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[리뷰] GDI엔진!? 이게 뭘까요?

WebZine관리자 0 623 07.31 10:29

쏘나타에서 적용된 GDI 엔진

차량 구매에 관심이 있는 분들은 차의 심장이라 할 수 있는 엔진에 대한 관심이 많습니다. 이때 가장 많이 등장하는 것이 바로 GDI엔진입니다. 오늘은 이 GDI엔진이 무엇인지 확인 확인해 보겠습니다.!!

1980년대에 도요타에서 생산되고 상용화 되었다가 여러가지 부작용으로 인하여 포기되었던 엔진이 바로 GDI엔진 입니다. 이 엔진은 2006년부터 현대기아자동차가 본격적으로 재 연구를 시작하여 마침내 2010년 세타 GDI엔진을 쏘나타, 로체등의 중형세단에 대거 투입하기 시작하면서 친숙한 이름이 되었습니다.

GDI엔진은 무엇인가?

'GDI'는 가솔린 직접순사(Gasoline Direct Injection)의 약자로 이전까지 사용해 온 포트분사 시스템 엔진보다 진일보한 엔진으로 국내에서 평가받고 있습니다. 특히 150bar까지 고압 연료를 연소실에 직접 분사하는 연소계 시스템을 적용해 높은 엔진의 성능을 보장하면서도 배출가스를 저감하고 동급 엔진에 비해 연비가 높은 것이 큰 장점입니다.

토요타는 관련 기술을 이미 개발했지만 진동과 소음이 크고 특유의 배기관에 누적되는 카본 슬러지가 악영향을 미친다는 이유로 개발을 포기했었죠. 하지만, 현대기아차 그룹에서는 이런 단점을 최소화 하면서도 GDI엔진의 장점을 최대한 높여 2010년부터 지금까지 그룹내 가솔린 엔진의 대부분을 교체했습니다. 게다가 연비개선을 위하여 밸브태킷, 피스톤 링 및 스커트의 저마찰 코팅 기술을 도입했으며, 가변 흡배기 밸브 타이밍 기구등을 적용하면서 엔진의 내구성과 신뢰성을 높혔습니다!

그럼 GDI 엔진의 장점은 무엇일까요?

GDI엔진의 장점은 뛰어난 연비와 높은 출력입니다. 2006년부터 현대기아차가 개발한 GDI 엔진과 포트분사를 쓰는 MPI엔진을 비교해 보면 이런 장점이 두드러집니다. 세타 2.4 엔진을 기준으로 GDI 엔진은 201마력을 발휘하는데 비해 MPI는 179마력을 발휘 합니다. GDI 엔진은 특히 저 rpm보다 고rpm에서 더욱 효과가 뛰어납니다. 미세하게 분사된 연료와 공기의 혼합비가 더 높기 때문이지요. 연비도 GDI가 2~4km/L까지 더 뛰어나게 나타나고 있습니다. 여기에 배출가스 저감기술을 더하면 각국의 배기가스 규제를 거의 대부분 통과할 수 있었습니다.


GDI엔진은 연구비가 상대적으로 적고, 추가되는 구성품이 적어 차량의 성능을 올기에 적합했습니다. GDI 엔진의 3가지 시스템 구성품은 인젝터와 고압펌프, ECU를 든다. 인젝터는 실린더 내에 연료를 직접 분사하여 연소시키는데 흡기 냉각효과에 따라 충전효율로 향상됐다. 토크도 전 영역에 걸쳐 중대되었으며, 분할분사를 이용한 축매활성화 온도 상승시간이 개선되며, 촉매저감 및 성능도 중대되어 배출가스도 최대 50% 감소됩니다.

GDI 엔진의 단점은?

앞서 기술한 바대로 토요타와 닛산등은 GDI엔진을 포기했습니다. 어떤 단점 때문이였을까요? GDI 엔진의 가장 큰 문제는 카본 슬러지 퇴적으로 인한 효율 저하입니다. 초기 상품성에서는 아무 문제가 없어보이지만 차령이 증가하면서 나타나는 GDI 엔진의 최대 단점중에 하나입니다. 특히 일단 카본 슬러지가 쌓이기 시작하면 누적 속도가 상당히 빠른편이어서 관련 부품을 자주 청소하거나 교체해 줘야하는 단점이 발생합니다.


두번째 단점은, 진동입니다. GDI 엔진은 통상적으로 인젝터 분사압력이 높습니다. MPI 엔진 아이들 상태의 연료압력이 4bar 가량이라면 GDI는 10배인 40bar에 이릅니다. 물론 최고출력 상태에서는 135bar까지도 올라가는데, 당연히 일반적인 MPI 엔진보다 높은 수치입니다. 높은 압력을 내기 위해서는 압축펌프와 인젝터의 분사진동이 수반되기 마련인데, 이로 인한 진동이 소음과 함께 발생하는 것이지요. 간혹 GDI 엔진의 정숙성과 엔진 내구성에 문제를 삼는것에 무관하지 않을 수 없습니다.

GDI 엔진의 연료이동은 연료 입구로부터 저압라인, 연료압력 조절 밸브, 고압 챔버, 고압라인 그리고 마지막으로 인젝터를 거치에 됩니다. 연료이동과정에서 거치는 부품의 조합과 개별 특성은 GDI엔진의 장점이자 단점이기도 합니다. 최근 발표된 토요타의 신형 가솔린 엔진들은 저 rpm에서는 포트분사, 고rpm에서는 직접분사를 혼용해서 활용하는 방식을 취하고 있습니다. GDI 엔진의 단점을 극복하기 위한 시도로 볼 수 있습니다. 하지만, 아직 국내에서 개발된 엔진 가운데 이런 복합방식을 상용화된 바는 없습니다. 터보차저와의 조합 그리고 환경규제의 대응을 생각할 때 GDI 엔진의 인기는 당분간 계속될 전망으로 보입니다.

감사합니다.
우제철의 청주중고차 우카 였습니다!!

 

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