자동차 엔진 성능 v형 6기통 배열

자동차 엔진 성능 v형 6기통 배열

 

자동차 엔진 성능을 알 수 있는 지표 중 하나가 바로 기통이다.

 

기통이란 엔진에서 폭발력을 회전운동으로 바꿔주는 장치인 실린더 개수를 표현하는 것으로, 많을수록 더 높은 성능을 낸다. 보통 고급차는 6기 통 이상을 사용한다.

 

기아자동차 스팅어는 람다Ⅱ 3.3리터 V6엔진을 장착했다. 람다Ⅱ는 엔진의 고유 이름이고 3.3리터는 실린더 내부 공간 크기, V6는 실린더 6개를 V자로 배열한 엔진이라는 뜻이다.

 

정지상태에서 시속 100km를 내는 데까지 시간(제로백)이 불과 4.9초밖에 안 걸린다.

 

람보르기니 아벤타도르 s와 페라리 812 슈퍼패스트는 V12 엔진을 사용해 비슷한 성능을 내는 하이퍼카 양대산맥이다. 각사 제공 V12 엔진을 장착한 슈퍼카 2종이 등장해 흥미롭다.

 

작년 말 글로벌에서 발표된 람보르기니 아벤타도르s와 지난 8일 국내에 공식 출시된 페라리 812 슈퍼패스트다. 두 차는 각 브랜드의 플래그십 모델로, 슈퍼카를 압도하는 성능 때문에 ‘하이퍼카’라고 불리기도 한다.

 

두 차는 똑같이 6.5리터 V12 자연흡기 엔진을 얹었다는 것뿐 아니라 제로백도 2.9초로 똑같다. 7단 변속기를 쓴다는 점도 공통점. 슈퍼패스트는 듀얼 클러치, 아벤타도르는 경량 독립 시프팅 로드(ISR) 방식이라는 것만 다르다. 하지만 제원을 보면 파워트레인 성능은 슈퍼패스트가 약간 앞선다. 슈퍼패스트는 최고출력 800마력에 최대토크가 73.3 kgf·m이나 된다.

 

아벤타도르는 최고출력 740마력에 최대토크 70.4 kgf·m이다. 무게 배분에서도 슈퍼패스트는 아벤타도르를 근소하게 제압한다. 제원상 전후 47:53으로 거의 절반에 가깝다. 아벤타도르는 43:57로 뒤쪽이 더 무겁다. 차체 크기를 봐도 슈퍼패스트는 아벤타도르보다 작고 가벼워서 이점이 많다.

 

슈퍼패스트는 전장 4,657mm, 전폭 1,971mm, 공차중량이 1,525kg이다. 아벤타도르는 이보다 큰 전장 4,797mm에 전폭 2,030mm다. 공차중량도 1,575kg으로 슈퍼패스트보다 50kg 정도 무겁다. 그럼에도 아벤타도르는 슈퍼패스트보다 주행 안정성이 높다고 알려져 있다. 차체 가운데에 엔진을 배치하는 미드십 구조에 상시 4륜 구동(AWD)을 사용했기 때문이다. 슈퍼패스트는 엔진을 앞쪽에 놓은 후륜 구동(FR) 방식을 쓴다. 아무래도 자세가 흐트러지기 쉽다.

 

페라리 812 슈퍼패스트는 FMK가 국내에 공식 출시한 만큼 가격이나 서비스를 받기가 상대적으로 더 수월할 것으로 기대된다. FMK 제공 또 아벤타도르는 높이도 1,136mm로 최대한 낮추면서 성능을 극대화했다. 슈퍼패스트도 1,276mm로 낮은 편이지만 아벤타도르에는 미치지 못한다.

 

아벤타도르가 슈퍼패스트보다 출력이 낮고 더 크고 무거운 차체를 가졌는데도 불구하고 비슷한 성능을 낼 수 있는 비결이다. 최고 속도에서 아벤타도르가 350km/h로 슈퍼패스트(340km/h) 보다 빠른 것도 이런 이유 때문으로 보인다. 다만 ‘펀 투 드라이빙’에서는 슈퍼패스트가 좀 더 우세할 것이라는 평가다. FR 방식 특성상 코너링에서 뒷바퀴를 미끄러뜨리는 ‘드리프트’가 가능하다는 것이다.

 

또 슈퍼패스트는 페라리가 자랑하는 기술인 사이드 슬립 컨트롤(SCC) 5.0을 실어 날카로운 코너워크를 할 수 있다. SCC는 코너링 환경에 따라 양쪽 뒷바퀴에 실리는 토크량을 조절해주는 시스템이다. 가격 면에서도 FMK가 공식 출시한 슈퍼패스트가 더 이점이 있어 보인다. 아직 정확한 가격은 공개되지 않았지만 슈퍼패스트의 예상 판매가는 4억 원 후반 대다. 아벤타도르는 최저 5억 원 후반대를 지불해야 살 수 있는 것으로 알려졌다.

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실린더를 배치하는 방법에는 직렬 배치, V형 배치, 수평 대향의 3가지가 있는데 이 배치와 엔진 성능의 관계는 어떻게 되어 있는 것일까?

 

직렬 배치 엔진의 배기량은 2ℓ까지가 4기 통, 그 이상 3.5ℓ까지가 6기통인 것이 일반적이며, 4기통 엔진은 1ℓ에서 1.5ℓ가 연비 등의 실용성을 우선한 엔진, 그 이상은 출력 등 성능을 중요시한 엔진으로 만들어져 있다. 2ℓ에는 4기 통과 6기 통이 있는데 6기 통은 연소실이 작고 쇼트 스트로크로 하는 것도 쉬워져 혼합기의 연소 효율이 좋기 때문에 최고 출력을 크게 하는 것이 가능하다.

직렬 배치는 실린더를 일렬로 배치하는 방법으로 보통 2기 통에서 6기 통까지가 있다. 이 배치는 실린더 블록의 구조가 단순하여 실린더 헤드가 하나로 경량 · 소형(Compact)이라는 엔진에 필요한 기본적인 요구에 대응하고 있기 때문에 실용차(實用車)에서부터 스포츠카에 이르기까지 여러 가지 형태의 차량에 널리 사용되고 있다.

 

기통의 배열과 성능

직렬 6기통 엔진은 전장(全長)이 길어져 비용이 높아지지만 얻을 수 있는 성능에 비해서는 소형이고 과급기를 설치하기도 쉽기 때문에 고성능 엔진으로써 우수한 특성을 가지고 있다. 또한 왕복운동을 하는 피스톤-크랭크 계통 관성력의 평형이 잘 이루어져 있어 진동 특성도 우수하다. 그러나 FF차의 엔진룸에 가로로 배치(橫置)하기에는 길이가 너무 길어 FR차에 세로로 배치(縱置)하여 사용되는 것이 일반적이다. 직렬에서도 3기 통 및 5기 통은 소수에 불과하다.

V형 엔진에는 6기 통이 많지만 직렬 4기 통을 나열한 V8, 직렬 6기 통을 나열한 V12가 있으며, 모두 큰 배기량의 고출력 엔진으로 대형차 및 스포츠카에 장착되고 있다. V8 엔진이 되면 당연히 폭은 커지고 중량이 대폭 증가하기 때문에 자유자재로 사용하는 것이 어렵다.

 

6기 통을 3기통씩 병렬로 나열하여 엔진의 길이를 직렬 6기통 엔진의 절반 정도로 짧게 한 것이 V형 6기통 엔진이다. 보어의 지름을 크게 할 수 있고 흡배기 효율을 높일 수 있기 때문에 고출력을 얻기 쉬운 엔진이다. V의 각도를 60°로 하면 직렬 6기 통에 가까워져 부드러운 운전이 가능하다. 직렬 4기 통 엔진으로 교체하여 FF차에 횡치로 장착할 수 있으며, FF차를 고성능화할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.

 

수평 대향 엔진은 V의 각도를 180°로 한 것이라 생각할 수 있는데 엔진 중심이 낮은 것이 가장 큰 특징이다.