아반떼MD GDI엔진 양산차 경주에서 엔진 퍼진 신형 아반떼(MD)

아반떼MD · 2012.01.16 13:00:37

최근 현대 자동차 기술의 발전은 그야말로 눈이 부실 정도다. 점진적인 변화가 아닌 점프를 하듯 급작스런 변화, 즉 혁신에 혁신을 거듭하고 있다 말 해도 틀린 말은 아닐 것 이다.

독자적인 디자인으로 패밀리룩을 구축하고 섀시, 엔진, 트랜스 미션 등 다양한 분야에 역량을 투입해 괄목할 만한 성과를 이끌어 냈다. 특히, 최근 보편화 되고 있는 독자개발 직분사 엔진과 6단의 자동 변속기는 박수를 쳐주고 싶을 정도다. 연료 소모는 줄이고 동력 성능은 개선해 운전의 편의성과 재미, 그리고 경제성을 모두 만족 시키기 때문이다.

실지로 최근 감마 1.6GDi엔진은 지난 10년 전 2,000cc자동차와 견줄 수 있는 140마력 17kg-m의 토크를 보이는 뛰어난 다운 사이징 엔진이다. 여기에 역시 독자개발한 전륜 구동용 6단자동 변속기를 통해 리터당 16km이상의 주행거리를 보이기도 한다.

현재 이 감마 1.6GDi(1,600cc 직분사 엔진)이 적용되고 있는 차량은 엑센트, 아반떼, 포르테 등이다. 제원상으로는 동급 엔진 중 최고 수준이며 이는 전세계 시장에 내 놓아도 제원상 상위권에 랭크 될 수준이다.

그래서 요즘 이 직분사 엔진에 대해 현대는 대재적인 광고를 하고 있지만, 이 직분사 엔진에 대해서 짚고 넘어가야 할 것이 몇 가지 있다.

직분사 엔진은 요즘 광고에서 나오듯 연료를 플러그에 가깝게, 엔진 내부에 직접 분사를 한다. 기존 MPI방식의 엔진은 서지탱크 후반 흡기밸브 이전에서 연료와 산소가 혼합되어 엔진 안으로 유입되었지만, 직분사 엔진은 공기를 흡입한 후 압축(타이밍은 다양한 제어가능)한 상태에서 고압의 연료를 최적의 타이밍에 분사해 폭발력을 강하게 한다. 이 과정에서 기존 엔진에서 발생하지 않았던 문제점이 발생한다.

바로 엔진 내부에서 발생한 블로우 바이 가스(엔진내부에서 생성된 가연성의 기체)를 인테이크 라인을 통해 공기와 함께 흡입하는 과정에서 흡기 밸브의 오염이 가능하다. 기존 MPI는 연료와 공기가 함께 섞여 연료내부의 세정 작용을 할 수 있는 성분을 통해 흡기 밸브가 비교적 깨끗하게 유지되었으나, 직분사 엔진에서는 그러한 역할을 하는 장치가 없다.

따라서, 오염되거나 응축되어 오일 성분을 지니게 될 블로우 바이 가스가 흡기 밸브에 고착되어 흡기시에 저항을 가질 수도 있다. 실제로 국내보다 직분사 엔진의 역사가 오래 된 유럽에서는 이 때문에 직분사 엔진을 탑재한 차량의 경우 단순 스로틀바디 '카본제거'이상의 큰 작업을 해야 하는 경우가 상당 수 보고되어 있다.

물론, 당장에 고장 나거나 엔진에 문제가 생기는 것은 아니나.. 장기적으로 볼 때 엔진 컨디션 저하의 원인이 되는 것임은 틀림 없다. 이는 직분사 엔진이 해결해야 할 하나의 숙제이다. 아쉬운 것은 유럽이나 미국에 비해 자동차 자가 정비에 대한 지식이 부족한 우리나라에서 관련한 언급이 전혀 없는 것은 아무래도 아쉽다.

그리고.... 여러가지 직분사 엔진의 문제(?)점이 있지만, 이 직분사 엔진 특징 중 하나가 높은 압축비를 가지는 것에 있다. 또한, 직분사 엔진은 그 특성상 정밀한 연료분사 시스템으로 타이밍, 분사량을 정밀 제어해 출력을 높인다. 당연한 이야기지만, 이 과정에서는 '많은 열'이 발생한다. 엔진의 구동에 있어 출력의 진행방향이 엔진-> 변속기로 진행되는 한 엔진은 늘 열을 발생시키는 폭발을 통해 동력을 발생시킨다. 그리고 직분사 엔진은 높은 압축비와 최적화 된 폭발 타이밍 등을 통해 폭발력을 최대화 하여 보다 높은 열을 발생시키는 것으로 알려져있다.

그래서 이 직분사 엔진을 양산화하기 위해서는 단순히 제원상 지표인 출력과 연비 뿐만 아니라 열에 대한 대책을 강구해 내구성을 충분히 확보하여야 한다.

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그러나.. 올해 처음으로 열린 아반떼 MD 원메이크 레이스(이하 KSF)에서 흥미로운 사건이 발생했다. 일부에서 플러그가 녹아내린 사건이 발생한 것.

같은 아마추어 클래스인 포르테 쿱의 경우 ECU 컴퓨터의 데이터를 총체적으로 수정한 '맵핑(Mapping)'과 배기시스템의 교체로 출력을 올려 양산차의 범주를 넘어섰기에, 경기 중 엔진이 사망(블로우)하는 경우라도 소비자가 브랜드 탓을 할 수 없지만, 아반떼는 엔진 개조가 규정으로 엄격히 제한 된 상태이기에 이 플러그 손상 사건이 가지는 의미는 크다.

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사진 속 플러그는 보다시피 중심 전극(하얀색으로 둘러쌓인 부분)이 녹아 사라졌다. 뿐만 아니라 접지전극도 소손되어진 것을 확인 할 수 있다. 사진 속 플러그는 아반떼 MD 1.6직분사 엔진에 사용되는 '정품'플러그로 손상된 레이스 카에서 빼낸 그 상태의 모습이다.

당연하게도 이러한 손상이 있을 때 그 플러그가 속한 기통은 제 기능을 다하지 못하며 소모된 연료량에 비해 원활한 가속을 할 수 없고, 엔진 성능은 저하된다. 4기통 차량이 3기통이 되는 것과 마찬가지다. 오히려 저항으로 성능은 더욱 더 감소된다.

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손상 전 후 사진이다. 사진 좌측 플러그는 중심 전극과 접지전극이 정상적인 모양을 하고 있지만, 우측의 플러그는 그러하지 못하다. 공통적인 것은 두 플러그 모두 '하나의 엔진에서 같이 사용되었던 플러그'라는 것이다. 사진을 비교해보면 뭐가 어떻게 손상되었는지 알 수 있을 것이다.(이를두고 4개중 하나이니, 단순 플러그의 문제라 단정하는 경우가 많지만, 표본 차량들!을 기준으로 보면 글쎄라고 밖에.....)

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혹, 정품 플러그가 아닌 것 아니냐는 의심이 있을 수 있어 사진 한장 더 첨부한다. 다른 각도의 사진도 있으니, 정품/비정품 논란은 사양한다. 보다시피 여러분이 보는 그대로가 사실이다. 더 덧붙일 필요도 없다. 여러분이 어떻게 본다 하더라도 내가 제일 좋아하는 브랜드니까.

본 글 작성에 앞서, 팩트 확인과 정확한 사실전달을 위해, 이를 제보해 준 레이서 분과 레이싱 관계자 및 현직 자동차 엔지니어 및 레이싱 팀 메케닉들에게 조언을 구했다.

일단 원인은 '열'이다. 플러그와 엔진 부품(특정)이 버텨내지 못하는 열이 발생했다는 것. 물론, 이는 일반 용도로 쓰인 자동차에서 발생된 것이 아니라 '레이스를 펼친, 양산차 그대로(파워트레인)의 아반떼 1,600cc 직분사 엔진을 가진 수동변속기 차량'에서 발생한 것이므로 일반화의 우를 범하는 일은 없었으면 한다.

하지만, 저 차량들은 일반 차량들에 비해 많은 스트레스(고부하 주행)을 받는 만큼 일반 인들이 차량을 관리하는 것 이상의 점검과 정비를 병행하는 차량들이다. 즉, 단시간 부하는 저 차량들이 일반 운전자들의 데일리 카보다는 더 강하게 노출되지만, 보편적으로 정비의 사각지대에 있는 일반인들이 특정한 악조건이 갖추어진 상태서 가혹 주행을 했을 때, 저러한 경우가 발생하지 않을 거라고 보장도 사실 힘들다.

문제는, 저러한 플러그 손상이 단순 플러그 하나에 국한되어 '교체'로 해결되지 않는다는 것이다. 연소실 내부에 위치해 열에 대한 대응력이 강한 플러그가 저 정도의 손상을 입었을 때 그보다 열에 취약한 다른 부분들의 손상은 예상 가능 할 것이다.

상기 플러그 손상 차량은 '촉매'의 손상을 같이했다. 플러그 손상과 촉매 손상 중 어느것이 먼저인지는 본 포스팅 작성에 관여해준 관계자들의 지식에 의해 추론해볼 뿐이지만, 둘 다 열에 의해 발생하는 공통된 트러블이라는 전례를 통해 이번 사안도 일부 추정이 된다.

또한, 일반적으로 상기 내용과 공통된 트러블이 발생 했을 경우 업계 관계자 말에 의하면 정황상 플러그 손상이 먼저일 가능성이 높다고 한다.(플러그의 불량이 아닌 다른 요인으로 발생 가능하다고..) 특히 직분사 엔진 특성상 연소실 내부 온도가 높다는 것도 참고할만하다..

상기 플러그와 촉매 모두가 손상된 '원메이크 레이스' 차량의 가속력은 결국 눈에 띄게 둔화되었고, 스캔 결과 문제는 확인되지 않았지만, 엔진 컨디션은 '정상'적이라 하기 힘들게 저하되었다.

현재 그 문제로 엔진을 완전 분해 후 소모품 및 손상 가능 부분에 대해 정비를 한 '오버홀'을 한 선수도 있는 상황이다. 4경기를 치룬 후 오버홀을 했지만 실제로는 3경기만에 엔진 컨디션은 레이스 출전 불가 수준으로 저하되어 경기를 포기한 선수도 있을 정도였다.
(3경기만에 엔진 컨디션이 극도로 떨어져 정상적이지 못했다라는 건 다소 뜬금없지만 2011 F1 규정에도 못 미치는 엔진 컨디션인거다.)

흔히, 일반적으로 고출력엔진을 개발해 양산차량에 탑재를 하고, 이러한 엔진을 가진차로 레이스를 한다면, 다양한 부분에 대한 보강이 이루어지는 것이 옳다. 아니, 너무도 당연한 것이며, 이는 레이스에 참여하는 레이서들을 보호하는 측면에서(금전적이던, 안전이던)꼭 이루어져야 하는 필수 불가결한 부분이다.

요컨데 연소실 내부에 온도가 높은 차량의 경우 연소실 온도를 낮추기 위해 연료량을 조금 더 농후하게, 흡기온을 조금 더 낮게, 냉각 장치(라지에이터 및 엔진 내부 냉각수라인)의 강화로 냉각수 온도를 낮추는 등의 보강이 되어야 하는데, 아쉬운 부분이다.

본문에 말 했듯.... 이러한 플러그 및 촉매의 손상과 결과로 엔진을 오버홀 해야 하는 일부 '레이스에 사용된 양산차(순정차)'의 문제를 일반화 시킬 수는 없다. 하지만, 어쩌다 우연히 발생한 '불량 혹은 사용상의 부주의'로 치부하기에는 열에대해 다방면에서 나오는 증언들이 너무도 안타깝다. 터보차져나 슈퍼차져를 이용한 과급 방식도 아닌 자연흡기 직분사 '양산형(순정)'엔진에서 이런 트러블이라니....

-끝-

한가지 더 흥미로운 건(12월 6일추가), 올해 레이스에 쓰였던 아반떼 레이스 카 중 현재 3대가 중고차 매물로 나왔고, 내년 시즌 참가를 위한 차량 한대도 매물로 올라와있다. 올해 대회 엔트리 기준으로 홈페이지기준(2011-12-06) 35대의 차량에 엔트리가 발급되어있는데.. 약 10%에 해당하는 비율이다. 시즌이 끝나자마자... 이유야 제각기 다르고, 상황도 다르겠지만.... 1년 4개의 경기를 치루고 이만큼 차량이 이탈한다는 건 확실히 흔치않은 일이다. 더욱이 기존 SF(스피드 페스티벌)에 비해 애초 진입이 어려운 고가의 레이스여서 출전하는 선수들의 레이스에 대한 애착과 열정도 남달랐던 대회인데.. 흠.... 그냥 추측만 해보는...요즘 유행하는 '나꼼수'처럼 소설을 써보지만...아리송..

이번 포스팅을 위해 제법 여러 관계자들을 귀찮게 했습니다. 기사로 내 보내고 싶었으나... 걸림돌이 다소 있는 상황이어서, 블로그로 방향을 전환해 블로그에 적합하게 수정을 해 봤습니다. 손상된 촉매 사진과 관련한 포스팅도 조만간 있을 예정이고, 그보다 더 충격적인 이야기도 있을 것 입니다.

열이 많은 자동차.... 사견이지만, 과거의 경험과 제 지식, 그리고 전문가들의 조언에 의하면... 고출력을 내기위해 공연비를 일정영역에서 희박하게 가져가는 것, 이는 분명 출력을 올리는데 도움이 됩니다.

하지만, 필연적인 배기가스 온도의 증가를 유발하죠. 흔하게 볼 수 있는 퍼포먼스 튜닝카에서 비슷한 문제가 종종 야기되기도 합니다. 지나친 배기온도로 플러그, 촉매등이 녹고.. 심지어는 노킹 발생으로 피스톤 랜드부위나 심각한 경우 연소실의 파괴(블럭 관통도 있죠.)도 있을 수 있고요.

수 많은 선수들이 정해진 규정이내에서 자신만의 '파인 튠(최적화 된)'을 찾아 엔진을 새로 만들고, 달리는 레이스가 아닌 안전과 관련된 부분을 제외하곤 극도로 제한 된 '원 메이크 레이스 카'로 펼쳐지는 '코리아 스피드 페스티발'에 나서는 이유 중 '차량 트러블이 없는' 것도 하나의 매력이라 말 하기도 합니다.

관리는 꼭 필요한 것 이지만, 튜닝된 엔진보다 스트레스가 덜 하기를 바라죠. 그게 당연한 것이기도 하고... 하지만, 과도하게 오르는 수온(태백 테스트때 1?0도까지...올랐다는 제보도 있었습니다.)이 확인 되었다면, 그에 대한 대책을 강구했었어야 할텐데.... 아쉽습니다.

과거 약 200km에 달하는 제 나름의 베타엔진 내구테스트에서도 변속기가 부서질지언정 엔진은 멀쩡했었는데.... 최신형 엔진을 갖추고 레이스 프로모터를 통해 개발(?)된 레이스카의 '양산형(순정)'엔진이 이렇게 손산된다라....

퍼가시는 건 좋지만, 출처 정도는 남겨주시길 부탁드립니다. 좋아서 쓰는 글이고 널리 알려졌으면 하는 마음에 글을 쓰지만, 출처도 없이 퍼가는 분들은 섭섭합니다. 글 쓰는데, 최소한 허탈감은 남지 않도록 여러분의 협조 부탁드릴께요....

출처는 : http://kdrive.tistory.com/1655 여기입니다...^^

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