LPG차는 빌빌거린다?… ‘차알못’의 착각입니다

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- 연료별 동력기관 특장점

■ 유해물질 배출 적은 LPG엔진
低연비·低출력 단점 있었지만
인젝터활용 가솔린급 성능 향상

■ 경제성·터보 앞세운 디젤엔진
高압축비로 폭발력·효율 높아
각국 배출가스 규제는 위기로

■ 부드러운 주행성능 가솔린엔진
소음·진동 적고 운동능력 탁월
이상연소 ‘노킹현상’ 쉽게 발생

정부는 최근 미세먼지 주범으로 지목된 디젤차 이용 억제를 위해 LPG차 판매 규제를 완화하는 방안을 검토 중이다. 현재 LPG차는 택시, 렌터카 등 영업용과 함께 장애인, 국가유공자만 구매할 수 있다. 일반인은 배기량 1000㏄ 미만 경차, 7인승 이상 레저용 차량(RV)에 한해 허용된다. 하지만 정부는 5인승 이하 RV, 1600㏄ 미만 소형차까지 일반 판매를 허용하는 방안을 적극 검토 중이다. LPG차 규제가 완화될 경우 사용 증가가 예상되는 LPG차와 기존 디젤차, 가솔린차 등의 엔진 특징과 장단점 등을 살펴본다.

5일 관련 업계에 따르면 자동차 동력원은 사용연료에 따라 화석연료를 사용하는 내연기관, 전기를 동력원으로 쓰는 전기모터로 크게 구분된다.

화석연료를 사용하는 내연기관은 다시 연료 종류에 따라 가솔린 및 디젤, LPG 엔진 등으로 나뉜다. 최근 주목받는 LPG 엔진은 기본적으로 가솔린 엔진과 구조나 방식이 유사하다. 하지만 LPG는 기체 밀도를 높여 액화한 연료 특성상 가솔린이나 디젤보다 열량이 낮고 밀도 변화가 심해 엔진출력 또한 상대적으로 떨어진다.

대신 옥탄가(연소 시 이상폭발을 일으키지 않는 정도를 나타내는 수치)가 높아 이상연소에 따른 노킹 현상(망치로 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상)이 없고 연소실 내 탄소 찌꺼기가 쌓이지 않아 엔진 수명이 길다는 장점이 있다. 특히 연료비가 비교적 저렴하고 타 엔진에 비해 오염물질, 이산화탄소, 미세먼지 배출이 적은 것으로 평가된다.

반면 연비가 낮음에도 불구하고 안전상 이유로 탱크를 완충하지 못해 비교적 충전을 자주 해야 한다는 점은 단점으로 꼽힌다. 또 겨울철과 같이 저온 상태에서 시동이 잘 안 걸리는 경우가 있고 충전소 부족, 연료 보존 시 폭발 우려가 있다는 점 등도 단점이다.

최근 LPG 엔진은 가솔린, 디젤 엔진과 같이 고압 연료분사 장치인 인젝터를 활용해 LPG를 연소실로 직접 분사하는 방식으로 진화했다. 연료분사량을 정밀 제어함으로써 불완전연소를 최소화하고 저온 시동성도 높여 가솔린 엔진에 버금가는 성능을 발휘한다는 평가다.

디젤 엔진은 열효율 높은 연료를 사용해 연비가 높고 가솔린 대비 유가도 저렴해 그동안 상용차를 비롯해 경제성을 중시하는 운전자들에게 인기를 끌었다. 특정 온도에서 스스로 폭발하는 연료 특징에 따라 점화플러그 없이 공기와 연료의 혼합기체를 고압으로 압축시켜 폭발하는 방식을 사용한다. 높은 압축비를 사용하기 때문에 저속 회전 시에도 큰 폭발력을 얻을 수 있어 힘과 효율이 높다.

반면 한 번 폭발로 발생하는 힘은 크지만 공기를 충분히 압축시킨 뒤 폭발시켜야 하므로 고회전에 불리해 출력이 가솔린 엔진보다 낮다. 이를 보완하기 위해 디젤 엔진은 대부분 터보 방식을 채택하는데 주행 시 자연적으로 차량에 공기가 흡입되는 자연흡기 방식과 달리 과급기를 통해 더욱 많은 공기를 주입해 연소 효율을 끌어올린다.

디젤 엔진의 최대 단점은 구조적, 화학적 특성상 LPG는 물론 가솔린 엔진에 비해 입자상 물질 등 유해가스 배출이 많다는 점이다.

완성차업계에서는 선택적 환원 촉매장치(SCR), 배기가스 후처리장치(DPF) 등의 별도 배출가스 저감장치를 통해 환경 규제에 대응하고 있다. 하지만 프랑스, 독일 등에서 디젤차 운행금지가 가시화하고 있고 정부도 2030년 디젤차 퇴출을 검토하고 있다. 다른 엔진에 비해 압축비가 높아 열과 압력에 대한 내구성이 확보되어야 하는 데다 터보차저, 인터쿨러 등이 추가돼 상대적으로 무겁고 제작단가도 높은 편이다.

마지막으로 승용차에 가장 보편적으로 많이 사용되는 가솔린 엔진은 LPG와 마찬가지로 디젤 엔진에 비해 소음, 진동이 적고 엔진 크기도 상대적으로 작은 편이다. 불꽃에 반응하는 연료 특성을 이용해 점화를 통해 연소시키는 불꽃점화 방식을 사용한다. 폭발력 자체는 작지만 빠른 폭발을 통해 엔진회전수(RPM)를 손쉽게 높일 수 있어 운동능력이 뛰어나다.

반면 디젤보다 열효율이 낮아 연비가 낮고 이상 연소에 의한 노킹 현상이 쉽게 발생한다. 최근에는 가솔린차도 상대적으로 작은 배기량으로도 큰 힘을 낼 수 있고 연비 면에서 효과를 볼 수 있는 터보 엔진을 채택하는 비율이 높아지고 있다.

김남석 기자 namdol@munhwa.com