[지식발전소]파워·연비 Up…터보엔진이란?

고유가 시대를 맞아 [실용주의] 소비자들이 늘면서
[터보엔진(터보차저)]을 단 차량이 주목받고 있다.

과거에는 고성능 차량의 전유물이었지만,
요즘에는 낮은 배기량으로
높은 출력과 연비를 낼 수 있어
다양한 차량에 사용된다.

특히 [다운사이징]이 유행하면서
가솔린 차량에도 터보차저 부착이 늘고 있다.

국내에서는 올해 르노삼성이 선보인 [SM5 TCE]가 대표적이다.

이 차량은 2,000cc급 차량에 1,600cc급 엔진을 부착하고도
기존보다 높은 주행성능과 연비까지 선보여 인기를 끌고 있다.

한국지엠도 최근 1,600cc에서 1,400cc로 다운사이징한
[크루즈 터보]를 출시했다.

[다운사이징]은 이미 해외에서는 보편화됐다.

BMW의 [528i]·[518d],
포드 [올 뉴 링컨 MKZ],
재규어 [XJ]·[XF] 등은
터보차저를 달고 세계 시장에 판매되고 있다.

이 주에는 이러한 터보차저에 대해 알아보자.

우선 엔진은 가솔린, 디젤 등 연료를
공기를 이용해 연소시켜 기계적 에너지를 발생시키는 장치다.

보편적으로 알고 있듯이
흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정 과정을 통해
에너지를 생성한다.

이 과정에서 공기가 자연스럽게 실린더에 공급되는 방식이
일반적으로 알고 있는 엔진(자연 흡기)이다.

터보차저는
엔진에서 나오는 배기가스를 이용해
공기를 추가로 실린더에 공급,
폭발력을 높이는 장치다.

구조는
크게 배기가스의 압력에 의해 회전하는 터빈(Turbine),
회전한 공기를 가압하는 임펠러(Impeller),
터빈과 임펠러를 연결하는 축으로 이뤄진다.

원리는 이렇다.

배기가스의 압력으로 터빈이 회전하면,
여기에 연결된 축이 돌면서 압축기로 힘이 전달돼 공기를 압축,
이를 실린더 내부로 보내는 방식이다.

이때 흡기 매니폴드의 공기압이 증가해
실린더 내부와 압력 차가 높아지면
실린더로 대량의 공기가 한 번에 들어가게 된다.

즉 적은 연료로 더 강한 폭발력을 이끌어 낼 수 있어
동일한 배기량에서 더 큰 출력을 얻을 수 있다.

또 압축 초기 상대적으로 높은 공기 온도와 압력은
엔진 사이클의 도시출력(Indicated work)을 증가시킨다.

따라서 자연흡기엔진보다 동일한 양의 연료로
더 많은 에너지를 얻을 수 있다.

이는 곧 엔진 효율과 연비 향상으로 이어진다.

단점도 있다.

대표적으로 [터보랙]을 들 수 있다.

저속에서는 배기가스의 에너지가 터빈을 작동시키기 충분치 않아
압축 공기 부족으로 터보가 생기지 않는 현상이다.

이를 보완하기 위해 트윈터보, 트윈 스크롤 등이 나오고 있다.

또 다른 단점으로는 가격 상승이 있다.
자연흡기방식 엔진보다 부품 수가 많아 비용이 더 든다.

한편 터보엔진의 경우 꾸준한 관리가 필요하다.

터보차저의 터빈이 돌면서 열을 발생시켜
터빈과 베어링의 내구성을 떨어뜨리기 때문이다.

따라서 외부기온이 낮은 겨울에는
시동 후 바로 출발하지 말고 예열을 한 후 출발하는 것이 좋다.

반대로 여름에는 차량 운행 후 바로 시동을 끄기보다는
잠시 후열을 한 후에 끄는 것이 좋다.