔진을 공개했다. 이 엔진은 앞으로 혼다의 주력이 되는 직분 1.5L 엔진의 파생기종이다. 1.5l 엔진은 가변밸브 타이밍, 리프트 기구인 ’VTEC’을 장착했다.

 

도요타도 직4. 2.0L의 직분 터보엔진을 개발 했다. 배기량 2.5L의 직4 자연흡기 엔진‘2AR’의 배기량을 2.0L로 축소해서 터보차저를 장착한 것으로 2014년 이후 시장에 투입한다캠리 등에 탑재하고 있는 2.5L 자연 흡기 엔진보다 연비를 10~25% 향상시키는 것이 목표다.

 

국내에서는 기아자동차가 오는 8월에 출시예정인 준중형 k3 쿠페에 감마1.6L 터보 엔진을 달기로 했다. 기아차는 지난 6월 중형 k5 부분변경 모델을 출시하면서 세타 2.0L 터보 엔진을 장착한 모델을 라인업에 추가했다르노삼성차도 5월 중형 SM51.6L 터보 엔진을 단 다운사이징 모델인 SM5 TCE를 출시, 시장에서 돌풍을 일으키고 있다.

 

현대자동차는 벨로스터(1.6LTGDI)와 쏘나타(2.0 TGDI), 제네시스 쿠페(2.0 TCI)3종의 터보 모델을 갖고 있으며 한국지엠은 1.4L 터보 엔진을 단 트랙스를 보유하고 있다터보 엔진은 압축한 공기를 실린더에 집어넣어 엔진의 출력과 토크를 높인 엔진이다.같은 양의 연료라도 폭발 시 공기가 많을수록 폭발력이 증가하는 원리를 이용한 것이다.

 

터보 엔진은 자연 흡기 엔진보다 최고출력과 최대토크가 40~80% 가량 높다. 터보 엔진은 힘이 좋은 만큼 가솔린 모델에 비해 배기량이 적은 엔진을 달아 연비를 향상 시킬 수 있다. 르노삼성차의 SM5 TCE 와 한국지엠의 트랙스가 대표적인 다운사이징 모델이다.

 

 

직분 가솔린차의 PM수를 규제

 

가솔린차는 연비향상을 위해 직분화가 진행되고 있는데, PM의 새로운 규제가 2014년부터 유럽에서 시작된다. 직분 가솔린차의 PM 배출 레벨을 디젤차 수준으로 하고자 하는 움직임의 일환으로, 유로6에서 내년 9월의 신형 차부터 규제가 적용된다

 

도입되는 것은 PN(Particulate Number) 이라고 하는 매우 작은 PM의 수룰 세서 기준 값 이내에 들어오게 하는 것이다. 지금까지의 PM은 필터에 부착한 PM의 배출량을 무게로 평가해서 기준치 이내이도록 요구한다. 한편 더 작은 입자의 배출량을 무게가 아닌 계수로 측정 하는 것이 PN규제이다

 

PN규제는 이미 디젤차에서 실시하고 있으며 1km 주행 당 6×1011개 이하가 요구되고 있다. 그러나 직분 가솔린차에서 갑자기 이 레벨을 실현하기는 어렵기 때문에 20149월 이후의 신형차로, 한 자릿수 많은 6×1012개에 대응하며 20179월 이후의 신형 차부터는 디젤차 수준을 요구한다

 

한편 미국에서는 캘리포니아 주가 PM, NMOG(비 메탄 유기가스)NOx(질소 산화물)의 배출량 합계 값 등을 강화한 ‘LEV111’규제를 2015년부터 실시한다. 이 규제는 향후 전 미주로 파급될 가능성이 있어 대응의 중요도가 높다.

 

장기적으로는 배출량의 평균값을 2015년 모델에서 NMOG+NOx0.1g/1마일이던 것을 2025년 모델에서는 0.03g/마일로 단계적으로 끌어 올린다는 것이다. PM2025년부터 1mg/마일이 요구되는데 이는 일본의 규제 값 5mg/km 보다 훨씬 엄격한 값이다.

 

김의균 기자 kimek@automorning.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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