IR52장영실상

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제목	[제11주차 IR52 장영실상] 현대자동차 / 하이브리드 차량용 고효율 직분사 엔진
등록일	2017-03-14
내용	△왼쪽부터 현대자동차 황국진·김성준 책임연구원, 신보성 파트장, 박성봉·남춘호 책임연구원. 연소·냉각 효율을 끌어올린 하이브리드 자동차용 엔진이 올해 제11주 차 iR52 장영실상 주인공으로 선정됐다. 현대자동차가 개발한 '고효율 카파 1.6ℓ 직분사 엔진'은 현대·기아차 최초의 하이브리드 차량 전용 엔진으로 2015년 개발됐다. 이 제품은 세계적으로 강화되고 있는 환경 규제에 대응하기 위해 연비를 개선하고 열효율을 향상시켰다. 연료 효율을 높이기 위해 이 제품은 세 가지 분야에 주목했다. 연소 효율을 올리고 냉각 효율을 극대화하며 저마찰 엔진을 구현한 것이다. 연료 효율을 위해 개선한 건 피스톤 구조다. 엔진은 피스톤이 움직일 때 헤드 지름 대비 스트로크(헤드를 받치고 있는 블록)가 움직이는 길이가 길면 길수록 효율이 올라간다. 이번 제품은 엔진의 밸브가 닫히는 주기를 조절해 흡기 밸브가 더욱 오래 열려 있도록 함으로써 피스톤 펌핑으로 인한 에너지 손실을 줄였다. 냉각 효율을 개선하기 위해서는 엔진 내 비정상적 폭발 현상인 '노킹'을 줄이는 데 집중했다. 이를 위해 개발팀은 '분리 냉각' 기술을 적용했다. 엔진 내 헤드와 스트로크가 한꺼번에 뜨거워지는 것을 막기 위해 스트로크가 뜨거울 땐 헤드를 차갑게 하고 반대로 헤드가 뜨거울 땐 스트로크를 차갑게 함으로써 오일 마찰을 줄인 것이다. 이러면 연비 또한 상승된다. 특히 개발팀은 배기 밸브 부분에 냉각 효과가 있는 나트륨을 주입해 냉각 효율을 높였다. 엔진 내부의 마찰력을 줄이는 것도 필수다. 이번 제품은 엔진과 피스톤의 접촉 면적을 줄여 저마찰 엔진을 구현했다. 기존 오일보다 묽은 점성의 저마찰 엔진오일을 별도로 개발해 투입한 점도 돋보인다. 이 제품이 직분사 엔진으로 불리는 이유는 연료실 안에 연료를 직접 분사하기 때문이다. 기존 가솔린 엔진은 피스톤 헤드 입구 부분에만 연료를 쏴주는 반면 직분사는 연료실 안에 연료를 바로 넣기 때문에 열효율이 올라가게 된다. 박성봉 현대자동차 책임연구원은 "열효율이 평균 36%가량인 기존 가솔린 엔진에 비해 이 엔진의 열효율은 40%까지 올라간다"며 "이는 하이브리드 차량으로서는 세계 최고 수준에 해당한다"고 설명했다.