카라이프 - 자동차상식

프랑스의 자존심, 푸조 110여 년 역사 지닌 유럽 2.. 2004-02-19
푸조는 르노와 함께 프랑스를 대표하는 자동차 메이커다. ‘차는 크고 호화로워야 팔린다’는 생각이 지배적이던 초창기부터 작고 튼튼한 차를 만들어 오늘날 프랑스가 중소형차 왕국이 되는 기틀을 마련했다. 푸조의 태동은 1810년으로 거슬러 올라간다. 당시 프랑스는 나폴레옹이 통치하고 있었고, 정치적으로 혼란했지만 경제적으로 발전을 거듭하고 있었다. 이런 격동기에 장 피에르 푸조는 프랑스와 스위스 국경 부근에 금속 제련업체를 차렸다. 그의 냉연강판기술은 당시로서는 혁신적이어서, 그의 아들 세대에 이르러서는 사세가 크게 확장되었다. 기계공구, 커피 가는 기구, 시계 등에 머물렀던 사업 영역은 자전거 생산과 증기자동차의 시험제작으로까지 발전되었다. 1891년 휘발유 엔진 얹은 1호차 데뷔 초창기 레이스에서 잇따라 우승 차지 증기자동차를 내놓은 지 4년 뒤인 1890년, 푸조는 독일 다임러의 V형 2기통 565cc 3.3마력 엔진을 들여와 다음해 첫 휘발유차(푸조 1호차)를 선보였다. 뒷바퀴 아래쪽에 마련된 엔진은 체인으로 뒷바퀴를 돌려 시동을 거는 방식이었고, 최고시속 16km를 냈다. 자전거용 바퀴에 파이프 프레임을 쓴 이 차는 라디에이터 없이 파이프에 물을 넣어 엔진을 냉각시키는 구조다. 좌석은 앞뒤로 하나씩 배치해 승객이 서로 마주보게 했고, 운전석은 캐빈 밖에 따로 마련했다. 푸조 1호차는 1894년 세계 첫 자동차경기인 파리-루앙 레이스에 출전해 우승함으로써 휘발유 자동차의 우수성과 푸조의 명성을 드높였다. 이듬해 열린 파리와 보르도 왕복 레이스에서도 푸조차가 우승했다. 이 무렵 푸조 경주차는 처음으로 공기를 넣은 타이어를 시험사용하기도 했다. 1896년 창업자의 손자 아르망 푸조는 ‘푸조 자동차회사’를 정식으로 설립하고 자동차생산에 본격적으로 뛰어들었다. 1905년 타입68, 1911년 타입135, 1912년 베베 등을 잇따라 선보였고, 1913년에는 연간 5천 대의 자동차 생산을 이뤄 포드 영국법인에 이어 유럽 2위의 자동차업체로 발돋움했다. 한편 1916년에 설립된 프랑스의 시트로엥은 1934년 세계에서 처음으로 앞바퀴굴림 차를 개발하는 등 앞선 기술력을 과시하던 자동차 메이커였다. 그러나 제1차 오일쇼크로 경영이 어려워졌고, 1974년 푸조 산하에 편입되어 현재의 그룹을 이루게 되었다. 이후 푸조는 크라이슬러가 유럽 사업에서 손을 떼던 78년 탈보(Talbot) 등 크라이슬러 유럽 법인을 흡수하고 80년 PSA 푸조 시트로엥 그룹으로 거듭났다. 프랑스 최대의 자동차 메이커로 발돋움했지만, 푸조는 90년대 초반 시련기를 보냈다. 유럽내 시장점유율이 줄어들고 미국 시장에서 실패와 철수를 거듭해 93년에는 14억 프랑의 적자를 기록했다. 위기 극복을 위해 당시 칼베(Calvet) 회장은 비용 삭감에 힘썼고, 97년에 취임한 현 폴츠(Folz) 회장은 푸조와 시트로엥의 시너지 효과를 높이기 위해 사업구조 재편을 단행했다. 90년대 대규모 구조개편 단행해 체질 개선 PSA그룹, 지난해 313만 대 판매 세계 6위 폴츠 회장이 내건 슬로건은 ‘두 개의 메이커, 하나의 그룹’이다. 구매 부문만 통합되어 있는 푸조와 시트로엥의 조직을 제품 개발 및 생산으로까지 넓히기 위해 이를 관할하는 총괄본부 개념의 푸조-시트로엥 오토모빌 S.A를 만들고 이전의 푸조와 시트로엥 조직에는 판매와 고객서비스만 남겨 놓았다. 폴츠 회장은 이러한 구조적, 기술적 효율화를 통해 비용을 줄였을 뿐만 아니라 승용차 플랫폼을 6개에서 3개로 줄여 전체 자동차의 75%를 생산한다는 계획을 진행했다. 이에 따라 브랜드가 다르더라도 플랫폼을 같이 쓰는 차는 같은 공장에서 생산이 되는 ‘한 공장, 한 플랫폼’ 형태를 갖추게 되었다. 이러한 자구노력을 통해 푸조는 98년 이후 다시금 흑자를 낼 수 있었고, 99년 280만 대 이상의 자동차를 생산하면서 PSA그룹은 유럽 GM과 유럽 포드를 제치고 유럽 2위 메이커로 복귀했다. 현재 PSA그룹은 “한해 400만 대 생산 이하로는 독자생존이 불가능할 것”이라는 자동차업계의 중론과 달리 흑자 행진을 이어가고 있다. 서유럽 이외 지역의 판매 비중이 15% 내외에 그치고 북미 기반이 없다는 문제를 안고 있으나 최근 몇 년간 불어닥친 인수 합병 바람에도 흔들리지 않고 독자적인 활로를 개척해 나가는 중이다. 푸조의 1차적인 전략은 메이커간 제휴를 통한 시너지 효과 확대에 있다. 르노와는 60년대부터 합작회사를 세워 휘발유 엔진과 트랜스미션을 공동으로 개발하고 이태리 피아트와는 70년대부터 밴, MPV 등의 디자인과 생산을 제휴해왔다. 최근에는 커먼레일 직분사 디젤 엔진을 공동 개발, 생산하기로 하고 포드와 전략적 제휴를 맺었다. 푸조의 직분사 승용 디젤 엔진 기술은 세계 최고로 정평이 나있다. 98년부터 커먼레일 고압 직분사 엔진을 양산했고, 컴퓨터제어 방식으로 입자상 물질(PM)을 제거하는 시스템을 개발하는 등 디젤 승용차 분야에서 돋보이는 성과를 거두고 있다. 이밖에도 푸조는 2001년에 소형차 개발과 생산을 위한 새로운 플랫폼을 공유하기 위해 일본 도요타와 제휴를 맺었다. 세계 6위 자동차 메이커로서 시장점유율 5.5%대를 유지하고 있는 PSA 푸조 시트로엥 그룹은 푸조 607과 206의 성공, 시트로엥 사라의 인기에 힘입어 최근 4년 동안 판매가 50%나 느는 등 즐거운 비명을 지르고 있다. 지난해 순이익은 17억 유로(약 2조100억 원)이고 313만2천800여 대의 차가 세계 시장에서 팔렸다. 2004년까지 한해 350만 대 판매, 그 가운데 서유럽 이외 지역 80만 대 판매를 이루는 것이 목표다. 브라질에 이어 이란, 중국 현지생산을 추진하는 등 남미, 중앙·서 유럽, 아시아 시장 등을 중점적으로 개척해나간다는 계획이다. 잇따른 세대 교체 성공, 4년 연속 흑자 9월 파리 오토살롱에 307CC 데뷔 예정 현재 푸조가 만들고 있는 차는 106, 206, 206CC, 307, 406, 406 쿠페, 607과 미니밴 807 등이다. 차종별로 엔진과 스타일(세단, 왜건, 쿠페 등)에 따른 가지치기 모델이 다양하게 마련되어 있다. 오는 9월 파리 오토살롱에는 307CC가 데뷔할 예정이다. 잘 알려져 있듯이 푸조는 세 자리 숫자로 모델명을 표기한다. 맨 앞자리는 차의 크기, 끝자리는 세대를 나타낸다. 예를 들어 607의 6은 푸조의 승용차 중 가장 고급 모델이고 7은 7세대임을 뜻한다. 푸조의 디자인은 그동안 보수적이라는 평가를 받아왔으나 최근 잇따른 세대 교체에 성공하면서 이전의 각진 옷을 벗고 날렵하면서도 부드럽게 변신했다. 뛰어난 주행안정성과 핸들링은 푸조의 자랑거리. 최근 파리-다카르 랠리가 푸조 206WRC의 독무대가 되고 있는 것도 푸조차의 성능이 얼마나 뛰어난지 알려주는 대목이다. 푸조 약사 1891년 1호차 생산. 1894년 세계 첫 자동차경기인 파리-루앙 레이스 우승. 1895년 파리-보르도 왕복 레이스에서 우승. 자체 엔진 제작. 1896년 아르망 푸조(Armand Peugeot)가 ‘푸조 자동차 회사’ 정식 설립. 1899년 연간 500대 생산. 1950~60년대 연간 생산 20만~30만 대 규모로 확대. 1960년대 말 연간 생산 40만∼50만 대. 1905년 푸조 타입 68 생산. 1906년 로베르(Robert)가 리용-푸조(Lion-Peugeot) 설립. 두 회사가 하나로 합쳐지고 벨포르(Belfort)시의 상징인 사자가 오늘날까지 푸조의 심벌로 쓰이게 됨. 1911년 푸조 타입 135 생산. 1912년 푸조의 첫 소형차 베베 데뷔. 부가티 설계로 당대의 대표적인 디자인 작품으로 손꼽힘. 1912년과 13년 연속 프랑스 그랑프리 석권, 레이스계에 화려하게 진출. 1913년 인디애나폴리스 500마일 레이스에서 우승. 1916년, 1919년 우승. 1920년 201 데뷔. 1936년 402 데뷔. 1948년 203 데뷔. 1964년 403, 404, 504 등 데뷔. 푸조와 시트로엥 제휴로 첫 앞바퀴굴림 방식의 204 발표. 1974년 시트로엥 합병. 1975년 르노, 볼보와 제휴. PRV V6 엔진 개발. 1976년 푸조-시트로엥 설립. 1978년 미국 크라이슬러로부터 크라이슬러-프랑스와 영국·스페인에 있는 자회사 탈보 인수. 1980년 ‘PSA 푸조 시트로엥’으로 회사 이름 바꿈. 1983년 205 데뷔. 1984년 핀란드, 이태리, 영국 랠리와 1985년 몬테카를로 및 스웨덴 랠리 우승. 1987년 405 데뷔. 1989년 605 데뷔. 1991년 소형차 부문에서 106 대성공 거둠. 1993년 306 데뷔. 큰 인기 얻음. 1997년 405 대체하는 406 발표. 1998년 206 데뷔. 1999년 206CC 데뷔. 2000년 605 대체하는 607 발표. 2001년 307 데뷔.
엔진의 치수와 특성을 나타내는 용어 자동차 용어풀이.. 2005-02-18
엔진의 특성에 영향을 미치는 요소들은 여러 가지가 있지만, 몇 가지 기본적인 설계요소들을 살펴보면 엔진의 특징과 차의 성능을 어느 정도 짐작할 수 있다. 이런 차원에서, 엔진과 관련해 제원표에 쓰인 여러 수치와 특성을 주의 깊게 살펴볼 필요가 있다. 다만 이 요소들은 절대적인 평가기준이라기보다, 다른 엔진과 비교해 장단점을 가늠하는 상대적인 기준으로 생각하는 것이 좋다. 본지의 제원표 표기방법을 기준으로, 엔진의 치수와 특성을 나타내는 용어들을 살펴보자. 형식 본지 제원표의 엔진형식은 주로 실린더의 배치, 실린더 수, 밸브구동계 구조를 표시한다. 과급장치가 달린 엔진은 과급장치의 종류도 함께 쓴다. 예를 들어 ‘V6 DOHC 트윈터보’라고 표시된 엔진을 살펴보자. 이 엔진은 모두 6개의 실린더를 V형으로 배치하고 밸브구동계는 실린더 헤드 위에 흡기밸브용 1개, 배기밸브용 1개씩의 캠샤프트가 있는 엔진에 터보차저 과급장치를 두 개 단 엔진이라는 뜻이다. SOHC 엔진은 캠샤프트 구조를 쓰지 않는다. 요즘 나오고 있는 자동차들을 기준으로 각 항목별로 분류하면, 실린더 배치는 크게 직렬, V형, 수평대향 방식이 있다. 폭스바겐/아우디의 W형 엔진은 V형 엔진 두 개를 V자형으로 배치한 것이다. 실린더 수는 3기통부터 12기통까지 다양하고, 3기통과 5기통을 제외하면 모두 짝수로 되어있다. 밸브구동계는 SOHC와 DOHC 두 종류의 OHC 방식과 OHV 방식이 있다. 흡기압력을 높이는 방법으로 엔진출력을 높여주는 과급장치는 배기가스를 이용해 흡기를 압축하는 터보차저와 크랭크샤프트와 연결된 펌프를 이용하는 수퍼차저의 두 가지가 있다. 구체적인 엔진형식에 대해서는 다음 호에 살펴본다. 배기량 엔진의 크기를 나타내는 가장 일반적인 수치로, 피스톤의 움직임에 의해 실린더 밖으로 배출되는 기체(배기, 排氣)의 양을 말한다. 일반적으로 자동차의 엔진은 여러 개의 실린더가 있기 때문에, 엔진의 배기량은 전체 실린더 부피의 합으로 계산된다. 보통 미터법에 따라 cc(cubic centimeter, 입방센티미터) 또는 ℓ(리터) 단위로 표시하지만, 미국에서는 ci(cubic inch, 입방인치) 단위를 쓰기도 한다. 배기량을 구하는 공식은 다음과 같다. 실린더 1개의 부피={π×(보어)2}×스트로크 배기량=실린더 1개의 부피×전체 실린더 수 보어×스트로크 보어는 실린더의 지름을, 스트로크는 피스톤의 상하 운동거리를 말한다. 피스톤은 엔진의 행정에 따라 위 아래로 움직이는데, 피스톤이 가장 위로 올라간 위치를 상사점(上死点, TDC: Top Dead Center), 가장 아래로 내려간 위치를 하사점(下死点, BDC: Bottom Dead Center)이라고 한다. 스트로크는 상사점과 하사점 사이의 거리를 나타낸다. 스트로크를 보어로 나눈 비율을 스트로크 보어 비(比)라고 하는데, 이 수치로 엔진의 특성을 간접적으로 짐작할 수 있다. 스트로크 보어 비가 1보다 큰 엔진을 롱 스트로크(long stroke) 엔진, 1보다 작은 엔진을 숏 스트로크(short stroke) 엔진이라고 한다. 이 수치가 1인 엔진은 스퀘어(square) 엔진이라고 한다. 롱 스트로크 엔진은 피스톤이 먼 거리를 움직이기 때문에 압축비가 높고, 낮은 엔진회전수에서 큰 토크를 낸다. 그러나 피스톤을 움직이는 데 많은 힘이 들어 높은 엔진회전수를 내기가 힘들다. 숏 스트로크 엔진은 피스톤이 짧은 거리를 움직이기 때문에 엔진회전수를 빠르게 높일 수 있고, 높은 엔진회전수에서도 힘이 떨어지지 않는다. 일반적으로 롱 스트로크 엔진은 큰 힘이나 우수한 연비를 필요로 하는 차에서, 숏 스트로크 엔진은 고속성능을 중요시하는 차에서 많이 볼 수 있다. 엔진은 움직이는 동안 피스톤과 실린더 내벽 사이를 메우는 피스톤 링 사이에 마찰이 끊임없이 일어난다. 마찰로 피스톤 링과 실린더 내벽이 닳으면 틈새가 생겨 피스톤의 압축효율과 폭발효율이 떨어진다. 이럴 때 실린더 내벽을 깎아 보어를 키우고, 깎아낸 크기만큼 큰 피스톤을 끼우는 작업을 보링(boring)이라고 한다. 압축비 엔진의 압축행정에서 실린더의 압축 전 최대 부피를 압축 후의 최소 부피로 나눈 것이다. 즉 피스톤이 하사점에 있을 때와 상사점에 있을 때의 연소실 부피차이를 비율로 나타낸 수치다. 이론적으로는 압축비가 클수록 폭발력이 커져 높은 효율과 출력을 얻을 수 있다. 그러나 휘발유 엔진은 압축비가 지나치게 높으면 압축이 채 되기도 전에 혼합기의 온도가 높아져 자연발화되는 노킹현상이 생긴다. 그렇기 때문에 휘발유 엔진의 압축비는 7∼11: 1 정도로 조절하는 것이 일반적이다. 디젤 엔진은 2배 정도 높은 15∼22: 1의 압축비를 갖는데, 이것은 경유가 휘발유보다 밀도가 낮아 높은 온도에서 발화되는 특성을 갖고 있기 때문이다. 같은 배기량의 휘발유 엔진보다 디젤 엔진의 효율이 좋은 것은 압축비가 높기 때문이다. 최고출력 출력은 엔진이 내는 힘을 말하지만, 자동차에서는 엔진이 단위시간당 한 일의 양, 즉 일의 능률을 말한다. 우리나라에서는 마력(hp)/rpm 단위를 쓰지만 내륙유럽에서는 kW/rpm를 많이 쓰고, 일본에서는 PS/rpm 단위를 쓰기도 한다. PS는 마력을 뜻하는 독일어인 ‘Pferdestaerke’의 줄임말이다. 제원표에 최고출력이 ‘220마력/5500rpm’으로 표시되어 있다면, 5천500rpm에서 엔진이 가장 큰 힘을 내고, 그 힘이 220마력이라는 뜻이다. 1마력은 1초 동안 75kg의 물체를 1m 끄는 것과 같은 양의 일이므로, 220마력은 1초 동안 75kg의 물체를 220m 끄는 것과 같은 양의 일을 한다는 뜻이다. 출력은 일의 양이기 때문에, 이론적으로는 토크와 엔진의 회전수가 높아질수록 엔진이 내는 출력도 높아진다. 그러나 실제 엔진에서는 회전수가 일정수준 이상 높아지면 기계부품의 마찰로 힘의 손실이 생기고, 흡·배기 밸브의 작동이 엔진의 행정을 따라가지 못하는 현상으로 인해 출력이 떨어진다. 최대토크 토크는 회전력, 또는 축을 비트는 힘을 말한다. 힘의 크기와 힘이 걸리는 점에서 회전중심까지의 거리를 곱한 것을 수치로 나타낸다. 단위 길이를 기준으로, 숫자가 클수록 회전력이 강하다. 엔진에서는 폭발행정 때 피스톤이 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시키는 힘이 어느 정도인지를 나타낸다. 우리나라에서는 보통 kg·m 단위를 쓰고, 유럽에서는 N·m, 미국에서는 lb·ft 단위를 많이 쓴다. 제원표의 최대토크는 엔진회전수와 함께 표시된다. 최대토크가 ‘19.5kg·m/4500rpm’으로 표시되어 있다면, 4천500rpm에서 피스톤이 크랭크샤프트를 가장 강한 힘으로 회전시키고, 그 힘이 회전중심으로부터 뻗은 1m 길이의 축을 19.5kg의 힘을 주어 돌리는 것과 같은 수준이라는 뜻이다. 최대토크가 높은 엔진을 얹은 차는 일반적으로 비슷한 배기량의 다른 엔진을 얹은 비슷한 무게의 차에 비해 높은 가속력, 견인력, 등판력을 기대할 수 있다. 또한 일반적인 운전자들은 엔진회전수를 높게 쓰지 않기 때문에, 최대토크가 낮은 엔진회전수에서 나오는 엔진을 얹은 차는 가속정도를 운전자의 의도대로 조절할 수 있어 운전이 편하게 느껴진다.
6세대 911의 첨단 메커니즘 레이싱을 통해 다듬어.. 2005-02-15
① 엔진 997에는 고유의 복서 엔진(수평대향 엔진)을 한층 다듬어 얹었다. 엔진 높이가 낮은 수평대향 엔진은 무게중심을 크게 낮출 수 있는 설계상의 장점이 있다. 997의 엔진은 급격한 하중이동에도 오일이 제대로 공급되도록 레이싱 기술이 녹아든 드라이 섬프 윤활방식을 썼다. 별도의 오일탱크가 아닌 실린더 블록에 오일을 담아 각 피스톤에 트윈 제트 방식으로 뿜어내어 엔진 냉각효과나 윤활성능이 뛰어나다. 또한 메인 베어링 브래킷을 알루미늄 합금으로 만들어 베어링 간극을 줄였다. 이에 따라 마찰소음이 줄고 엔진오일 소모도 적다. 포르쉐의 자랑거리인 바리오캠 플러스는 밸브 리프트를 2단계로 조절해 속도에 따라 밸브 타이밍을 바꿔주는 장치다. 이를 위해 흡기 밸브에 전자유압식 스위치인 태핏을 달아 타이밍을 조절한다. 출력을 높여야 할 때는 리프트 양이 늘고 밸브 타이밍이 느려지고, 일상적인 운전에서는 밸브 리프트가 낮아지고 타이밍이 빨라진다. 이에 따라 연비가 좋아지고 배기가스가 줄었다. 엔진제어장치로는 구형의 모트로닉 ME 7.2에서 한 단계 개선한 ME 7.8을 달았다. 포르쉐 주행안정장치(PSM)의 핵심으로 전자드로틀을 제어해 엔진의 성능을 최적으로 끌어낸다. ME 7.8은 크랭크샤프트 센서와 가속 페달의 위치, 노크 센서 신호와 차의 속도, 서스펜션의 세팅 상태를 종합적으로 파악해 최적으로 제어하는 장치다. 거미줄처럼 얽힌 신경망인 모트로닉은 특정 실린더의 온도가 높아지면 점화시기를 조절해 노킹을 미리 막아 엔진의 치명적인 손상을 방지한다. 각 플러그에 점화코일을 따로 단 고압볼트 점화장치는 최적의 연소효율을 끌어낸다. 이외에도 모트로닉은 배기 시스템과 연료공급시스템을 지속적으로 체크해 엔진을 최적의 상태로 유지하는 기능을 한다. 가벼운 플라스틱으로 만든 흡기 시스템은 재활용이 가능하다. 흡기 매니폴드에는 2단계 공진 밸브를 달아 저회전 토크를 키웠다. 공진 밸브는 공기가 통과할 때의 진동을 이용해 저속에서는 깊고 풍부한 흡기음을, 고속에서는 훨씬 경쾌한 흡기음을 만들어낸다. 이밖에도 냉각효율을 높이기 위해 펌프를 개량하고 냉각핀을 2개 더했다. 냉각라인이 엔진 블록에 들어있어 외부로 나온 냉각호스가 줄었고, 배기쪽에서 흡기쪽으로 차가운 냉각수가 실린더에 공급된다. ② 변속기 6단 수동변속기와 팁트로닉 S 자동변속기를 갖췄다. 국내에 들어오는 팁트로닉 S 자동변속기는 이코노미 모드부터 스포츠 모드에 이르기까지 운전 스타일과 노면의 상태에 맞춰 바뀌는 5개의 기어변속 패턴을 가지고 있다. 급출발을 하면 변속기는 자동으로 스포츠 변속모드로 전환되고 급제동 때는 자동으로 기어를 내려 엔진 브레이크를 건다. 엔진 자체의 드래그 토크를 쓰는 셈이다. 경사도 센서를 통해 언덕을 올라갈 때는 가속 위주의 변속패턴을 보이고, 내려올 때는 엔진 제동력을 살려준다. 유체 컨버터와 록업 클러치는 부드럽고 빠르게 동력을 전해주고 새롭게 더한 전용 윤활유는 마찰을 줄이고 16만km에 이를 때까지 교환이 필요없다. ③ 차체 포르쉐는 이미 25년 전에 세계에서 처음으로 용융 아연도금강판을 쓴 메이커다. 뛰어난 내구성을 지닌 차답게 6세대 911은 많은 부분을 고장력 붕소 스틸로 꾸몄다. 보네트는 가벼운 알루미늄으로 되어 있다. 특유의 강화 보디 쉘 구조는 승객을 보호하고 차체 손상을 줄인다. 앞 트렁크쪽 멤버 프레임은 충격을 나눠 완충구조로 보내고 크로스 멤버는 가로·세로 멤버 프레임의 충격을 흡수해 앞자리 발밑 공간을 보호한다. 단순한 접촉사고에서는 보디 쉘 구조를 보호하는 충격 흡수기가 달려 있다. 쉽게 떼어낼 수 있어 사고 때 수리비용도 적게 든다. ④ 서스펜션 무게를 줄이고 트레드를 넓힌 서스펜션은 뛰어난 핸들링 성능의 일등공신이다. 997의 앞 스트럿 서스펜션은 허브 캐리어를 강화하고 세로와 가로축 링크를 써서 정밀한 조종성을 보인다. 레이싱 기술이 녹아든 뒤 서스펜션은 서브프레임 위에 구조물을 설치한 멀티링크 타입. 이전의 스테인리스 스틸 대신 알루미늄 재질의 경량 스트럿을 달았고 포르쉐 액티브 서스펜션 매니지먼트(PASM)로 지속적으로 댐퍼의 감쇠력을 조절한다. 서스펜션 모드는 일반과 스포츠 두 가지. 스포츠 모드는 서스펜션의 강한 댐퍼 비율로 세팅된다. 노면의 상태가 나쁜 경우 스포츠 세팅 내에서 가장 약한 비율로 조절되어 승차감과 노면 접지력을 높인다. 일반 모드에서도 마찬가지로 노면의 상태에 따라 댐퍼 비율은 자동 조절된다. ⑤ 주행안정장치 신형 911에는 적극적 안정장치인 포르쉐 스태빌리티 매니지먼트(PSM)가 기본으로 달린다. PSM은 차체 곳곳에 달린 센서를 써서 방향과 속도, 횡가속도 및 기울기 등을 종합해 안전한 주행성능을 이끄는 장치. 불안한 움직임을 보일 경우 각각의 휠에 제동력을 가해 차체의 안정을 되찾는다. 젖은 노면에서 구동력을 잃어버릴 때는 자동 브레이크 디퍼렌셜(ABD)과 미끄럼 제어장치(ASR)가 작동, 구동력과 주행안정성을 회복한다. 드라이빙의 즐거움을 위해 PSM 해제기능도 갖췄다. 센터콘솔의 버튼을 누르면 ABD 기능을 제외하고 모든 주행안정장치가 꺼진다. 그러나 ABS가 작동되는 위급한 순간에는 다시 켜지도록 프로그램 되어있다. ⑥ 브레이크 브레이크는 911 터보에서 가져왔다. 캘리퍼에 산화 피막 처리를 했고 붉은 페인트로 마감했다. 제동 때 발생하는 수증기는 디스크에 엇갈리게 뚫린 구멍으로 쉽게 뽑아내고, 내부 공기통로를 통해 뜨거워진 열을 빨리 식힐 수 있다. 디스크를 식히기 위한 에어덕트에 새로운 스포일러를 달았고 로 펄스 액션을 제공하는 4채널 ABS는 기본이다. 옵션으로 세라믹합금 브레이크(PCCB)를 달 수 있는데, 세라믹 디스크와 고성능 패드를 합친 제품이다. 레이싱 기술에서 가져온 세라믹 디스크는 온도 1천700℃로 제련한 카본 파이버 재질로, 냉각을 위해 통풍구를 2배로 늘렸다. 열에 강한 세라믹 성분은 구조적인 안정성이 뛰어나 어떠한 부식 요소에도 상하지 않는다. 앞쪽은 6피스톤 모노블록 알루미늄 캘리퍼를 썼고 뒤쪽은 4개의 피스톤 유닛에 의해 지지된다. 강철 디스크에 비해 50% 이상 가벼워져 서스펜션의 움직임이 한층 예리해졌다.
공해 걱정 없는 친환경차 시대 열렸다 전기자동차에서.. 2005-01-26
인류의 삶을 풍요롭게 해준 산업화는 그 대가로 환경오염이라는 짐을 안겨 주었다. 산업화의 핵심인 공업화로 인해 땅과 물이 오염되고 공기는 찌들어 건강을 위협하는 지경에 이르렀다. 또한 석유를 태우는 자동차는 대기오염의 주범으로 찍힌 지 오래다. 자동차 배기가스의 이산화탄소가 지구온난화의 주요인으로 지적되면서 선진국에서는 배기기준을 강화하고, 자동차 메이커들은 새로운 엔진을 개발해야 하는 부담을 떠 안게 되었다. 환경문제만 메이커의 발목을 잡는 것이 아니다. 석유 매장량이 갈수록 줄어들면서 석유를 대체할 새로운 연료와 엔진 개발이 중요한 과제로 떠올랐다. 한국은행이 지난해 9월에 발표한 ‘중장기 세계 석유 수급전망 및 시사점’이라는 제목의 보도자료에 따르면 세계 석유 매장량은 1조1천477억 배럴로, 2003년 생산량인 280만 배럴씩 매년 파낼 경우 41년이면 바닥이 드러난다고 한다. 대기오염·석유고갈로 친환경차 필요성 대두 대기오염과 석유 부족의 문제를 해결하기 위해 1980년대부터 다양한 연구가 진행되었다. 그동안 메이커들은 전기자동차와 하이브리드카를 비롯해 연료전지차, 천연가스(CNG)자동차, 액화석유가스자동차, 태양에너지차 등 다양한 무공해 또는 저공해 자동차를 개발했다. 이러한 변화에 발맞추어 미국 에너지운수기술국은 지난해 10월, ‘앞으로 30년 이내에 석유연료를 쓰는 휘발유 및 디젤 엔진이 사라질 것이며, 내연기관과 친환경차의 비율(%)은 2005년 97:3, 2010년 85:15, 2020년 54:46으로 바뀔 것’이라는 전망을 내놓았다. 이와 같은 변화에 대비해 선진국들은 오래 전부터 친환경차 연구개발에 힘써 왔다. 미국과 일본은 정부차원의 대규모 프로젝트가 적극적으로 추진되었고, 유럽은 메이커의 공동연구를 중심으로 친환경차 개발을 진행하고 있다. 미국 미국 에너지성·교통성 등 7개 정부기관과 GM·포드·다임러크라이슬러 등 빅3, 350여 개 부품업체는 1993년~2002년 10년 동안 수십 억 원을 쏟아 부어 PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles) 프로젝트를 진행했다. 친환경차 연구에 대한 미국정부의 적극적인인 지원 아래 이루어진 PNGV 프로젝트는 연비 34km/X의 초저공해 신세대 자동차(New Generation Vehicle) 개발을 목표로 했다. 이와 함께 미국 정부는 2003년 초부터 2007년까지 빅3의 연료전지차 개발에 7억2천만 달러(약 7천900억 원)를 지원하기로 했다. 지난해부터 에너지성이 주관하고 있는 친환경차 프로젝트 ‘프리덤카’(Freedom Car)에도 5년간 17억 달러(약 1조8천700억 원)를 투자한다. 일본 일본도 예외는 아니다. 일본 통상산업부 아래의 ‘NEDO’(New Energy and Industrial Technology Development)는 1997년부터 2003년까지 40억 엔(약 4조 원)을 들여 ‘ACE’(Advanced Clean Energy Vehicle) 프로젝트를 추진했다. ACE 프로젝트를 통해 연료전지용 메탄올, 천연가스, 합성연료 등 다양한 대체에너지와 하이브리드카 엔진, 구동방식, 연료저장장치에 대한 연구개발을 진행했다. 그밖에 친환경차 구매자에게 보조금을 주고 취득세와 자동차세 등을 깎아 주는 등의 혜택을 제공하고 있다. 유럽 유럽 메이커들은 1994년 친환경차 개발을 위해 ‘하이젬’(HYZEM;Hybrid vehicle for Zero Emission Mobility) 프로젝트를 마련해 3년간 각 메이커의 하이브리드차 계획 및 자료를 공유했다. 푸조와 르노는 2003년부터 소형 가스터빈을 이용한 하이브리드카를 개발하고 있고 올해 말까지 공동연구를 진행한다. EU도 2003년 초 ‘미래 자동차 계획’(The car of Tomorrow)을 마련해 메이커와 부품업체가 공동으로 전기자동차용 배터리, 연료전지 등 친환경차 기술을 공유할 수 있는 계기를 마련했다. 영국·독일·프랑스는 친환경차를 사는 오너에게 일정액의 보조금을 주는 방법으로 저공해차의 판매를 독려하고 있다. 국내 정부는 1996년 선진 7개국(G7) 수준의 첨단기술과 경쟁력을 확보한다는 목표 아래 1999년까지 3년 동안 ‘G7’ 프로젝트를 진행했다. 그 결과 한국과학기술연구원(KIST)과 현대·기아는 2000년 9월, 세계에서 7번째로 최고시속 126km를 내는 스포티지 메탄올 연료전지차 개발에 성공했다. 당시 대우도 한국에너지기술연구소와 공동으로 최고시속 125km를 내는 압축수소 연료전지차를 내놓기도 했다. 역시 G7 프로젝트의 일환으로 전기자동차용 배터리를 연구하던 삼성SDI도 2000년 1월, 한 번 충전으로 100km를 달릴 수 있는 리튬폴리머 전지를 선보였다. 그밖에 LG화학은 2002년 7월, 리튬폴리머 전지를 끼운 전기자동차 개발에 성공하면서 당시 주로 쓰이던 니켈수소 전지에서 한 단계 진화한 배터리를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 친환경차가 미래 자동차의 대안으로 떠오르자 정부도 뒤늦게 대책마련에 나섰다. 환경부는 지난해 10월 현대에 의뢰해 제작한 클릭 하이브리드 50대를 납품 받아 경찰청 등 주요 관공서에서 업무용차로 쓰도록 했다. 이는 정부가 직접 친환경차 보급에 나선다는 방침에 따른 것이다. 산업자원부는 지난 9월, “2005년 하반기까지 서로 다른 2개의 동력원을 쓰는 하이브리드카에 대한 연비측정기준을 마련할 계획”이라고 발표했다. 초창기 전기차부터 대안으로 자리잡은 수소차까지 전기자동차 엔진 대신 전기모터로 동력을 만드는 전기자동차는 구조가 간단하고 소음이 적어 1990년대 초부터 활발한 연구가 진행되었다. 그러나 전기차는 배터리 가격이 비싼데다 충전 용량에 한계가 있고, 오랜 시간 충전해야 하는 불편함이 따른다. 또 출력 부족으로 기동성이 크게 떨어지고, 장거리를 달릴 수 없어 개발열기가 한풀 꺾인 상태다. 1996년 GM이 상용화에 성공한 EV1이 나온 뒤 도요타 RAV4 EV(97년), 혼다 EV 플러스(97년), 포드 레인저(98년), 닛산 알트라(Altra) EV(98년) 등의 전기차가 선보였다. 하지만 8시간이 넘는 충전시간과 짧은 주행거리 등 단점을 해결하지 못하고 사양길로 접어들었다. 현재 전기차는 공항 작업용차나 골프장의 카트 등 주로 단거리 수송용으로 쓰이고 있다. 하이브리드카 전기차의 가장 현실적인 대안은 여러 메이커에서 만들고 있는 하이브리드카(Hybrid Car)다. 휘발유 엔진과 전기모터 또는 수소 엔진과 전기모터 등 두 가지 동력원을 함께 얹어 출력과 연비를 높이고, 배출가스를 줄인다. 하이브리드카는 엔진과 모터의 구동방식에 따라 직렬과 병렬 하이브리드로 나뉜다. 직렬 하이브리드는 엔진 힘으로 발전기를 돌려 배터리를 충전한 다음 전기모터를 작동시켜 구동력을 얻는다. 배터리 충전이 어려운 전기차의 단점을 개선한 방식이다. 그러나 모터로만 차를 움직이기 때문에 기동력이 떨어지는 한계가 있다. 직렬방식의 단점을 보완한 것이 병렬 하이브리드다. 병렬방식은 엔진과 전기모터가 동시에 작동해 바퀴를 굴리거나 상황에 따라 엔진이나 모터 중 하나를 동력원으로 쓴다. 엔진과 모터의 힘을 같이 쓰면 연료를 절약하고, 배출가스를 줄이면서 큰 힘을 낼 수 있어 일반 승용차에 적합하다. 최근에는 엔진 주변장치를 전기모터로 작동해 연비를 좋게 하는 병렬방식을 ‘마일드 하이브리드’, 모터가 엔진의 역할을 하는 직렬방식을 ‘스트롱 하이브리드’로 부르기도 한다. 병렬 하이브리드의 제어 시스템은 대부분 비슷하다. 출발할 때는 전기모터로 바퀴를 굴리고, 가속도가 붙으면 모터가 멈추면서 자동으로 엔진을 걸어 차를 움직인다. 언덕을 오르거나 추월할 때는 모터가 함께 돌아 힘을 보태고, 브레이크를 밟으면 모터가 스스로 발전기 역할을 해 운동에너지를 전기로 바꾸어 배터리에 저장한다. 또 일정시간 차가 움직이지 않으면 자동으로 시동을 꺼 연료를 아낀다. 도요타 프리우스, 혼다 인사이트, 현대 클릭 하이브리드 등 최근 양산된 하이브리드카들은 모두 병렬방식을 쓴다. 도요타와 혼다는 하이브리드카에 가장 많은 노력을 쏟는 메이커. 도요타는 1997년 출시한 프리우스를 비롯해 미니밴 에스티마·알파드, 세단 크라운 하이브리드에 이어 지난해에는 RX400h를 선보였다. 미국에서 도요타 하이브리드카를 사려면 4, 5개월은 기다려야 할 정도로 인기가 높다. 혼다도 1999년 인사이트를 시작으로 2002년 시빅, 지난해에는 어코드 V6 하이브리드를 미국 시장에 선보였다. 정부의 전폭적인 지원을 바탕으로 주로 연료전지차 개발해 매진했던 미국 메이커들은 최근 전략을 수정해 다시 하이브리드카에 손을 대고 있다. 수소저장방식 등 여러 가지 문제가 얽혀 연료전지차의 상용화가 늦어지면서, 하이브리드카가 과도기 자동차가 아닐 수 있다는 판단을 내렸기 때문이다. GM은 픽업트럭 시에라, 실버라도 하이브리드카에 이어 SUV 에퀴녹스의 하이브리드 모델을 내년쯤 선보인다. 이를 바탕으로 2007년까지 연간 100만 대 규모의 하이브리드카를 생산할 계획이다. 2002년 선보인 연료전지차 하이와이어는 정부지원을 받아 2010년까지 상용화하고, 2020년부터 대량판매한다는 것이 GM의 청사진이다. 다임러크라이슬러는 닷지 듀랑고와 램 하이브리드카를 개발하고 있고, 포드는 최근 미국에서 인기를 얻고 있는 이스케이프 하이브리드의 생산을 늘리기로 했다. 현재로서는 석유연료 내연기관과 모터를 얹은 하이브리드카가 현실적인 대안으로 자리잡았지만 여전히 배출가스가 나오는 이상 친환경차는 아니다. 단지 무공해차를 만들기 위한 과도기적 형태의 저공해차일 뿐이다. 이에 따라 수소 엔진이나 수소 엔진과 모터를 결합한 하이브리드처럼 배출가스가 전혀 없는 무공해차 개발이 시작되었다. 연료전지차 석유연료를 태우면 지구 온난화의 주범인 탄화수소가 나오지만 수소연료는 탄소원자를 포함하지 않은데다 적은 양의 질소산화물만 나오기 때문에 환경에 미치는 영향이 거의 없다. 또 물을 원료로 만들 수 있고, 연소 뒤에 다시 물이 생겨 거의 무한한 에너지원으로 쓸 수 있다. 이런 이유로 수소는 미래의 가장 유력한 대체연료로 주목받고 있다. 수소를 자동차 연료로 사용하는 방법은 연료전지(Fuel Cell)를 통해 전기에너지를 얻는 방법과 수소를 직접 내연기관의 연료로 사용하는 수소 엔진 등 두 가지다. 연료전지는 수소연료의 화학적 성분을 이용해 만든 전기에너지로 모터를 작동시키는 방식이다. 수소(H)와 산소(O₂)가 만나면 물(H₂O)과 전기가 발생하는데, 이때 생겨난 전기를 배터리에 저장했다가 모터를 돌리는 것이다. 배터리 충전이 필요 없는 전기차라 할 수 있다. 따라서 연료전지는 일반적인 배터리의 개념과는 다르다. 전지는 한 번 쓰고 버리는 1차 전지와 다시 충전해 쓰는 2차 전지로 나뉜다. 연료전지는 1차도, 2차도 아닌 발전기의 개념이다. 연료인 수소만 공급해 주면 스스로 전기를 만들어 전지처럼 쓸 수 있기 때문이다. 수소연료를 쓰는 연료전지는 열효율이 40∼60%로 매우 높아 20% 안팎인 석유연료보다 경제성이 2배 이상 뛰어난 에너지원이 될 수 있다. 그러나 수소연료를 쓰기 위해서는 몇 가지 난제를 풀어야 한다. 가장 큰 숙제는 수소의 저장방식이다. 수소는 지금까지 알려진 원소 가운데 가장 가벼워 비중이 공기의 1/14.5밖에 안된다. 휘발유와 똑같은 열량을 얻기 위해서는 3천 배의 수소연료가 필요하지만, 분자구조가 워낙 작아 새지 않게 보관하기가 어렵다. 또 고압으로 저장하기 때문에 교통사고가 났을 때 폭발 위험이 따른다. 이 때문에 최근 수소저장 방식과 함께 수소 대신 메탄올과 휘발유, 디젤을 수소로 전환시켜 연료로 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 연료전지차 개발에 가장 적극적인 메이커는 메르세데스 벤츠와 미국 빅3이다. 벤츠는 A클래스를 바탕으로 네카(Necar) 프로젝트를 진행해 1994년 네카1을 시작으로 2000년 네카5까지 다섯 대의 연료전지차를 선보였다. 혼다 FCX, 닛산 엑스트레일 FCV 등 일부 모델은 이미 도로를 달리고 있다. 국내에서는 2001년 3월 선보인 싼타페 연료전지차에 이어 2004년 투산 연료전지차도 등장했다. GM대우는 2007년부터 북미지역에서 판매될 GM의 대형 픽업트럭과 SUV용 하이브리드 시스템 AHS(Advanced Hybrid System)Ⅱ를 들여와 국내에 선보일 계획이다. 수소 자동차 수소를 내연기관의 연료로 쓰면 휘발유나 디젤 엔진과 같은 주행감각을 유지하면서 이산화탄소를 배출하지 않는 무공해 동력원을 만들 수 있다. 수소 엔진이 친환경·무공해차의 최종 목표로 여겨지는 이유가 여기에 있다. 특히 내연기관의 연료공급장치를 수소연료에 맞도록 개조하면 시간과 비용을 아낄 수 있는 이점이 있다. 수소 엔진의 연료공급장치는 흡기계통 분사방식과 실린더 내 직접분사방식, 그리고 두 가지의 특성을 버무린 이중분사방식이 많이 쓰인다. 흡기계통 분사방식은 휘발유 엔진의 기화기를 떼어내고 연료공급계통을 수소용으로 개조해 흡기관 안에 수소를 직접 분사하는 방식이다. 실린더 내 직접 분사방식은 디젤 엔진처럼 흡입행정 때는 공기만 들어가게 하고 압축행정 때 실린더 안에 수소를 직접 분사한다. 이 방식은 공기의 양만큼 수소를 뿜을 수 있어 출력이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다. 이중분사방식은 공회전 때나 큰 힘을 낼 필요가 없을 때는 흡기관에 분사하고, 큰 힘을 내야 할 때는 흡기관과 실린더 안에 모두 분사해 엔진효율과 출력을 높이는 방식이다. 수소 엔진 역시 연료전지차와 마찬가지로 수소 저장방법이 가장 중요한 과제로 남겨졌다. 이 분야에서는 1978년 수소 엔진 개발을 시작한 BMW가 가장 앞서 가고 있다. BMW는 2000년 수소연료만 쓰는 750hL 15대를 만들어 17만km 주행성능 시험을 마쳤다. 2001년 프랑크푸르트 모터쇼에서는 수소연료와 휘발유를 함께 쓰는 ‘바이퓨얼’ 방식의 745h를 선보였다. 745h는 V8 엔진에 수소연료 분사장치를 달아 최고출력 184마력을 내고, 수소만으로 300km, 휘발유로 600km를 달릴 수 있다. 최고시속은 215km. 이밖에 지난해 9월에 발표한 H2R은 V12 6.0X 285마력 수소 엔진을 얹어 최고출력 215마력, 최고시속 302.4km, 0→시속 100km 가속 6.0초를 돌파한다. 최근 선보인 친환경차 국내 현대 싼타페 연료전지차 2001년 3월 선보인 현대 싼타페 연료전지차는 세계에서 처음으로 최고 350기압까지 수소를 압축 충전할 수 있는 탱크를 달았다. 2000년 4월부터 미국 UTC 퓨얼셀사와 공동으로 개발했다. 연료전지와 배터리를 조합해 브레이크를 밟으면 운동에너지가 전기에너지로 바뀌어 배터리에 쌓이고, 가속할 때는 배터리 전기를 이용해 연비와 동력성능을 높일 수 있다. 싼타페 연료전지차는 미국 캘리포니아에서 매년 열리는 ‘미쉐린 환경친화자동차 경주대회’에서 좋은 성적을 거두고 있다. 현대 클릭 하이브리드 클릭 하이브리드는 직렬 4기통 1.4X 알파Ⅱ 엔진과 전기모터를 달아 최고출력 83마력, 최대토크 11.9kg·m의 성능을 낸다. 출발하거나 가속할 때는 엔진과 전기모터가 함께 작동해 힘을 모으고 연료소모를 줄인다. 트랜스미션은 CVT 무단변속기. 현대는 클릭 하이브리드가 최고시속 161km, 0→시속 100km 가속 10.9초의 성능을 내고, 연비는 18.0km/X에 이른다고 밝혔다. 2003년 5월부터 16개월 동안 106억 원을 들여 지난해 9월 양산에 성공했다. 현대 투싼 연료전지차 투싼 연료전지차는 싼타페 연료전지차의 단점을 보완하고 성능과 내구성을 높인 후속모델. 지난해 11월 발표된 투싼 연료전지차는 싼타페와 달리 영하의 기온에서도 달릴 수 있다. 현대는 투싼 연료전지차 30여 대를 만들어 미국에서 5년간 시범운행할 계획이다. GM대우(시보레) S3X 하이브리드카 S3X는 GM의 2.4X 휘발유 엔진과 전기모터를 함께 얹은 전형적인 하이브리드카다. BAS(Belt Alternator Starter)를 이용한 하이브리드 시스템이 공회전 때 엔진을 일시 정시시키고, 감속 때는 연료공급을 차단해 연료소모를 줄인다. 배터리는 엔진룸에 달리는 12V 외에 짐칸에 42V짜리를 하나 더 달았다. 해외 혼다 어코드 V6 하이브리드 북미에서 베스트셀러로 자리잡은 혼다 어코드의 하이브리드카다. 현재 판매되고 있는 V6 3.0X 휘발유 엔진에 모터를 더해 성능과 연비를 높였다. 최고출력 240마력 이상 내고, 전체 회전영역에서 큰 토크를 끌어낸다. 어코드 V6 하이브리드의 하이라이트는 혼다가 독자 개발한 IMA(Integrated Motor Assist;일체형 모터 동력보조기술) 하이브리드 기술. IMA는 휘발유 엔진을 기본 동력원으로 쓰고, 엔진과 변속기 사이에 얇은 직류 모터를 더해 보조동력으로 사용한다. 브레이크를 밟거나 속도를 줄일 때는 회전저항을 전기에너지로 바꾸어 배터리에 저장하고, 큰 힘을 필요로 할 경우 모터를 통해 구동력으로 재활용하는 방식이다. 포드 이스케이프 하이브리드 포드가 만든 첫 번째 하이브리드카이면서 SUV로서는 미국 메이커에 의해 생산된 첫 번째 친환경차다. 이스케이프 하이브리드는 휘발유 엔진과 전기모터가 독립적으로 차를 움직일 수 있는 ‘풀하이브리드’ 방식을 썼다. 직렬(스트롱) 하이브리드 방식을 택했지만 차가 가다 서다를 반복하는 상황에서는 하나의 동력원만 움직여 연소효율을 50% 이상 높일 수 있다. V6 2.3X 133마력 엔진과 70kW 94마력 모터를 달아 155마력의 출력을 뽑아낸다. 전기모터는 시속 40km까지 가속할 때 쓰고, 이후에는 엔진이 힘을 더한다. 이 과정에서 전자식 무단변속기(eCVT)가 엔진과 모터 사이의 동력을 적절히 나눈다. 도요타 프리우스 GT 하이브리드 세단 프리우스의 고성능 버전. 1.5X 99마력 휘발유 엔진과 550V 82마력 전기모터를 결합해 최고출력이 110마력에서 145마력으로 높아졌다. 프리우스 GT의 휘발유 엔진은 일본 야리스 T 스포츠의 1.5X 엔진으로 출력이 77마력에서 99마력으로 늘어났다. 전기모터도 500V에서 550V로 바뀌어 68마력의 출력이 82마력으로 올랐다. 연비와 출력을 높이기 위해 보디와 섀시 무게도 1천120kg으로 줄었다. 0→시속 100km 가속은 8.7초다. BMW H2R H2R은 BMW의 기함 760i의 것을 손본 V12 6.0X 엔진을 얹고 0→시속 100km 가속을 6.0초에 돌파한다. 최고출력은 285마력/5천500rpm, 최대토크는 34.3kg·m/2천rpm이다. H2R은 지난해 9월, 프랑스 미라마스 BMW 전용 주행 테스트 트랙에서 시속 302.4km을 돌파해 수소 연료전지차 최고 기록을 세우기도 했다. 수소연료를 탱크에 가득 채워도 무게는 1천560kg밖에 안된다. H2R의 주행테스트 성공으로 수소차의 현실화가 한 걸음 앞으로 다가왔다.
차의 크기를 나타내는 용어 2005-01-14
우리나라에서 제작, 조립, 수입되어 팔리는 모든 차는 법령에 따라 반드시 적법한 절차를 거쳐 제원을 측정해 건설교통부에 신고하고 소비자에게 공개해야 한다. 제원의 측정과 표시에 대한 기준은 자동차관리법과 자동차관리법시행규칙, 그리고 자동차안전기준에관한규칙에 따라야 한다. 형식승인을 위해 차의 제원을 측정할 때에는 공차(空車)상태, 직진상태에서 수평면에 있는 상태, 차체 밖으로 돌출된 부분(사이드 미러, 안테나, 밖으로 열리는 창, 경광등, 선루프 및 환기구 등)을 떼어내거나 닫은 상태여야 한다. 여기에서 공차상태란 차에 사람이 타지 않고 스페어 타이어를 제외한 다른 물건이 실려있지 않은 상태로, 연료와 냉각수, 윤활유가 채워져 바로 운행할 수 있는 상태를 말한다. 본지에 실리는 차의 제원표는 이런 기준에 맞게 측정해 국내외 메이커에서 건설교통부에 신고하고 공개한 제원표를 기초로 만들어진다. 제원표는 차의 물리적인 특징에 대한 가장 기본적인 내용을 담고 있기 때문에, 각각의 항목이 어떤 의미인가를 이해하는 것이 차에 대해 잘 알 수 있는 가장 쉽고 빠른 방법이라고 할 수 있다. 본지의 제원표 표기방법을 기준으로, 먼저 차의 크기를 나타내는 항목들에 대해 살펴보자. 참고로 외형 치수를 잴 때에는 차체 자체만의 크기를 기준으로 한다. 1. 길이(overall length, 全長) 쉽게 말하자면, 차의 중심선을 기준으로 가장 앞으로 튀어나온 부분과 가장 뒤로 튀어나온 부분 사이의 거리를 말한다. 대부분의 차들은 앞뒤의 가운데 부분이 가장 많이 튀어나와 있지만, 비대칭 디자인 때문에 가운데가 아닌 곳이 가운데보다 더 많이 튀어나와 있을 때에는 차의 중심선을 평행이동시켜 가장 많이 튀어나온 곳 사이의 거리를 잰다. 앞으로 튀어나온 번호판 고정용 볼트의 머리 부분이나 SUV의 그릴 가드 등이 차지하는 부분은 길이를 잴 때 포함되지 않는다. 2. 너비(overall width, 全幅) 차의 중심선의 직각방향으로 가장 바깥쪽으로 튀어나온 부분 사이의 거리를 말한다. 차의 옆부분에서 가장 밖으로 튀어나온 부분은 사이드 미러의 끝부분이지만, 제원표에 쓰는 너비는 사이드 미러를 제외한 순수한 차체의 가장 바깥쪽 부분을 기준으로 한다. 대개 승용차에서 차체 옆으로 가장 많이 튀어나온 부분은 휠 아치의 가장 윗 부분이나 도어 손잡이 부근의 차체 옆면이다. 처음 만들어질 때부터 광폭 타이어를 위한 오버 펜더를 달았을 때에는 양쪽 오버 펜더 끝부분 사이의 거리가 너비가 된다. 3. 높이(overall height, 全高) 차의 중심선에서 수직방향으로 타이어의 접지면과 지붕의 가장 높은 부분 사이의 거리를 말한다. 역시 루프 레일이나 캐리어 등의 높이는 포함되지 않는다. 4. 휠베이스(wheelbase, 軸距) 원래 기차, 또는 마차에서 좌우 바퀴를 연결하는 차축 중심 사이의 거리를 표시할 때 쓰던 말에서 온 것으로, 앞 뒤 차축 중심선 사이의 수평거리를 말한다. 즉, 앞바퀴를 진행방향으로 고르게 정렬하고 차의 중심선에서 직각방향에서 보았을 때 앞바퀴의 중심과 뒷바퀴의 중심 사이의 거리라고 할 수 있다. 한자로 ‘축간거리(軸間距離)’ 또는 줄임말인 ‘축거(軸距)’라고도 쓴다. 5. 트레드(tread, 輪距) 휠베이스와 마찬가지로 앞바퀴를 진행방향으로 고르게 정렬하고 차의 정면 중심선 방향에서 보았을 때 좌우 바퀴의 중심 사이의 거리를 말한다. 즉, 왼쪽 타이어의 접지면 가운데와 오른쪽 타이어의 접지면 가운데 사이의 거리라고 할 수 있다. 대부분의 차들은 주행저항과 코너링 특성을 고려한 설계 때문에 앞 뒤 트레드에 차이가 있다. 한자로 ‘윤간거리(輪間距離)’ 또는 줄임말인 ‘윤거(輪距)’라고도 쓴다. 다른 영어 표현으로는 ‘트랙(track)’을 쓰기도 한다. 6. 최저지상고(ground clearance, road clearance, 最低地上高) 타이어의 접지면과 차체 바닥에서 가장 아래로 튀어나온 부분 사이의 거리를 말한다. 서스펜션 구조는 최저지상고 측정의 기준이 되지 않지만, 뒷바퀴 또는 네바퀴굴림차는 디퍼렌셜의 가장 아랫부분이 기준이 되기도 한다. 차체 바닥의 기준은 보통 차의 중심선을 기준으로 바퀴 안쪽 좌우 40%씩의 너비 안쪽이다. 7. 오버행(overhang) 차체에서 가장 앞으로 튀어나온 부분과 앞바퀴 중심 사이의 거리를 앞 오버행, 가장 뒤로 튀어나온 부분과 뒷바퀴 중심 사이의 거리를 뒤 오버행이라고 한다. 엔진과 구동계통의 배치가 다르기 때문에, 보통 앞바퀴굴림차의 앞 오버행은 뒷바퀴굴림차보다 길다. 길이가 같은 차라도 휠베이스가 짧으면 오버행은 길어진다.
BMW i드라이브 700가지 기능을 하나의 컨트롤러.. 2005-01-13
요즘 차들은 예전과는 비교할 수 없을 정도로 많은 첨단장비들을 얹고 있다. 그러나 해가 갈수록 더 많은 전자·편의장비가 개발되고, 이전에 있던 장비들의 기능은 더욱 복잡해지고 있다. 이런 추세대로라면 머지않아 차의 운전석이 항공기의 조종석만큼이나 버튼이나 스위치로 가득 찰지도 모를 일이다. 무엇을 조작해야 원하는 기능이 구현될지 제대로 알 수 없을 만큼……. 이 같은 문제의 대안으로 나온 것이 BMW의 i드라이브다. 수많은 장비와 기능을 제각각의 스위치로 조절하는 것이 아니라 하나의 컨트롤러로 통합해 단순화한 것이다. 마우스처럼 생긴 컨트롤러와 모니터는 수많은 스위치들이 하던 일을 모두 소화해낸다. 스위치가 사라진 실내는 깔끔하고, 운전자는 어느 스위치가 어디 있는지 학습할 필요가 없다. 해답은 LCD 창안에 모두 담겨있고, 운전자는 컨트롤러를 돌리면서 필요한 기능을 찾아 클릭만 하면 된다. “어! 이런 기능도 있네” 쓰다보면 감탄사 연발 i드라이브는 2001년 프랑크푸르트 모터쇼에서 4세대 BMW 7시리즈에 처음 얹어 선보였다. i드라이브는 ‘직관적인 드라이브’(Intuitive Drive)라는 이름에서 알 수 있듯, 누구든 쉽게 사용법을 익혀 쓸 수 있도록 개발되었다. 컴퓨터 마우스처럼 생긴 컨트롤러를 8가지 방향으로 움직이거나 다이얼을 돌려 원하는 메뉴를 선택한 다음 마우스를 클릭하듯이 눌러 작동하면 된다. 이 같은 단순한 작업으로 AV 시스템과 내비게이션, 좌석별 온도조절, 전화, 교통상황 점검, 차체 점검 등 자그마치 700가지의 기능을 쓸 수 있다. 조작할 내용은 센터 페시아의 LCD 디스플레이에 표시된다. 운전자는 마치 컴퓨터의 모니터를 보듯이 LCD 창을 보면서 컨트롤러를 움직여 원하는 기능을 클릭하거나 다이얼을 돌려 조절하면 된다. LCD 창은 주변의 밝기에 따라 창의 밝기도 자동 조절되어 쉽게 화면의 정보를 읽을 수 있다. i드라이브가 700가지나 되는 기능을 담고 있지만 운전할 때 직관적으로 쓰게 되는 몇몇 기능들, 예를 들어 라디오 볼륨이나 실내온도 조절, 외기/실내 공기순환 전환, 비상등, 뒤창 열선 등은 예전처럼 센터 페시아와 스티어링 휠에 달린 스위치로 조작하도록 해 놓았다. BMW 760Li에는 뒷좌석에도 i드라이브가 마련되어 있다. i드라이브의 기능을 살펴보기 위해 BMW 545i를 시승했다. 545i는 7시리즈와 함께 한글이 지원되는 i드라이브를 얹고 있다. 센터 터널 위에 자리한 컨트롤러는 팔을 굽혔을 때 손이 닿을 만한 곳에 놓여 있고, 컨트롤러 바로 옆에 ‘메뉴’(MENU) 버튼이 자리하고 있다. LCD 창의 초기화면에는 ‘에어컨디셔닝’, ‘통신’, ‘온보드 정보’, ‘엔터테인먼트’ 등 4가지 메뉴가 뜬다. 운전자가 컨트롤러를 원하는 방향으로 밀면 세부 항목의 화면이 뜨고, 다시 좀더 세세하게 나뉜 세부항목을 선택할 수 있다. 초기화면에서 컨트롤러를 아래로 누르면 차의 기본 설정을 바꿀 수 있는 ‘메뉴항목’이 나온다. 어느 항목에 있든지 ‘메뉴’ 버튼을 누르면 초기화면으로 되돌아온다. 운전할 때는 i드라이브를 쓸 일이 많지 않을 것 같다. 에어컨이나 히터, 라디오의 채널 선택 등은 스티어링 휠이나 센터 페시아에 달린 스위치로도 조절할 수 있다. 4개의 메뉴 가운데 ‘통신’은 국내에서 쓰임새가 거의 없다. 유럽에서는 이 창을 통해 BMW 서비스센터를 불러내거나 e-메일을 주고받는 등 텔레매틱스 서비스를 이용할 수 있다. ‘온보드 정보’는 연비와 주행가능거리 등을 보여주는 트립 컴퓨터, 목적지까지 미리 설정한 거리와 시간 등을 확인해볼 수 있는 여행 정보, 스톱워치 등의 기능을 담고 있다. ‘엔터테인먼트’에서는 라디오와 CD, TV를 선택하거나 음향이나 화면상태 등을 조절할 수 있다. ‘에어컨디셔닝’에서는 공기 분배량이나 시트의 온도 등을 세밀하게 조절할 수 있다. 초기화면에서 컨트롤러를 눌러 들어간 ‘메뉴항목’에서는 차의 각종 기능을 직접 설정할 수 있다. 예를 들어 ‘자동차 설정’을 선택하면 무선키로 도어를 잠글 때 ‘삑’ 소리가 나게 할 것인지 아닌지, 무선키로 도어를 열 때 운전석 도어만 열 것인지, 아니면 모든 좌석의 도어를 한꺼번에 열 것인지 등을 고를 수 있다. ‘서비스 항목’에서는 엔진오일을 갈 시기, 자동차 검사일자 등의 스케줄도 확인할 수 있다. i드라이브의 각종 메뉴를 하나하나 클릭하다보면 “어! 이런 기능도 있네” 하고 감탄사를 연발하게 된다. 텔레매틱스, 전화, 내비게이션 등 유럽에서 서비스되는 기능을 국내에서 쓸 수 없어 아쉽지만 있는 기능만 제대로 써도 자동차의 움직임과 반응은 한결 똑똑해질 것이다. 물론 700가지 기능을 모두 쓰는 것은 불가능한, 아니 불필요한 일일지도 모른다. 지금 옆에 있는 핸드폰만 보더라도 그렇지 않은가.
차종과 구동방식 가리지 않는 닛산의 간판 엔진 ③ V.. 2005-01-12
VQ 엔진의 역사는 1990년으로 거슬러 올라간다. 당시 닛산은 동력성능과 반응이 뛰어나면서 점점 강화되어가는 미국과 일본의 배기가스 규제에 대응할 수 있는 엔진을 개발하려는 계획을 세웠다. 특히 미국에서 판매되는 일본차들이 대형화되는 추세에 따라, 닛산은 주력차종으로 내세울 중형차 맥시마(Maxima)의 VE 엔진을 대체하는 것을 염두에 두고 개발을 진행했다. 무게와 크기 줄이고 회전반응 개선에 초점 개발단계부터 VQ 엔진의 출력을 비롯한 동력성능, 내구성과 품질을 높이기 위한 다양하고 새로운 접근이 이루어졌다. 무게를 줄이기 위해 일반적으로 많이 쓰이던 주철 대신 고압 사출 알루미늄 합금으로 엔진을 만들었다. 가벼운 소재를 쓴 덕분에 구형 VE 엔진보다 무게가 50kg 정도 가벼워졌다. 크기를 줄이기 위해 피스톤의 왕복거리가 피스톤 지름보다 짧은 숏 스트로크 설계를 쓴 것도 VQ 엔진의 특징이다. 엔진의 회전반응을 좋게 하기 위한 기술들도 쓰였다. 실린더의 왕복질량과 마찰손실을 줄이기 위해 피스톤 무게를 줄이고, 여러 부품에 경주용 차의 엔진 기술을 응용한 몰리브덴 코팅과 미세가공기술을 썼다. 아울러 흡배기의 정확성과 내구성을 높이기 위해 캠샤프트와 크랭크를 벨트 대신 체인으로 연결했고, 조립의 정확성을 높이면서 비용을 줄일 수 있도록 부품수를 최소화하고 간결하게 설계했다. VQ 엔진이 처음 일반에게 공개된 것은 1993년 도쿄 모터쇼지만, 실제 차에 얹힌 것은 1994년 초 미국 판매를 시작한 1995년형 맥시마에 얹힌 3.0X가 처음이다. 뒤이어 8월에는 맥시마와 형제차로 개발된 일본 내수용 2세대 세피로(Cefiro)가 나왔다. 세피로의 데뷔와 함께 나온 VQ 엔진은 2.0X, 2.5X, 3.0X의 세 종류로 전자제어 연료분사방식 V6 DOHC 24밸브 구성이었다. 뒤이어 윗급인 세드릭(Cedric)/글로리아(Gloria)에 2.5X, 대형 고급승용차인 시마(Cima)에 3.0X 터보, 미니밴 프레사주(Presage)에 3.0X가 얹히며 오래된 V6 엔진들을 대체하기 시작했다. 이후 미국 시장의 고출력 대배기량 엔진 수요가 늘면서 3.5X와 일본 내수용 직접연료분사방식 2.5X, 3.0X가 더해졌다. 2003년에는 중형차 티아나(Teana)의 데뷔와 함께 새로 개발한 2.3X가 2.0X를 대체했다. 현재 VQ 엔진은 일본 내수용 9개 모델에 7가지 세팅의 4개 배기량(2.3X, 2.5X, 3.0X, 3.5X), 미국용 11개 모델에 9가지 세팅의 2개 배기량(3.5X, 4.0X)으로 얹히며 명실상부한 닛산의 간판 엔진으로 자리잡고 있다. 쓰이는 차종과 구동계통도 다양해, 4도어 세단인 세피로/맥시마에 가로배치 앞바퀴굴림 방식에 맞게 처음 나온 이후 신형 스카이라인(Skyline)/페어레이디 Z(Fairlady Z; 수출명 350Z)의 세로배치 뒷바퀴굴림에 이어 지금은 크로스오버 카 무라노에 네바퀴굴림 방식용으로도 쓰이고 있다. VQ 엔진을 생산하는 닛산의 이와키 공장은 지금까지 300만 개가 넘는 VQ 엔진을 만들어왔다. 뒷바퀴굴림 FM 플랫폼과 함께 닛산 이미지 높여 그러나 처음 선보였을 때만 해도 지금처럼 닛산을 대표하는 엔진으로 자리잡을 것이라는 예상을 하는 사람은 드물었다. VQ 엔진이 주로 얹힌 세피로/맥시마의 판매가 많았을지언정, 사람들의 주목을 받을 만큼 특징있는 차가 아니었기 때문이다. 그러나 시간이 흐르면서 개선과 변형을 통해 성능이 높아지고, 닛산의 여러 차종에 얹혀 설계의 유연성과 우수성을 입증하면서 주가를 높이기 시작했다. 특히 닛산이 FM(Front Midship) 플랫폼 개발에 힘을 싣기 시작한 것이 세계적인 성공의 가장 큰 계기가 되었다. FM 플랫폼은 닛산이 르노에 합병된 이후 가장 심혈을 기울이고 있는 기본설계 중 하나다. 앞차축 뒤에 엔진을 얹어 차체의 앞 뒤 무게를 균형있게 배분할 수 있는 이 설계는 뒷바퀴굴림 방식의 주행특성을 잘 살릴 수 있다. 원래 VQ 엔진은 앞바퀴굴림 방식을 위한 가로배치 설계로 만들어졌지만, 닛산은 작고 가벼운 엔진의 특성을 살려 뒷바퀴굴림 방식의 FM 플랫폼 차에 쓸 수 있도록 설계를 바꾸었다. 이렇게 VQ 엔진과 FM 플랫폼을 결합해 만든 차가 페어레이디 Z와 스카이라인/인피니티(Infiniti) G35다. 이들은 독일산 뒷바퀴굴림차들과 견줄 수 있는 주행특성과 성능을 내며 닛산과 인피니티의 이미지를 한 단계 높이는 데 큰 역할을 했다. VQ 엔진은 1995년 이후 올해까지 11년 연속 미국 워즈 커뮤니케이션이 매년 선정하는 10대 우수 엔진(10 Best Engine)에 오르는 기록을 세우기도 했다. 1995년형 맥시마에 얹힌 3.0X 엔진 이후 2005년형 인피니티 G35 쿠페에 얹힌 3.5X 엔진까지, 차종은 매년 약간씩 차이가 있지만 한해도 빠짐없이 목록에 오른 것은 VQ 엔진이 유일하다. 르노삼성은 1998년 데뷔한 SM5 시리즈부터 VQ 엔진을 써오고 있다. 1994년 데뷔한 세피로/맥시마를 기초로 만든 SM5 중 SM520V와 SM525V에 각각 2.0X(형식명 VQ20DE)와 2.5X(VQ25DE) 엔진이 쓰였다. 이번에 선보인 SM7의 엔진은 2.3X(VQ23DE)와 3.5X(VQ35DE) 모두 연속가변밸브제어장치, 가변흡기장치, 전자제어 드로틀 등의 기술을 쓴 2세대 네오 VQ 엔진이다.
험로 운전 어렵다? NO, NO, NO… ③ 신기술.. 2004-12-22
디스커버리3의 핵심기술은 무엇일까. 다양한 지형에 반응하는 ‘테레인 리스폰스’(Terrain Response) 시스템이 돋보인다. 이 장치 덕택에 디스커버리3은 누구나 쉽게 오프로드를 달릴 수 있는 차로 변모했다. ‘느림의 미학,’ 과학으로 실현한다 차에 시동을 걸면 테레인 리스폰스 시스템이 작동을 시작하고, 인위적으로 끌 수는 없다. 테레인 리스폰스 시스템은 ①일반 ②풀·자갈·눈 ③진흙·바퀴자국 ④모래 ⑤바위 다섯 가지 모드를 갖추고 있다. 실내에 있는 로터리식 스위치로 원하는 모드를 선택해도 되고, 노면상황에 맞게 자동세팅하도록 두어도 된다. 랜드로버는 수동으로 스위치를 만지는 것보다는 전자장비가 알아서 모드를 선택하도록 하는 것을 권하고 있다. 그러면 각 지형에 따라 무엇이 어떻게 바뀌는가. 먼저 에어 서스펜션이 최저지상고를 조정한다. 시속 20km일 때 지상고를 높이는 것이 유리하다고 전자장치가 판단하면 최고 295mm까지 높인다. 그밖에 내리막조절장치(HDC)와 자세제어장치(DSC), 센터 & 리어 디퍼렌셜 록의 온·오프도 알아서 설정한다. 지형에 맞게 각기 다른 프로그램이 아주 치밀하게 짜여 있다. 예를 들어 ‘풀·자갈·눈’(②) 모드에서 하이 레인지 선택을 하고 있을 때는 반드시 2단으로 출발한다. 로 레인지로 변환하면 HDC가 켜진다. 나아가 지상고가 전자식으로 오르내린다. 또 엔진 매핑이 변화하고, 달리고 있을 때는 타이어 스핀을 막는 제어 프로그램이 작동한다. 모래 모드(④)에서는 출발할 때 2단 기어를 쓰고, 트랙션 컨트롤의 개입을 줄여 꾸준히 동력을 전달한다. 바위 모드(⑤)라면 디퍼렌셜을 잠가 바퀴가 공중에 뜨더라도 차가 나아갈 수 있게 한다. 경험이 많은 운전자가 조작하는 것 이상으로 뛰어난 성능을 보여 난코스도 쉽게 소화하게 해준다. 스티어링 휠 조향각과 디퍼렌셜 록 온·오프, HCD의 작동여부, 서스펜션의 움직임 등 테레인 리스폰스 시스템과 관련된 메시지는 차안의 모니터에 그림과 문자, 기호로 표시된다. 운전자가 노면상태에 적합하지 않는 모드를 선택하면 모니터의 황색표시가 깜빡거리면서 경고음이 울리고 다른 조치를 취하라는 메시지가 뜬다. 60초가 지난 다음에도 조치를 하지 않으면 경고음과 경고표시가 멈추고, 현재 작동 중인 모드의 프로그램이 모니터에 나타난다. 테레인 리스폰스의 효과는 절대적이다. 크로스컨트리 4WD에 부정적인 요소를 줄 만한 네 바퀴 독립식 서스펜션. 하지만 디스커버리3은 에어 서스펜션과 테레인 리스폰스 장치를 접목시켜 어떤 오프로더보다 막강한 험로 주파력을 보인다. ① 일반(general) 모든 지형을 커버한다. 단, 노면상태가 심하게 나쁘지 않아야 한다. 스위치를 직접 돌려 일반 모드에 맞추지 않아도 전자장비가 알아서 지형에 맞는 모드를 선택한다. ② 풀·자갈·눈(grass·gravel·snow) 딱딱하면서 미끄러운 노면에 알맞다. 나무판자 등이 깔린 곳에서도 효과적이다. 이 모드에서는 하이 레인지(4H)를 선택했을 경우 2단, 로 레인지(4L) 상태라면 3단으로 출발한다. 출발이 그래도 힘들다면 DSC를 끈다. ③ 진흙·바퀴자국(mud·ruts) 땅이 지나치게 부드럽고 울퉁불퉁해 차축의 움직임을 최대화할 필요가 있을 때 사용한다. 작은 통나무가 깔려 있는 길에서도 탁월하다. 하이·로 레인지에서 모두 사용할 수 있지만, 로 레인지에서 선택하는 것이 바람직하다. ④ 모래(sand) 모래뿐만 아니라 자갈이 지천에 깔린 노면에서도 효과를 높인다. 모래가 축축하게 젖어 있는 경우는 진흙 모드가 나을 수 있다. 모래가 지나치게 깊어 바퀴가 빠질 위험이 있을 때는 DSC를 끄는 것이 도움이 된다. ⑤ 바위(rock crawl) 강을 건널 때도 바닥에 바위나 돌이 있으면 이 모드를 쓰는 것이 가장 좋다. 바위 모드는 로 레인지에서만 사용할 수 있다. 하이 레인지에서 바위 모드를 선택하면 모니터에 로 레인지로 바꾸라는 메시지가 뜬다. 바위 모드에서는 차의 속도가 뚝 떨어지고 서스펜션 움직임이 극대화된다. 에어 서스펜션 지상고 조절 스위치(위에 사진 왼쪽 스위치) 내리막주행장치(HDC) 작동 표시등(위에 사진 노란색 버튼) 트랜스퍼 로·하이 레인지 조절 스위치(위에 사진 오른쪽 스위치)
자동차 서스펜션(Ⅲ) 매커니즘 이해 2004-12-16
지난달에는 자동차 바퀴의 정렬 상태를 가리키는 휠 얼라인먼트(wheel alignment)에 관해 살펴보았다. 캠버, 킹핀 각, 토, 캐스터 등 휠 얼라인먼트 설정은 서로 유기적으로 연관되어 있다. 따라서 서스펜션의 성능을 결정하는 것은 서스펜션의 기본적인 구조와 휠 얼라인먼트다. 이번호에는 서스펜션의 다양한 형식들에 관해 살펴보자. 서스펜션의 분류 서스펜션은 양쪽 휠의 완충방식에 따라 독립식과 일체식으로 나뉜다. 일체식은 양쪽 휠이 리지드 액슬(rigid axle)로 연결되어 하나로 동작하는 것이다. 독립식은 양쪽 서스펜션이 별개로 움직이는 형태여서 일체식에 비해 성능이 뛰어나다. 하지만 어쩔 수 없이 일체식 서스펜션을 사용하는 경우도 많다. 예를 들어 뒷바퀴굴림 방식의 승용차에서는 디퍼렌셜 기어와 드라이브 샤프트를 포함하는 리지드 액슬에 의해 양쪽 뒷바퀴가 서로 연결되기도 한다. 일체식 서스펜션 일체식은 구조가 단순하기 때문에 튼튼하고 원가도 적게 들어간다. 휠이 위아래로 움직일 때 얼라이먼트의 변화가 작아 타이어 마모율이 낮다. 반면, 휠이 위아래로 움직일 때 휠과 연결된 리지드 액슬도 함께 움직여야 하므로 쇼크 업소버와 스프링이 감당할 완충 부하가 커지게 된다. 따라서 차체에 노면충격이 크게 전달되고 승차감에서 불리하다. 또한 양쪽 바퀴가 서로 연결되어 있으므로 어느 한쪽에만 충격이 와도 차체 전체에 진동이 전달된다. 일체식 서스펜션의 가장 간단한 형태가 리프 스프링(leaf spring) 방식이다. 스프링 강판을 몇 장 겹쳐 차체를 지탱한다. 리프 스프링 방식은 화물차의 뒷바퀴 서스펜션에서 흔히 볼 수 있다. 이보다 발전된 형태가 링크 타입(link type)이다. 일체식의 링크 타입 서스펜션은 리프 스프링 대신 코일 스프링을 쓰고, 액슬을 몇 개의 링크기구로 지지하는 형태다. 양쪽 각각에 어퍼암과 로어암을 연결한 것이 4링크식이다. 5링크에서는 양쪽을 가로지르는 래터럴 로드(lateral rod)가 더해진다. 휠이 위아래로 움직일 때 액슬이 함께 움직이는 일체식 서스펜션의 단점을 보완한 것이 드 디온(De Dion) 방식이다. 드 디온 방식에서 양쪽 바퀴는 드 디온 튜브에 의해 서로 연결되지만, 디퍼렌셜은 차체에 고정된다. 따라서 차체에 전달되는 노면충격을 줄일 수 있다. 디퍼렌셜에서 양쪽 휠까지는 조인트가 있는 드라이브 샤프트가 연결되어 휠이 위아래로 움직이는 경우에도 동력이 전달된다. 독립식 서스펜션 차체에 연결된 암(arm)에 의해 휠을 지탱하는 스윙 암(swing arm) 방식, 상하에 배치되는 V자 형태의 어퍼/로어 컨트롤 암(upper/lower control arm)으로 차체를 지탱하는 더블 위시본(double wishbone) 방식, 그리고 어퍼 컨트롤 암을 생략하고 대신 쇼크 업소버/스프링 세트를 너클에 연결하는 맥퍼슨 스트럿(MacPherson Strut) 형식으로 나뉜다. 스윙 암 방식의 대표적인 예가 트레일링 암 방식이다. 차체 중심선에 거의 수직한 축을 중심으로 양쪽 암이 회전할 수 있도록 구성된 것이다. 양쪽 암의 회전축이 차체 중심선에 완전 수직인 형태가 풀 트레일링 암, 그렇지 않은 것이 세미 트레일링 암이다. 더블 위시본 방식은 상하 컨트롤 암의 제원에 따라 휠 얼라인먼트의 변화나 주행상태에 따른 자세조절 설계가 쉽다. 따라서 조정안정성과 동적 성능을 중요시하는 고급차와 스포츠카에 널리 쓰인다. 더블 위시본 서스펜션을 변형해, 한쪽에 3∼5개의 링크를 써서 너클의 위아래 움직이는 동작을 제어하는 방식을 멀티링크 방식이라 한다. 독립식 서스펜션에서 멀티링크 방식은 일체식에서 말하는 링크방식에 비해 여러 개의 링크를 사용한다는 점은 공통되지만 독립식인가 일체식인가의 큰 차이가 있다. 설계자유도가 큰 더블 위시본 방식은 서스펜션의 부하가 크지 않고 노면 진동을 잘 걸러주는 효과가 있다. 대신 상하 컨트롤 암이 공간을 차지해 공간효율이 나빠지는 단점이 있다. 이러한 더블위시본의 단점을 해결하고, 더블 위시본에 필적하는 동적 성능을 갖춘 것이 맥퍼슨 스트럿 타입이다. 쇼크 업소버와 스프링을 하나로 조립하고, 이 조립체를 너클에 거의 수직으로 고정한다. 따라서 맥퍼슨 스트럿 서스펜션이 차지하는 수평공간은 크게 줄어들게 되고, 큰 엔진룸이 필요한 앞바퀴 굴림방식에서 매우 효용이 뛰어나다. 불과 몇 년 전까지만 해도 국내에서 판매되는 거의 대부분의 승용차의 앞쪽 서스펜션은 맥퍼슨 스트럿 방식이었다. 최근에는 더블 위시본과 맥퍼슨의 장점을 조합한 형태의 서스펜션도 등장하고 있다. 더블 위시본 방식은 어퍼 컨트롤 암이 차지하는 공간 때문에 앞바퀴굴림 방식의 승용차에서는 사용하기 매우 힘든 것으로 생각되었다. 하지만 어퍼 컨트롤 암과 너클을 연결하는 링크를 적절히 설계해 공간에 큰 손해를 보지 않고도 더블 위시본 서스펜션의 장점을 추구할 수 있게 된 것이다. 앞바퀴·뒷바퀴 서스펜션 서스펜션은 앞바퀴와 뒷바퀴 서스펜션으로도 나눌 수 있다. 차체의 앞쪽과 뒤쪽에 뭐 그리 다른 서스펜션이 필요할까 생각할 수도 있지만 앞바퀴와 뒷바퀴는 역할과 허용된 공간이 다르다. 덩치 큰 엔진이 주로 차체 앞쪽에 놓이므로, 앞바퀴 서스펜션은 공간효율이 뛰어나도록 설계되어야 한다. 더욱이 뒷바퀴는 휠의 바운싱 운동(bouncing motion)만을 제어하지만, 앞바퀴는 조향 기능과 관련한 대책까지 마련되어야 한다. 앞에서 말한 것처럼 앞바퀴 서스펜션으로는 맥퍼슨 스트럿 방식이 널리 쓰인다. 더블 위시본 방식은 엔진이 뒤쪽에 있는 뒷바퀴굴림차, 그리고 비교적 공간이 풍부한 SUV 등에서 예전부터 쓰여왔다. 최근에는 더블 위시본 방식을 개량해 앞바퀴 서스펜션에도 더블 위시본을 쓰는 경우가 늘고 있다. 뒷바퀴에 널리 쓰이는 멀티링크 형식도 최근 앞바퀴에 달리는 예가 많아지고 있다. 뒷바퀴 서스펜션으로는 한때 리지드 액슬 방식이 널리 쓰였다. 뒷바퀴에 동력을 전달할 필요가 없는 앞바퀴굴림 방식에서는 10년 전까지 트레일링 암이 대표적으로 쓰였으나, 현재는 대부분 멀티링크를 이용한다. 공간효율에 그리 손해를 보지 않고서도 설계가 자유로운 장점 때문이다.
플랫폼 공유 자동차 메이커의 선택이 아닌 필수 생존.. 2004-11-19
언제부터인가 세계 자동차 시장은 몇 년 내로 6개 메이커만 살아남는다는 말이 떠돌았다. 자동차 관련 기사에 세계적인 메이커들의 인수합병이 자주 오르내리면서 더불어 등장한 말이 ‘플랫폼 공유’. 자동차 전문지의 비교 시승기에서는 생판 다른 두 차가 나와 형제차니 쌍둥이차니 하며 강한 유대감을 뽐낸다. 새차 소식의 결정체라 할 수 있는 모터쇼 기사에는 ‘어떤 차가 무슨 플랫폼을 썼다’는 식의 계보 밝히기가 빠짐 없다. 플랫폼 공유는 거대 메이커들 사이에서만 이루어지는 먼 나라 얘기가 아니다. 우리가 타고 다니는 싼타페와 그랜저 XG, 트라제 XG 등은 바로 EF 쏘나타의 플랫폼에서 나온 차들. 소형차가 나오면 으레 해치백 버전이 더해지는 것도 플랫폼 공유의 한 단면이다. 대우와 삼성이 외국 메이커 밑으로 들어가면서 국산차의 플랫폼 공유는 더욱 활발하게 이루어질 전망이다. 개발비용 줄이는 최선의 방법 자동차는 크게 어퍼보디와 프레임, 섀시, 언더보디로 나뉜다. 어퍼보디는 차의 외관에 드러난 부분으로 승객과 엔진, 화물을 감싼다. 우리가 흔히 말하는 자동차 보디가 어퍼보디다. 프레임은 차의 기본 뼈대를 이루는 골격으로 보네트와 도어, 트렁크, 인테리어 등을 뺀 상태의 구조물이다. 보디와 부속품을 뺀 부분을 섀시라 하고, 여기에는 엔진과 트랜스미션, 스티어링 장치, 브레이크 등을 포함한다. 언더보디는 보디의 밑면으로 뒤 서스펜션과 디퍼렌셜 등으로 구성된다. 플랫폼이라 하면 사전적 의미로는 ‘기반’을 말한다. 자동차에 있어서 플랫폼은 명확하게 규정된 정의가 없지만 보통 섀시와 언더보디 부분을 가리킨다. 플랫폼 공유라 하면 이 부분을 함께 쓰는 것. 플랫폼의 변형은 언더보디 사이즈를 바꾸는 것을 말한다. 같은 플랫폼으로 여러 차를 만드는 이유는 원가절감 때문이다. 개발비의 가장 큰 비중을 차지하는 플랫폼을 같이 쓰면 개발비뿐 아니라 부품 공급비용을 줄일 수 있고 생산공정도 간단히 만들 수 있다. 또한 생산 후 애프터서비스나 보수, 부품관리 등 폭넓은 분야에서 비용을 아낄 수 있다. 플랫폼 통합이 가속화되는 이유는 크게 세 가지. 첫째, 자동차 생산비에서 부품과 소재가 차지하는 비중이 점점 커져 통상적인 수익 기준이던 차종 당 연산 25만 대, 모델 주기 4~6년으로는 채산성 확보가 어려워지고 있다는 것. 둘째, 메이커간 경쟁이 심해져 글로벌 생산망을 확보하기 위한 원가 경쟁력의 중요성이 커지고 있다. 셋째, 세계적으로 강화되고 있는 환경 및 안전규제를 만족시키기 위한 새차 개발비용 부담이 커지고 있다. 플랫폼 통합에 가장 성공했다는 평을 듣고 있는 폭스바겐은 아우디와 스페인의 세아트, 체코의 슈코다를 인수하면서 승용차 플랫폼을 단 3개로 줄였다. 우리나라 현대-기아의 경우 합병 당시 합친 플랫폼이 무려 24개. 검토 결과 플랫폼을 7개로 줄여도 모든 라인업을 완성할 수 있다는 결론을 얻었다. EF 쏘나타와의 플랫폼 공유로 태어난 옵티마는 개발기간 20개월에 투자금액 2천200억 원으로 모두 4천500억 원이 들었던 EF 쏘나타의 절반밖에 안 썼다. 다양한 모델로의 변신 플랫폼 공유에는 여러 가지 방법이 있다. 형제차 만들기는 디비전을 많이 거느리고 있는 거대 메이커들이 주로 쓰는 방식. 디비전마다 라인업을 채우는 데 효과적이다. 디자인을 달리하고 엔진과 파워트레인, 서스펜션 세팅 등을 손봐 성격이 다른 차를 만들어낸다. GM의 시보레 말리부, 뷰익 센추리, 올즈모빌 인트리그, 폰티액 그랑프리는 모두 한 뼈대에서 나온 차들. 플랫폼 공유는 보통 한 개 메이커 또는 그룹 내에서 이루어지지만, 로터스 엘리제를 바탕으로 태어난 오펠 스피드스터처럼 다른 메이커 사이에 오가는 경우도 있다. 모델 다양화는 한 개의 차로 스타일을 달리할 때 쓰는 방법. 세단형을 기본으로 해치백이나 왜건, 쿠페, 컨버터블 등을 만들어낸다. 해치백의 뒤를 늘려 노치백을 만들거나 세단을 왜건으로 바꾸기도 한다. 해외의 경우 도요타 캠리와 솔라라처럼 세단을 2도어 쿠페나 컨버터블로 바꾸는 경우가 흔하다. GM대우의 라세티는 세단 바탕으로 해치백을 만들고 왜건까지 더했다. 이들은 기본 스타일이 비슷하면서 용도에 맞게 차체를 줄이고 늘린 형제 모델들. 이와 달리 완전히 다른 차로 변신하기도 한다. 현대 티뷰론은 아반떼의 쿠페 버전이라 할 수 있지만 완전히 다른 차가 되어버렸다. 업그레이드는 기본 모델을 바탕으로 윗급의 차를 만드는 것. 흔히 럭셔리 디비전을 따로 갖고 있는 메이커들이 주로 쓰는 방법이다. 렉서스의 ES330은 도요타 캠리를 기본으로 한 것이고, 혼다 어코드는 어큐라 TL로 팔린다. 럭셔리 디비전이 없더라도 한 메이커 안에서 비슷한 크기의 차를 고급화하기도 한다. 쏘나타를 고급화한 그랜저 XG가 그런 경우. 한편 세단 바탕의 SUV 등, 완전히 다른 세그먼트로 변형시키기도 한다. 혼다 CR-V는 시빅을 베이스로 했고, 현대 투싼과 기아 스포티지는 아반떼 XD로부터 나왔다. 플랫폼 공유는 장단점을 지니고 있다. 메이커의 입장에서는 개발비를 큰 폭으로 줄이면서 새차를 만들 수 있다. 여러 개의 디비전을 거느리고 있다면 디비전별 모델 늘리기에도 유용한 수단. 비록 뼈대는 같더라도 디자인과 엔진, 트랜스미션, 서스펜션 세팅 등을 달리하면 얼마든지 개성이 다른 차를 만들 수 있다. 하지만 속은 그대로 둔 채 껍데기만 바꿔 새차로 내놓는다면 기본적인 주행특성이 같은 모델들의 개수만 늘어날 뿐, 실질적인 선택의 폭이 줄어드는 단점이 있다. 여기에 플랫폼 공유를 통한 비용절감 효과가 차값에 반영되지 않는다면, 소비자들에게는 이래저래 반갑지 않은 일이 될 것이다.
자동차 서스펜션(Ⅱ) 2004-11-16
지난달에는 서스펜션의 기본기능에 관해 살펴보았다. 서스펜션을 설계할 때는 노면진동과 충격을 흡수하는 것은 물론이고, 롤(roll)과 다이브(dive), 스쿼트(squat)의 대응을 고려해야 한다. 또한 서스펜션의 가장 중요한 성능 중 하나가 주행안정성과 코너링 특성이다. 서스펜션의 성능을 결정하는 것은 서스펜션의 기본적인 구조(흔히 서스펜션 지오메트리라고 한다)와 휠 얼라인먼트다. 이번호에는 휠 얼라인먼트의 기본적인 사항들에 대해 알아보자. 휠 얼라인먼트 휠 얼라인먼트(wheel alignment)는 자동차 바퀴의 정렬 상태를 가리키는 용어다. 바퀴의 정렬 상태는 토인(tow-in), 캠버(camber), 캐스터(caster) 등으로 표시하게 된다. 바퀴가 제대로 정렬되어 있지 않으면 안정된 직진주행이 힘들고 타이어가 편마모되는 등 주행성능에 좋지 않은 영향을 준다. 캠버(camber) 캠버는 타이어가 수직에서 기울어진 정도이다. 타이어 위쪽이 차체 바깥쪽으로 기울어진 것을 포지티브 캠버(positive camber), 차체 안쪽으로 기울어진 것을 네거티브 캠버(negative camber)라고 한다. 흔히 마이너스 캠버라고 하는 것은 네거티브 캠버를 말한다. 캠버는 차종에 따라 달라지지만 대개 0.5∼0.2°다. 미세하게 차체 바깥쪽으로 기울어지도록 설계하는 이유는 여러 가지다. 캠버를 포지티브로 설정하면, 바퀴가 하중을 받았을 때 아래쪽이 과다하게 벌어지는 것을 막을 수 있다. 캠버의 양은 차가 달릴 때 상황에 따라 항상 변한다. 원심력을 받아 바깥쪽으로 차체 무게중심이 이동하면 캠버는 네거티브 쪽으로 변한다. 이때 지나치게 네거티브 캠버로 바뀌는 것을 막기 위해 캠버를 포지티브로 설정해 놓는 것이다. 또한 이렇게 해야 달릴 때 타이어가 빠지더라도 차체 바깥으로 굴러나가는 경향을 줄일 수 있다. 포지티브 캠버이면 스티어링 휠을 돌릴 때도 힘이 덜 든다. 스티어링 휠을 돌리면 앞바퀴도 함께 움직이는데, 바퀴의 가운데를 중심으로 도는 것이 아니라 타이어 안쪽을 중심으로 회전한다. 따라서 포지티브 캠버가 되면 이 회전반경(흔히 오프셋이라고 한다)이 줄어 스티어링 휠 조작이 가벼워지는 것이다. 또한 차체 무게는 바퀴가 최종적으로 떠받치지만 이 하중은 서스펜션의 각 관절에 여러 힘으로 분산된다. 이때 포지티브 캠버라면 바퀴와 지면 사이의 접지중심이 바퀴 근처의 관절에 가까워진다. 따라서 관절이 받는 부담도 덜 수 있는 것이다. 물론 모든 차들이 포지티브 캠버로 설정되어 있는 것은 아니다. 서스펜션 지오메트리의 변화가 작은 차들은 처음부터 네거티브 캠버로 설정되기도 한다. 경주차의 앞바퀴는 2∼4°의 네거티브 캠버로 정해, 코너링 때 최대한의 접지력을 발휘할 수 있도록 한다. 토 인(tow-in)/토 아웃(tow-out) 토(toe)란 바퀴의 앞쪽 끝을 가리키는 것이다. 토가 안쪽으로 치우쳐 있으면, 즉, 좌우 바퀴를 위에서 보았을 때 앞쪽이 안쪽으로 오므리고 있으면 토 인(toe-in). 반대로, 바퀴 앞쪽이 바깥쪽으로 벌어져 있으면 토 아웃(toe-out)이다. 토 인은 정차한 상태에서 약 2∼8mm가 되도록 설정한다. 토 인 역시 차의 주행상태에 따라 영향을 받게 된다. 이 때 캠버, 다른 변수들의 영향을 받는데, 대개 토 아웃으로 바뀌는 경향을 보인다. 이같은 현상을 줄이기 위해 정차상태에서 약간의 토 인이 되도록 설정하는 것이다. 달릴 때 토 상태가 나빠지면 타이어가 정확하게 직진하는 것이 아니라 약간 비스듬히 끌려가는 셈이 된다. 사람으로 보면 발을 꼬아 신발을 끌고 다니는 것과 같다. 신발이 빨리 닳는 것은 물론이고 관절에도 이상이 생길 수 있다. 토 상태가 나쁘면 타이어 마모가 빠르고 편마모가 생기는 이유가 된다. 토 상태는 쉽게 조정할 수 있는 반면, 비교적 틀어지기도 쉽다. 따라서 늘 관심을 가지고 보는 것이 좋다. 킹핀 각(king pin angle) 앞바퀴는 너클에 달려 회전한다. 따라서 스티어링 휠을 돌리면 너클이 회전해 바퀴가 움직인다. 이런 모습을 앞에서 보았을 때, 너클의 회전 중심축은 지면에 수직한 방향에서 비스듬히 기울어져 있다. 이 너클의 회전 중심축이 지면 수직방향으로부터 기울어진 정도를 킹핀 각이라 한다. 킹핀 각 역시 차종에 따라 다르지만 보통 6∼9°로 설정된다. 킹핀 각 설정의 가장 큰 목적은 오프셋(offset) 양을 줄이는 것이다. 킹핀 중심선과 타이어 중심선의 지면에서 거리가 오프셋 양이다. 오프셋이 커지면 스티어링 휠을 돌릴 때 타이어가 굴러가야 할 반경이 커지므로 스티어링 휠 조작에 힘이 든다. 또 달릴 때 노면충격이 전해지면, 이 충격량은 오프셋을 지렛대로 해 서스펜션의 관절에 전달된다. 따라서 오프셋이 커지면 노면충격이 크게 전달되고 서스펜션의 내구성이 약해지는 것이다. 정차한 상태에서 스티어링 휠을 돌릴 때 유심히 관찰해보면, 차체가 미세하게 들려 올라가는 것을 느낄 수 있다. 이러한 효과가 킹핀 각에 의해 생긴다. 스티어링 휠을 돌릴 때 차체가 올라가므로, 차체 무게는 스티어링 휠의 복원력으로 작용하게 된다. 킹핀각이 커질수록 직진 안정성이 좋아지게 되는 것이다. 캐스터(caster) 킹핀을 옆에서 보면 수직으로 서있지 않다. 위쪽이 차체 뒤쪽을 향해 약간 기울어진 형태로 누워있다. 킹핀을 옆에서 보았을 때 수직으로부터 후방으로 기울어진 정도를 캐스터라고 한다. 보통 캐스터는 0.5∼1°로 설정되어 있다. 캐스터의 의미는 의자의 바퀴를 생각해보면 쉽게 이해할 수 있다. 킹핀 중심선이 지면에 만나는 점을 캐스터점이라고 한다. 포지티브 캐스터는 점지점이 캐스터점의 뒤쪽에 위치하게 된다. 차가 달릴 때 노면저항은 차체 앞쪽으로부터 뒤쪽으로 작용하는데, 이때 접지점이 이미 캐스터점의 뒤쪽에 위치해 있으므로 바퀴가 역학적으로 안정된 상태가 되는 것이다. 캐스터가 크면 직진 안정성은 좋아지는 반면 스티어링 휠 조작이 힘들어진다. 또 좌우 휠의 캐스터 각이 다르면, 좌우 바퀴의 접지면에서 작용하는 힘에 불균형이 생겨 편진동이 일어난다. 파도모양의 편마모가 일어나는 원인이 되는 것이다. 스러스트 앵글(trust angle)과 셋백(set back) 차체 중심선과 타이어의 중심선이 어긋난 각도를 스러스트 앵글이라 한다. 물론 차종에 관계없이 스러스트 앵글은 0이 되어야 한다. 과도한 노면충격으로 서스펜션 암(arm) 자체 또는 마운팅 포인트가 변형되거나, 제원과 다른 불량품을 사용하면 스러스트 앵글이 일어난다. 셋백(set back)이란 앞바퀴의 한쪽이 다른 쪽에 비해 뒤로 물러선 정도를 말한다. 셋백 역시 0의 값이 되어야 당연하다. 휠 얼라인먼트의 상호작용 캠버, 킹핀 각, 토, 캐스터 등 휠 얼라인먼트 설정은 서로 유기적으로 연관되어 있다. 예를 들어 직진안정성을 높이기 위해 캐스터 각을 크게 하면, 반작용으로 스티어링 휠 조작력이 커진다. 스티어링 휠 조작력을 작게 하기 위해 킹핀 각을 크게 하면, 달릴 때 토 인에 영향을 미친다. 따라서 서스펜션을 설계할 때는 차의 성격과 주행성능을 고려해, 서로 얽힌 휠 얼라인먼트 변수들을 가장 합리적인 값으로 설정한다. 따라서 모든 차에 맞게 통일된 휠 얼라인먼트 값은 없다. 각 차종의 규정값에서 허용오차 범위라면 큰 염려없이 운전할 수 있다.
국내 친환경차 개발, 어디까지 왔나 미래의 빅 파이.. 2004-11-15
환경오염을 줄이기 위한 정부기관의 관심과 메이커들의 노력이 서서히 결실을 맺어가고 있다. 특히 정부는 미래형 자동차를 비롯해 차세대 이동통신·전지·반도체, 디지털 TV/방송, 지능형 로봇, 바이오 신약, 디스플레이, 디지털 컨텐츠, 지능형 홈 네트워크 등을 ‘희망찬 미래 한국을 위한 성장동력 비전’으로 정해놓고 이들 분야를 중점 육성할 계획이다. 이 계획이 제대로 진행되면 2012년 고용창출 150만 명, 수출 180억 달러, 100조의 부가가치를 얻게 된다. 연료전지차 이전의 대안인 하이브리드카 도요타·혼다 등은 이미 상용화에 성공 정부가 구상하는 미래형 자동차의 핵심은 환경을 오염시키지 않고 에너지의 효율성도 뛰어난 친환경차의 개발이다. 친환경차의 연구·개발은 지난 10년 동안 연료전지차, 전기자동차, 하이브리드카, 천연가스(CNG) 자동차, 액화석유가스(LNG) 자동차 등 다방면으로 진행되어 왔다. 그 가운데 자동차용 미래 동력원으로 가장 주목받고 있는 것이 하이브리드와 연료전지 두 가지다. 한때 무공해차로 각광받았던 전기차는 충전에 따른 사용상의 불편이 큰 데다 운전감각의 차이와 비싼 값 등을 이유로 최근 개발이 주춤한 상태다. 전기차 대용으로 등장해 최근 실용화에 이른 것이 하이브리드카다. 휘발유 엔진과 전기 모터를 같이 얹음으로써 편의성과 연비, 친환경성을 모두 만족시킨 하이브리드카는 화석연료와 전기를 함께 쓰기 때문에 ‘무공해차’가 아닌 ‘저공해차’라고 할 수 있다. 요즘에는 전세계 메이커 거의 모두가 하이브리드카를 개발하고 있다고 해도 지나친 말이 아니지만, 이 분야에서는 97년 첫 양산 하이브리드카(프리우스)를 선보인 도요타나 혼다 등 일본업체가 한발 앞서있다. 사실 내연기관을 함께 쓰는 하이브리드카는 무공해차로 가기 위한 과도기적 형태여서, 다음 단계의 주역은 연료전지차가 될 것이 거의 확실하다. 연료전지차는 수소를 연료로 전기를 만들기 때문에 충전에 따른 불편이 적고 공해도 없다. 상용화를 위해서는 기술적 문제가 남아있지만 미래의 자동차가 석유 대신 수소로 달리게 되리라는 데에는 이견이 없다. 이미 혼다 FCX, 닛산 엑스트레일 FCV 등 일부 연료전지차가 개발되어 도로를 달리고 있고, 연료전지 기술은 앞으로 더욱 빠르게 발전해나갈 전망이다. 내연기관은 휘발유 등을 폭발시킨 힘으로 구동축을 돌리지만 연료전지는 전기모터가 구동축을 돌린다. 이때 전기모터를 돌리는 에너지를 생산해내는 것이 바로 연료전지다. 물의 전기분해와 반대로 수소와 산소를 화학적으로 반응시켜 전기를 만들고, 이 전기를 이용해 모터를 돌리는 것이 원리다. 연료전지차는 하이브리드 전기자동차를 능가하는 연료효율과 휘발유 자동차 수준의 연료공급 편의성을 겸비하고 물만 배출할 뿐 배기가스가 전혀 없는 완전 무공해차다. 현재 연료전지는 수소와 메탄올, 청정 휘발유 등을 이용하고 있다. 수소는 직접 에너지로 사용되고 메탄올과 청정 휘발유는 일단 수소로 전환시킨 뒤 모터를 돌리는 전기 에너지를 생산한다. 휘발유를 쓰는 내연기관의 에너지 효율은 20%에 불과하지만 연료전지의 에너지 효율은 40∼60%에 이른다. 한편 메이커들은 최근연료전지차를 개발하는 것과 동시에 그 이전 단계인 하이브리드카도 속속 내놓고 있다. 우리 정부가 지원하는 미래형 자동차 부문에서 가장 중점을 두고 있는 것 역시 하이브리드카와 연료전지차다. 특히 하이브리드카 분야는 해외에서 이미 양산차가 나오고 있어 국내 메이커들의 분발이 요구된다. 메이커들 입장에서 볼 때 하이브리드카와 연료전지차는 천문학적인 파이를 안겨줄 매력적인 상품임이 분명하기 때문이다. 국내 기업 중 현대·기아가 가장 적극적 GM대우는 GM의 선진 기술 활용할 계획 최근 국내 메이커들의 친환경차 개발 현황을 살펴보면, 현대·기아가 가장 적극적인 연구·개발에 나서고 있고, GM대우는 직접 기술을 개발하기보다는 모기업인 GM과의 협력을 통한 기술개발 계획을 세워놓고 있다. 반면 르노삼성과 쌍용은 아직까지 친환경차에 대한 이렇다할 청사진을 밝히지 않고 있다. 현대·기아는 지난 2000년 4월 미국의 연료전지 전문회사인 UTC 퓨얼셀(United Technologies Corp. Fuel Cells)사와 손잡고 연료전지차 개발 및 실용화에 들어가 2001년 3월 국내에서 처음으로 싼타페 연료전지자동차를 개발했다. 또한 전세계 주요 자동차, 석유 및 에너지, 연료전지 관련기업과 미국 정부기관이 참여하고 있는 캘리포니아 연료전지 파트너십(California Fuel Cell Partnership)에 2001년부터 운영위원사 자격으로 참가, 연료전지차의 기술 표준화 및 실용화 사업에도 적극 뛰어들고 있다. 현대는 지난 10월 1일 서울 하얏트 호텔에서 정몽구 회장, 이해찬 국무총리, 이희범 산자부 장관, 곽결호 환경부 장관, 강동석 건교부 장관, GE 캐피탈 이멜트 회장, 경제 5단체장, 언론사 사장을 비롯한 정·재계·언론·학계 등 국내외 주요인사 400여 명이 참석한 가운데 ‘차세대 성장동력 산업-미래형 자동차 개발 기념식’을 가졌다. 행사에 참석한 이해찬 국무총리는 “정부는 세계 자동차산업의 패러다임 변화에 대응하기 위해 미래형 자동차를 차세대 성장동력 산업의 하나로 선정하게 되었다”며 “하이브리드카와 연료전지차를 빨리 상용화할 수 있도록 지원을 아끼지 않을 것”이라고 말했다. 이날 행사는 현대가 개발한 클릭 하이브리드카를 정부에 전달하는 것을 기념하고 정부와 메이커의 의지를 재확인하는 자리였다. 예전에도 메이커가 만든 하이브리드카나 연료전지차가 관공서에 소규모로 납품되는 일이 있었지만, 이번처럼 50대에 이르는 대규모 납품은 처음이다. 현대는 클릭 하이브리드카를 10월말까지 환경부에 단계적으로 공급하고, 환경부는 공급받은 차를 경찰청 업무용 차로 지원할 계획이다. 현대는 클릭 하이브리드카의 개발 및 시험주행과 별도로 내년 말까지 베르나 후속 모델인 ‘MC’(프로젝트명)의 하이브리드카도 개발해 2006년부터 판매할 계획이다. 이를 위해 2006년까지 1조 원을 투입하고 연구·개발 인력도 6천200명에서 1만 명으로 늘릴 예정이다. 현대는 2006년 본격적인 하이브리드카의 양산 이후 2010년까지 모두 3천억 원을 더 투자해 하이브리드카의 생산 규모를 30만 대로 키운다는 계획이다. GM대우는 모기업인 GM과의 협력으로 연료전지차 및 하이브리드카를 개발할 예정이다. 올해 파리 오토살롱에서 선보인 GM대우의 첫 SUV(컨셉트카 시보레 S3X)는 BAS(Belt Alternator Starter)를 이용한 하이브리드 시스템을 얹고 있다. 이 시스템은 공회전 때 엔진을 끄고, 감속 중 연료 공급을 차단해 연료효율을 높인다. 엔진이 자동으로 꺼진 상황에서도 에어컨을 비롯한 모든 편의장비들은 정상 작동한다. S3X는 오는 2006년 양산차로 선보일 예정이다. 또한 GM대우는 2007년 북미 지역에 출시될 GM의 대형 픽업과 SUV용 하이브리드 시스템 AHS Ⅱ(Advanced Hybrid System Ⅱ)를 도입해 국내에도 선보일 계획이다. AHS Ⅱ는 동급 엔진에 비해 35%의 연비 향상 효과를 내는 것으로 알려지고 있다. 한편 하이브리드카 개발을 위한 국내 자동차 부품업체의 개발 노력도 가속화하고 있다. 현대중공업은 지난 8월 28일 일본에 이어 세계에서 두 번째로 연료 소모를 크게 줄일 수 있는 차세대 자동차용 전동기(모터)를 개발했다고 밝혔다. 현대중공업이 개발한 전동기는 12kW급 전동기 2종과 20kW급 전동기 1종이다. 기아 스포티지 메탄올 연료전지차(2000년) 1998년부터 약 2년간 90억 원의 개발비를 투자해 결실을 본 메탄올 연료전지차다. 당시 정부의 G7 프로젝트(선도기술개발사업)의 일부분으로 현대·기아와 한국과학기술연구원(KIST)이 함께 개발한 고분자전해질형 연료전지 스택과 SK가 개발한 메탄올 연료변환기를 얹었다. 메탄올 연료전지차로는 다임러크라이슬러, GM, 도요타, 닛산, 폭스바겐, 혼다에 이어 세계에서 7번째. 기본 모델은 기아 스포티지 전기차로, 10kW급 시스템을 얹고 최고시속 126km, 0→시속 100km 가속 18초의 성능을 낸다. 대우 레조 연료전지차(2000년) 다임러크라이슬러, 포드, GM, 도요타, 혼다, 닛산, 마쓰다, 르노, 폭스바겐에 이어 세계에서 10번째로 개발된 대우의 연료전지차(DFCV-1)다. 1998년 1월부터 2000년 10월까지 34개월에 걸쳐 개발되었다. 10kW급 연료전지 스택과 12V 배터리 모듈로 구성된 연료전지 구동 시스템을 얹었고 수소탱크의 크기는 49X다. 현대 싼타페 연료전지차(2001년) 2000년 4월 현대와 미국 UTC 퓨얼셀 사가 공동으로 개발해 2001년 3월 선보인 연료전지차다. 세계에서 처음으로 350기압까지 수소를 안전하게 충전할 수 있는 수소탱크를 얹은 것이 특징. 연료전지와 배터리를 조합해 제동할 때의 에너지는 배터리로 회수하고 가속할 때는 배터리의 에너지를 사용해 연비효율과 동력성능을 높였다. 싼타페 연료전지차는 미국 캘리포니아에서 열린 ‘미쉐린 환경친화자동차 경주대회’에서 매번 좋은 성적을 거두고 있다. 2001년 대회에서는 배기가스와 소음부문에서 금메달(2개), 연비와 곡선주행 부문에서 은메달(2개)을 수상했고, 지난해 대회에서는 배기가스, 이산화탄소(CO2), 연비부문에서 3개의 금메달과 소음부문에서 1개의 은메달을 땄다. 현대가 미국 정부 에너지성이 주관하는 연료전지차 시범운행 및 수소 충전소 인프라 구축 사업의 시행사로 선정된 데에는 싼타페 연료전지차의 역할이 컸다. 현대 클릭 하이브리드카(2004년) 클릭 하이브리드카는 현대가 지난해 5월 개발에 들어가 올해 양산까지 16개월 동안 106억 원을 투자해 선보였다. 직렬 4기통 1.4X 알파Ⅱ 엔진을 기본으로 전기모터를 달아 최고출력 83마력, 최대토크 11.9kg·m의 성능을 낸다. 출발 및 가속 때 전기모터가 작동해 엔진의 출력을 보조하고 연료소모를 줄인다. 구동계통은 1.4X 엔진과 모터, 무단변속기(CVT)로 구성되어 있다. 공기저항계수는 0.344이고 타이어 사이즈는 175/65 R14이다. 현대가 공개한 자료에 의하면 클릭 하이브리드카의 최고시속은 161km, 0→시속 100km 가속은 10.9초다. 무게는 1천80kg이고 공인연비는 18.0km/X 에 이른다. 현대 투싼 연료전지차(2004년) 싼타페 연료전지차의 후속모델로 올해 개발되었다. 싼타페의 결점을 크게 개선해 성능과 내구성을 높인 것이 특징. 특히 싼타페와 달리 영하의 온도에서도 운전이 가능하도록 보완했다. 투싼 연료전지차는 올해 말 캘리포니아 등에서 5년간 30여 대가 시범 운행될 예정이다. 한편 기아는 투싼의 형제차 뉴 스포티지를 바탕으로 최근 연료전지차를 개발해 시험 운행중이다. GM대우(시보레) S3X(2004년) GM대우가 만든 컨셉트 SUV인 S3X는 BAS(Belt Alternator Starter) 하이브리드 시스템, 하이브리드 파워트레인을 얹고 있다. BAS 시스템은 정차 때 엔진을 끄고 속도가 줄어들 때 연료를 미리 차단시켜 연비를 높인다. 일반적인 교류 발전기를 대체하는 정밀 전기모터와 발전기로 효율적인 재충전이 이뤄진다.
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