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터보를 아세요? ‘트위스트 킹’ 말고요

작성일 2020.05.08
첫차를 구매하려는 당신, 원하는 모델을 고르고 카탈로그를 펼쳐 들었습니다. 그런데 같은 차종이라도 엔진에 따라 가격이 다릅니다. 같은 가솔린 엔진인데, 더 비싸고, 싼 모델이 있습니다. 배기량이 높을수록 비싸야 할 것 같지만, 그렇지 않은 경우도 있습니다. 자연흡기와 터보차저 방식의 차이죠. 개인의 성향에 따라 선호도가 나뉘는 두 엔진! 어떠한 차이가 있을까요?

터보 엔진이란?


▲ 터보 엔진과 자연흡기 엔진 중 여러분은 어떤 엔진이 더 끌리나요?
▲ 터보 엔진과 자연흡기 엔진 중 여러분은 어떤 엔진이 더 끌리나요?

터보 엔진은 간단히 말해 '버리는 에너지를 재활용해 성능과 효율을 높인 엔진'입니다. 처음에는 비행기 엔진에 사용했지만, 지금은 주로 자동차 엔진에 씁니다. 모든 내연기관은 배출가스를 내보냅니다. 터보 엔진은 이 배출가스를 그냥 버리지 않고, 터빈을 돌리는 데 사용합니다. 이때 생기는 압축공기를 다시 연소실로 보내 출력을 높이는 거죠. 같은 배기량이라면 터보 엔진 성능이 일반 엔진보다 높습니다.

왜 터보 엔진을 만드는 걸까?


▲ 터보 엔진 덕분에 다운사이징 트렌드가 탄력 받고 있습니다.
▲ 터보 엔진 덕분에 다운사이징 트렌드가 탄력 받고 있습니다.

최근 출시하는 자동차 모델은 대부분 엔진 라인업에 터보 모델 하나 정도는 꼭 넣습니다. 이유는 크게 두 가지. 첫번째, 운전자 입장에서는 일반 모델보다 스포티한 주행감을 느낄 수 있어 드라이브 만족도를 높일 수 있습니다. 더불어 뛰어난 연비와 저렴한 자동차세 덕분에 차량 유지비도 아낄 수 있죠. 두번째, 제조사 입장에서는 나날이 엄격해지는 환경 규제에 대응할 수 있는 좋은 방법입니다. 요새는 기름을 덜 먹으면서도 강한 힘을 발휘하는 자동차에 대한 요구가 늘면서, 터보 엔진을 이용해 배기량을 낮추는 추세인데, 이를 '다운사이징'이라고 합니다.

터보 엔진이 자연흡기 엔진보다 좋을까?


▲ 터보 엔진이 자연흡기 엔진보다 좋은 걸까요?
▲ 터보 엔진이 자연흡기 엔진보다 좋은 걸까요?

그렇다면, 터보 엔진이 일반 자연흡기 엔진보다 무조건 좋다고 볼 수 있을까요? 지금도 여전히 이와 관련한 갑론을박이 이어지고 있습니다. 사실 정답은 없다고 보는 게 맞겠죠. 하지만, ‘터보인가, 자연흡기인가’ 문제는 자동차 구매 단계에서 가장 흔히 접하는 고민이기 때문에 소비자 입장에서는 한 번쯤 여러 측면으로 생각해볼 만한 주제이기도 합니다.

자동차 가격은 터보 엔진이 더 비싸다


▲ 자동차 가격은 터보 엔진이 자연흡기 엔진보다 높습니다.
▲ 자동차 가격은 터보 엔진이 자연흡기 엔진보다 높습니다.

첫 번째, 차량 가격 측면입니다. 일단 같은 배기량이라면 터보 엔진이 더 비쌉니다. 아반떼 스마트스트림 가솔린 1.6 모델과 가솔린 1.6 터보 스포츠 모델을 비교했을 때, 최고 사양 기준으로 터보 엔진 모델이 200만원 이상 비쌉니다. 터보 엔진은 왜 비쌀까요? 앞서 설명한 것처럼 터보 엔진은 배기가스를 그대로 배출하지 않고 터빈을 돌리는 데 씁니다. 터보차저(Turbocharger)가 바로 이 역할을 수행하죠. 더불어 압축공기 온도가 높아 효율이 떨어지는 것을 예방하는 인터쿨러(Inter cooler)도 필요합니다. 또한, 터보 엔진은 엄청난 고열을 버티기 위해 비싼 소재가 필요하고, 제조 공정 중 가공정밀도 수준이 훨씬 높습니다. 이 추가 부품과 기술력이 비싼 가격의 이유입니다.

유지비는 연비, 세금, 정비에 따라 다르다


▲ 유지비 측면에서 연비와 세금은 터보 엔진, 정비는 자연흡기 엔진이 유리합니다.
▲ 유지비 측면에서 연비와 세금은 터보 엔진, 정비는 자연흡기 엔진이 유리합니다.

두 번째, 유지비 측면입니다. 터보 엔진은 자연흡기 엔진보다 유지비가 더 나올 수도, 덜 나올 수도 있습니다. 이게 무슨 말인지 헷갈리겠지만, 연비, 세금, 정비 등 다양한 상황에 따라 터보 엔진이 유리하기도, 불리하기도 합니다.

연비는 터보 엔진이 상대적으로 유리합니다. 터보 엔진은 같은 배기량의 자연흡기 엔진보다 연소 과정이 많아 연비가 안 좋지만, 비슷한 출력의 자연흡기 엔진과 비교하면 연비가 더 좋습니다. 성능이 같다면, 터보 엔진이 연비에 더 유리하다는 거죠. 낮은 RPM에서부터 높은 토크가 발생하는 터보 엔진 특성 때문에 자연흡기 엔진보다 상대적으로 적은 연료를 사용하기 때문입니다.

세금 역시 터보 엔진이 유리합니다. 1.6L 터보 엔진이 2.0L 자연흡기 엔진보다 출력이 더 좋지만, 세금은 덜 낼 수 있는 거죠. 실제로 쏘나타 2.0 가솔린 모델과 1.6 터보 모델의 자동차세를 비교하면, 터보 모델이 약 44% 저렴합니다. 국내 자동차세 책정 기준은 배기량에 따라 정해집니다. 1,601리터부터 비영업용을 기준으로 교육세 30%를 포함해서 cc당 260원을 부과합니다. 반면, 1,001cc 이상 1,600cc 이하는 비영업용 기준으로 교육세 30% 포함 cc당 182원을 부과하죠.

정비는 터보 엔진이 불리합니다. 터보 엔진은 추가적으로 여러 부품을 장착해 엔진 구조가 복잡합니다. 때문에 정비할 때도 자연흡기 엔진보다 기술이 더 많이 요구되죠. 엔진오일을 비롯한 부품 교체 주기도 짧습니다. 특히 높은 열효율이 필요한 터보 엔진 특성상 내구성 문제는 숙명과도 같습니다. 높은 열이 부품에 부하를 줄 수 있고, 열을 처리하는 과정에서도 여러 문제가 발생할 수 있죠. 자연흡기 엔진은 흡기 온도가 지나치게 치솟는 일이 없기 때문에 고속 영역에서 엔진이 퍼지는 일이 드뭅니다.

성능은 추구하는 성향에 따라 다르다


▲ 현대자동차 카파 1.0 터보 직분사(T-GDI) 엔진입니다.
▲ 현대자동차 카파 1.0 터보 직분사(T-GDI) 엔진입니다.

터보를 장착한 엔진은 같은 배기량의 자연흡기 엔진보다 더 높은 출력을 낼 수 있습니다. 또한, 낮은 RPM에서의 높은 토크 역시 터보 엔진의 장점이죠. 배기량을 낮춰도 같은 배기량의 자연흡기 엔진보다 더욱 높은 출력과 토크를 얻을 수 있어 다운사이징 추세를 이끌었죠. 적은 배기량으로도 높은 출력과 토크를 원한다면 터보 엔진을 선택하는 게 맞습니다.

하지만, 단점도 있습니다. 반응성이 떨어진다는 문제죠. 이는 부스트 역치(boost threshold) 때문입니다. 터보차저가 힘을 얻으려면 엔진이 어느 정도 회전수까지 도달해야 합니다. 배출가스 양이 충분하지 않으면 멈춰 있는 터빈을 돌리기 어렵기 때문이죠. 운전자가 가속페달을 밟은 후 터보차저가 작동할 때까지 생기는 이 딜레이를 터보 래그(turbo-lag)라고 합니다. 게임할 때 갑자기 멈추면 흔히 “랙 걸렸다”고 표현하는데, 지연되는 현상을 이렇게 표현합니다.

반면, 자연흡기 엔진은 다른 장치 도움 없이 외부 공기를 그대로 흡입해 엔진을 움직입니다. 덕분에 가속페달을 밟았을 때 반응이 빠르다는 장점이 있죠. 또한, 흡기 온도가 지나치게 높아지지 않아 고속으로 달릴 때 터보 엔진보다 더 안정적입니다. 즉, 안정적인 주행을 우선시한다면 자연흡기 엔진을 선택하는 게 맞습니다.

터보 엔진과 자연흡기 엔진의 장점만 얻을 순 없을까?


▲ 1.6L 터보 직분사 엔진은 트윈 스크롤 방식을 사용합니다.
▲ 1.6L 터보 직분사 엔진은 트윈 스크롤 방식을 사용합니다.

터보 엔진과 자연흡기 엔진의 장점만 따서 만든 궁극의 내연기관 엔진은 존재하지 않습니다. 본인의 취향이나 성향에 따라 선택해야 하는 거죠. 하지만, 전세계적인 다운사이징 추세에 따라 터보 엔진 수요는 계속 늘고 있고, 제조사의 움직임은 터보 엔진의 단점을 줄이는 방향이 힘을 얻고 있습니다. 예컨대, 터빈에 모터를 장착해 배기가스가 충분해지기까지 기다리는 시간을 줄여 터보 래그를 없애는 방식이죠.

그래도 여전히 터보 엔진의 단점을 줄이려는 제조사의 노력은 계속되고 있습니다. 아반떼 스포츠, 벨로스터, i30 등 현대자동차 준중형 고성능 모델에 주로 쓰이는 1.6L 터보 직분사 엔진을 살펴보죠. 최고출력은 204마력, 1500~4500rpm에서 꾸준히 발휘하는 최대토크는 27.0kgf·m입니다. 뛰어난 출력과 토크를 차치하고라도 이 터보 엔진이 의미가 있는 건 트윈 스크롤 방식 때문입니다. 터보 래그를 최소화해 자연흡기 엔진에 가까운 응답성을 얻기 위한 기술입니다.

일반적으로 터보 엔진은 실린더 4개에서 나오는 배기가스가 하나의 매니폴드(여러 개의 가스통을 나란히 연결시키는 기기)로 모여 터보차저 터빈에 유입됩니다. 이때 각 실린더에서 나오는 배기가스 간섭으로 배기 에너지 손실이 발생하고, 터빈 속도가 줄어듭니다. 트윈 스크롤은 실린더 2개당 스크롤 1개가 별도로 연결됩니다. 자연히 점화 순서에 따른 배기가스 간섭이 줄어 싱글 스크롤 방식보다 터보 래그를 줄일 수 있죠.

당신의 선택은?


▲ 터보 엔진과 자연흡기 엔진 중 여러분은 어떤 엔진이 더 끌리나요?
▲ 터보 엔진과 자연흡기 엔진 중 여러분은 어떤 엔진이 더 끌리나요?

지금까지 터보 엔진이 자연흡기 엔진과 비교해 어떤 장단점이 있는지 살펴봤습니다. 여러분은 어떤 엔진 손을 들어주고 싶나요? 통통 튀고 활력이 넘치는 당당한 20대 젊은이 같은 매력의 터보 엔진인가요? 아니면 차분하고 클래식한 중년 신사 같은 매력의 자연흡기 엔진인가요? 과연 여러분의 선택은?

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