터보, 배기가스 적으나 무겁고 비싸… 자연흡기, 배기량 크지만 출력 뒤져

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- ‘자동차 심장’ 엔진… 자연흡기·터보式 장단점

동일 차종에 두 엔진 채택도… 소비자 선택의 폭 다양해져
2.0ℓ 자연흡기에 터보까지… 쏘나타, 7가지 엔진 라인업

한국지엠은 지난 1월 신형 쉐보레 ‘올 뉴 크루즈’를 출시하면서 1.4ℓ 가솔린 터보 직분사 엔진을 탑재한 단일 엔진 라인업만 내놓았다. 올 하반기에 디젤 엔진을 장착한 모델을 추가로 내놓을 예정이지만 일반 자연흡기 엔진 모델의 출시 계획은 없다. 한국지엠 측은 이미 1.6ℓ 자연흡기 엔진을 장착한 준중형차가 3개나 있는 상황에서 같은 엔진 라인업을 채택할 필요는 없다는 입장이다. 지난해 한국지엠이 들고 나온 신형 말리부 역시 일반 자연흡기 방식의 엔진은 없고 1.5ℓ 터보, 2.0ℓ 터보 등 2개 터보 엔진 라인업으로만 출시됐다.

15일 관련 업계에 따르면 흔히 ‘자동차의 심장’이라 불리는 엔진은 연료에 따라 가솔린 엔진, 디젤 엔진으로 나뉘고 다시 공기 흡입 방식에 따라 자연흡기 엔진, 터보 엔진으로 구분된다.

자연흡기 엔진은 연소에 필요한 공기를 곧바로 대기 중에서 흡입하는 방식이고 터보 엔진은 압축기를 통해 엔진에 강한 압력으로 공기를 불어넣는 방식이다. 엔진 출력은 연소 가능한 연료의 양에 의해 결정되기 때문에 터보 엔진의 경우 연소에 필요한 공기량을 증가시켜 일반적으로 같은 배기량에서 30∼50% 더 높은 출력을 얻을 수 있다. 작은 엔진으로도 배기량이 큰 자연흡기 엔진과 동일한 힘을 낼 수 있기 때문에 배기가스를 더 적게 배출해 친환경성도 뛰어나다.

이 때문에 최근 자동차시장에서는 신형 크루즈처럼 가솔린 터보 엔진을 장착한 모델이 부쩍 늘었다. 터보 엔진이 기본적으로 출력을 높이기 위해 태어난 기술인 데다 강화되는 배출가스 규제에 맞서는 데도 도움이 되기 때문이다. 전부터 고성능차나 스포츠카 등에는 종종 터보 엔진이 탑재됐지만 최근에는 소형차부터 대형차까지 차종을 가리지 않고 적용 범위가 확대되고 있다. 실제 기아차는 국내 대표 경차인 신형 ‘올 뉴 모닝’에 1.0 터보 직분사 엔진을 장착한 ‘모닝 터보’를 오는 4월 내놓을 예정이다.

터보 엔진은 다시 엔진 회전축과 연결해 공기압축기를 회전시키는 슈퍼차저 엔진, 배기에너지를 이용하는 터보차저 엔진으로 구분된다. 슈퍼차저의 경우 압축기 회전에 필요한 동력 손실과 과급량이 엔진 회전수에 의해 결정되는 등의 단점으로 최근에는 많이 사용되지 않고 배기에너지를 이용한 터보차저가 주목받고 있다. 터보차저는 연소 이후 방출되는 배기에너지를 활용해 추가 동력 손실을 최소화하는 데다 터빈, 압축기 등의 효율 개선으로 실주행 시 많이 사용하는 저중속 영역의 성능을 크게 개선할 수 있다. 여기에 연소실 내에 연료를 직접 분사해 열부하를 저감시키는 직분사 기술을 더한 엔진이 최근 많이 적용되는 터보 직분사 엔진이다.

터보 엔진이 장점만 있는 것은 아니다. 배기시스템에 장착된 터보차저는 고온을 견뎌야 하고 엔진 본체 역시 높은 부하에 노출되기 때문에 엔진에 가해지는 피로도가 일반 엔진보다 월등히 높아 한층 내구성이 강화된 엔진 설계·제작이 필요하다.

자연흡기 엔진에는 불필요한 부품들도 추가 장착되기 때문에 차가 무거워지고 가격도 비싸다. 또 배기가스가 나와야 터보차저가 제대로 돌아가기 때문에 공기 압축 효과를 얻기까지 시간이 걸리는 단점이 있다.

실제로 일부 터보 차량에서는 가속 페달을 밟으면 차가 치고 나가기까지 약간의 지체 현상이 빚어지는 이른바 ‘터보 래그(turbo lag)’ 현상이 발생한다.

또 자연흡기 방식은 같은 출력의 터보 엔진에 비해 배기량이 큰 만큼 상대적으로 주행이 묵직하면서도 부드럽고 초기 반응속도가 빨라 머뭇거림이 없다는 장점을 가진다. 특히 자연흡기 엔진만이 가진 배기음은 많은 운전 마니아들의 심장을 뛰게 만드는 매력 요소다. 이 때문에 고성능 스포츠카 브랜드인 람보르기니의 경우 여전히 고배기량 자연흡기 엔진을 고집하고 페라리도 V12 자연흡기 엔진을 유지하고 있다. 아우디 역시 고성능 차량인 RS5, 플래그십(기함) 모델인 A8 L W12 등 일부 차종에는 자연흡기 방식을 적용한다.

갈수록 다양해지는 소비자들의 선택 폭을 넓히기 위해 동일 차종에 자연흡기 엔진과 터보 엔진을 모두 채택하는 차종도 많다.

쏘나타의 경우 2.0ℓ 자연흡기 엔진 모델에 더해 1.6ℓ 터보, 2.0ℓ 터보를 판매하고 있다. 1.7ℓ 디젤과 하이브리드, 플러그인하이브리드(PHEV), LPi 엔진까지 더할 경우 엔진 라인업이 7가지에 달한다.

김남석 기자 namdol@munhwa.com