현대자동차 카파 1.0 터보 직분사(T-GDI) 엔진

현대자동차가 개발한 ‘카파 1.0 터보 직분사(T-GDI) 엔진이 31주자 iR52 장영실상을 수상했다.
자동차 시장에서 소비자들은 연비를 중시하는 쪽으로 구매성향이 변하고 있다. 최근 ‘친환경 제품이 강조되면서 유럽의 이산화탄소 규제 및 북미의 연비 규제도 강화되고 있다.
자동차 회사들은 유럽·북미지역을 중심으로 연비 저감 기술을 적용한 가솔린 터보 직접분사 엔진 판매를 늘려나가고 있다. 특히 1.0ℓ 급 T-GDI 엔진을 중·소형 차량에 탑재해 이산화탄소 총량 규제에 대응하고 친환경 이미지를 구축하고 있다.
현대자동차도 시장 변화에 대응하기 위해 그동안 중·대형 T-GDI 엔진 개발 시 축적한 기술을 바탕으로 경쟁사 대비 성능과 연비가 우수하고 국내 경차에도 탑재가 가능한 소형 1.0ℓ T-GDI 엔진 개발에 나서게 됐다.

현대자동차가 개발한 카파 1.0ℓ 엔진은 현대자동차가 처음으로 시도하는 3기통 T-GDI 엔진이었다. 3기통 특유의 뛰어난 저속토크 및 직분사 터보에서만 적용 가능한 저속 스캐빈징(Scavenging)기술을 적용해 놀라운 저속성능을 발휘한다.
스캐빈징은 연소실에 흡입되는 혼합 가스에 의해 연소가스를 밀어내는 것으로 엔진 성능에 매우 중요한 영향을 미친다. 문제는 저속 토크 영역에서 스캐빈징 기술을 적극적으로 사용하면 촉매가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 특히 대기업이 낮은 고산지역에서 이런 문제가 자주 발생했기에 연구팀은 해발 2500m 고산지대 정상을 오르내리며 개발에 매진했다. 그 결과 스캐빈징 기술을 제어해 기존에 발생하던 문제를 해결할 수 있었다.
장영실상을 수상한 제품은 엔진의 펌핑 손실을 획기적으로 줄여서 연비를 2~3% 개선할 수 있었다. 고속주행 시 연비가 떨어지는 소배기량 엔진의 단점을 개선하기 위해 배기일체형 실린더헤드 기술도 적용됐다. 고속영역에서 배기가스온도를 저감시켜 연료분사량을 줄일 수 있어 연비개선에 도움이 됐다.
경쟁사인 포드의 경우 엔진에 주철 실린더 블록을 적용해 엔진이 무겁지만 현대자동차는 고압주조 공법의 알루미늄을 적용해 엔진의 무게를 줄였다. 국내 경차에 탑재가 가능하도록 콤팩트하게 설계돼 중량, 크기면에서 경쟁력이 있다. 올해 말 출시 예정인 차세대 모닝에 탑재될 예정이다.
카파 1.0 T-GDI 엔진은 유럽 전략 차종인 기아 Ceed 차량에 2015년 8월부터 탑재됐다. 2015년 11월 현대 i20에 적용돼 두 차종 기준 2016년 2만5000대 판매를 목표로 하고 있다. 차세대 모닝 등 추가 차종에 적용해 2019년에는 12만3000여대 판매를 목표로 하고 있다.
카파 1.0 T-GDI 엔진의 모든 부품은 2개사 3종의 부품을 제외한 99%가 국내 협력업체 부품을 사용해 협력업체의 매출에도 많은 기여를 하고 있다.
현대자동차 이재웅 책임연구원은 이번에 개발한 제품은 유럽에 출시된 자동차에만 적용됐지만 올해 안 국내 판매될 차세대 모닝에 탑재될 예정”이라며 소비자들의 불만이었던 경차의 힘 부족 문제를 해결해 소비자들을 만족시킬 수 있는 엔진이 되길 바란다”고 밝혔다.
[이영욱 기자]