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기통으로 살펴보는 현대자동차 엔진 이야기

작성일 2020.08.24
▲ 엔진의 형태를 기통의 수로 구분합니다.
▲ 엔진의 형태를 기통의 수로 구분합니다.

차량 '제원표(차량의 무게, 성능, 출력 등을 나타내는 수치)'를 살펴보면 4기통, 6기통 등으로 엔진 형태를 설명하는 것을 볼 수 있습니다. 옛날 차량 중에는 후면에 V6, V8 등의 엠블럼을 달고 다니는 차들도 있었죠? 무심코 넘겼지만 이것이 바로 '기통'을 의미하는 것이었죠.
‘왜 기통 수를 나누는 거죠?’, ‘엔진 기통은 무조건 많은 게 최고 아닌가요?’ 등의 물음표를 던지신다면 오늘 내용을 꼼꼼히 읽어보세요. 궁금증을 풀 수 있으니까요!

'기통'이 뭔가요?


▲ 엔진 연소실(실린더)의 상황에 따라 '기통'의 수가 결정됩니다.
▲ 엔진 연소실(실린더)의 상황에 따라 '기통'의 수가 결정됩니다.

대부분의 자동차 엔진은 피스톤이 왕복 운동을 하며 만들어내는 힘을 회전 운동으로 바꾸는 방식으로 움직입니다. 피스톤이 왕복하며 힘을 만들어내는 공간을 ‘연소실(실린더)’이라고 하는데, 이 ‘실린더의 개수’를 다른 말로 표현하면 ‘기통’이 되는 것이죠. 즉, 각 엔진은 연소실 개수에 따라 4기통, 6기통 등의 이름으로 불리게 됩니다.

현재 양산되는 대부분의 자동차는 모두 4, 6, 8기통 등 다기통 엔진을 갖고 있지만, 최초의 자동차는 연소실이 하나, 즉 단기통이었습니다. 1-2개의 연소실을 가진 단기통 혹은 2기통 엔진은 자동차에서는 더 이상 찾아볼 수 없지만 독특한 진동과 토크감 때문에 일부에서는 아직도 사용되고 있습니다. 그리고 털털거리는 작동음이 매력인 경운기 역시 디젤 단기통이라는 흔치 않은 방식의 엔진을 사용하고 있죠.

그렇다면, 왜 기통을 나누는 걸까요? 자동차의 엔진으로 쓰기에 1개의 연소실이 갖는 배기량에는 한계가 있습니다. 중형차에 흔히 적용되는 2000cc 배기량을 1개의 단기통 엔진으로 만들기 위해서는 엄청난 규모의 연소실을 갖춰야 함과 동시에 이를 구성하는 각종 부품도 엄청나게 커지게 되죠. 그렇게 되면 엔진 효율이 떨어지는 것은 물론 거대한 연소실에서 생겨나는 폭발력도 크기 때문에 엔진의 내구성도 더욱 좋아져야 합니다. 아울러 발생하는 진동과 소음은 운전자가 감당하기 힘든 수준이 되고 맙니다. 그런 엔진을 차에 실을 수는 없기 때문에 배기량을 여러 개의 기통으로 나눠 각 연소실의 부피를 줄이는 것이죠.

일반적으로 기통이 많아질수록 기통당 배기량은 작아져 엔진의 진동도 줄어들고 더 부드러운 느낌을 전달하게 됩니다. 하지만 기통 수가 많아질수록 부품이 많아지고 무게와 연비, 제조비용도 늘어나게 된다는 단점도 있죠. 따라서 제조사는 효율과 성능, 비용 등 여러 부분을 고려해 각 차종에 알맞은 엔진을 탑재하게 됩니다.

소형차부터 대형차까지 다양한 모델 라인업을 갖춘 현대자동차 역시 각 차종에 맞는 다양한 기통의 엔진 라인업을 갖추고 있습니다. 현대자동차에 탑재된 엔진은 기통 별로 어떤 특징을 갖고 있는지 함께 살펴볼까요?

가장 컴팩트하고 경제적인 3기통


▲ 3기통 엔진의 모습입니다.
▲ 3기통 엔진의 모습입니다.

자동차에서 본격적으로 사용되는 가장 적은 기통 수는 3기통입니다. 기통이 적은 만큼 저배기량 엔진에 사용되는데, 한 번에 적은 연료를 연소시킬 뿐 아니라 엔진 무게와 부피도 줄어들어 배출가스는 줄이고 연비는 높이는 등 환경과 효율 측면에서 장점이 큰 엔진이죠. 이런 장점 때문에 세계적으로 많은 소형차들이 3기통 엔진이 들어 있는 차량을 이용하고 있습니다.

▲ 유럽에서 인기가 많은 'i10'은 3기통 엔진을 탑재한 모델입니다.
▲ 유럽에서 인기가 많은 'i10'은 3기통 엔진을 탑재한 모델입니다.

국내에서 만나볼 수는 없지만 현대자동차는 3기통 1.0L '카파 엔진'을 라인업에 두고 있습니다. 유럽 등지에서 판매되고 있는 'i10'에 이 엔진이 탑재되어 있죠. '카파 엔진'은 기본적으로 4기통 레이아웃을 바탕으로 하지만 이를 3기통 형식의 엔진으로 변형해 사용하고 있습니다. 'i10'에 탑재된 3기통 1.0L '카파 엔진'은 67마력과 96.2Nm의 최대토크를 발휘해 부족함 없는 성능을 발휘합니다.

가장 대중적이고 보편적인 4기통


▲ 엔진계의 스테디셀러, 4기통 엔진을 탑재한 '아반떼'입니다.
▲ 엔진계의 스테디셀러, 4기통 엔진을 탑재한 '아반떼'입니다.

4기통 엔진은 세계적으로 소형차부터 대형차, 그리고 소형 상용차까지 다양한 차종에 걸쳐 탑재되는 엔진입니다. 모터사이클 등에서는 V형 구성을 볼 수도 있고, 일부 제조사에서는 수평대향 방식(실린더가 좌우로 배치되어 있는 방식)의 엔진을 제작하기도 하지만 대부분 자동차는 연소실이 1열로 늘어선 직렬 4기통 방식을 채용하고 있습니다. 2-3기통 엔진보다 상대적으로 진동과 소음이 적고 6-8기통 엔진에 비해서는 크기가 작고 연비 효율이 좋아 여러 면에서 가장 균형 잡힌 형태의 엔진이기 때문에 가장 많이 쓰이고 있는 형태이기도 합니다.

꾸준한 개발의 결과로 많은 제조사가 성능과 효율을 높이는 다양한 신기술을 적용한 4기통 엔진을 계속 선보이고 있습니다. 특히 현대자동차가 2018년 선보였던 '더 뉴 아반떼'에 탑재된 스마트스트림 G1.6 엔진은 엔진의 효율을 한 차원 끌어올렸다는 평가를 받았죠. 듀얼 포트 연료분사 시스템, 고점화 에너지 EGR을 적용해 효율을 높여 경차 수준의 연비인 15.2km/L를 자랑하며 도심 주행에 필요한 경쾌한 성능과 경제성을 필요로 하는 준중형차에 어울리는 경제적인 4기통 엔진을 탑재했다는 평을 얻었습니다.

2019년에는 '더 뉴 그랜저' 출시와 함께 새로운 '스마트스트림 G2.5' 엔진을 선보였습니다. '직접분사식(GDI : Gasoline Direct Injection)'과 '다중분사식(MPI : Multi Point Injection)'을 조합한 듀얼 분사 시스템과 통합 열관리 시스템을 적용해 연료효율 40%를 달성하는 등 연비와 성능을 획기적으로 높인 엔진이죠. 새로운 기술을 적용한 덕분에 기존 '2.4 GDI' 엔진과 비교해 마력과 토크를 향상시킴과 동시에 11.9km/L라는 기존 대비 6.3% 개선된 연비까지 달성했습니다.

▲ '스마트스트림 G1.6 T-GDI' 엔진은 한 단계 성장을 이루어낸 것으로 평가받고 있습니다.
▲ '스마트스트림 G1.6 T-GDI' 엔진은 한 단계 성장을 이루어낸 것으로 평가받고 있습니다.

그리고 2019년 7월 발표와 함께 '쏘나타 센슈어스'에 탑재된 '스마트스트림 G1.6 T-GDI' 엔진은 최근 출시된 4기통 엔진 중에서도 뛰어난 성능과 연비를 자랑합니다. 세계 최초로 밸브가 열려 있는 시간을 엔진 상태에 따라 최적으로 조절하는 기술인 'CVVD(Continuously Variable Valve Duration, 가변 밸브 듀레이션)'를 적용해 성능을 크게 끌어올렸죠. 이 기술을 통해 성능과 연비를 각각 4%, 5% 이상 향상시켰고 배출가스는 12% 이상 줄이게 됐습니다.

이 외에도 '스마트스트림 G1.6 T-GDI' 엔진은 저압 배기가스 재순환, 통합 열관리 시스템, 연료 분사 압력 조정, 마찰 저감 엔진 무빙 시스템 등 각종 신기술을 적용하여 기존 2.5L 엔진 수준에 근접한 180마력, 27kg.m의 최대토크를 발휘하면서도 13.8km/L(17인치 타이어 기준)의 뛰어난 연비를 보여줍니다.
그동안 주행성능과 연비를 동시에 이룩하는 일이란 무척 어려운 일이었습니다. 하지만 기술의 발전으로 이제는 성능과 연비의 밸런스를 높은 수준으로 맞춘 4기통을 중심으로 한 엔진들이 속속들이 등장하고 있습니다.

부드러운 엔진 필링과 힘, 6기통


▲ 흔히 V6라고 불리는 6기통 엔진입니다.
▲ 흔히 V6라고 불리는 6기통 엔진입니다.

90년대 고급 승용차 뒷부분에 금색으로 도금돼 자랑하듯 붙어있던 V6 레터링을 기억하는 분들 계실까요? 예전부터 지금까지 6기통 엔진은 대형차와 스포츠카 등에 두루 쓰이며 고급차의 상징처럼 여겨지고 있습니다. V6라고 표기된 차들을 흔히 볼 수 있듯 6기통 엔진은 대부분 연소실을 V자로 배치한 V형 엔진이 많습니다. 기통 수에 비해 중형차에도 탑재되기도 할 정도로 작게 만들 수 있다는 것이 장점이죠.

▲ '그랜저'는 6기통 엔진을 탑재한 대표적인 차종입니다.
▲ '그랜저'는 6기통 엔진을 탑재한 대표적인 차종입니다.

89년 이후 꾸준히 6기통 엔진 라인업을 꾸려왔던 '그랜저'는 현재 '람다 3.3L V6 GDI' 엔진을 탑재하고 있습니다. 290마력과 35kg.m의 최대토크 성능에 부드러움과 정숙함을 더한 엔진 특성은 오너들에게 높은 만족도를 선사하며 플래그십에 걸맞은 엔진이라는 평가를 받고 있습니다.

▲ 직렬 6기통 엔진도 꾸준히 개발 및 생산되고 있습니다.
▲ 직렬 6기통 엔진도 꾸준히 개발 및 생산되고 있습니다.

하지만 일반적인 4기통 엔진처럼 연소실을 일렬로 배치한 직렬 6기통 엔진도 각 제조사에서 꾸준히 생산, 개발되고 있습니다. V형 엔진과 구별되는 특유의 부드러운 회전 질감이 고급스러운 데다 제작하기 용이하다는 장점이 있기 때문이죠.
현대자동차에서 개발한 국내 최초의 직렬 6기통 디젤 엔진, ‘스마트스트림 D3.0’ 엔진도 이를 증명하는 엔진 중 하나입니다. 최근 새로이 개발되는 6기통 엔진 중에는 직렬 방식을 차용한 경우를 자주 찾아볼 수 있습니다. 기존 직렬 4기통 엔진에 옆으로 2개의 연소실을 더하여 제작합니다. 최근 각 제조사에서는 기존 V형 6기통을 대체하는 직렬 6기통 엔진을 새로 개발하는 흐름을 보이고 있습니다.

힘과 여유의 상징, 8기통


▲ 8기통 엔진은 최고급 자동차의 전유물로 여겨지고 있습니다.
▲ 8기통 엔진은 최고급 자동차의 전유물로 여겨지고 있습니다.

지금까지 살펴본 엔진들은 대중 브랜드에서도 흔히 찾아볼 수 있지만 8기통 엔진의 경우 본격적인 럭셔리카 혹은 최고급 스포츠카의 전유물로 여겨지고 있습니다.

6기통 엔진의 경우 일렬로 배치하는 경우도 있지만 8기통부터는 일렬로 배치하면 엔진의 길이가 너무 길어져 차체에 들어가기 어려워지기 때문에 부피를 줄이기 위해 필연적으로 V형 배치를 하게 됩니다. 크기를 줄이기 위한 고민의 결과로 일부 제조사의 경우 V형 4기통 엔진 2개를 옆으로 붙인 W형 8기통 엔진이나 수평대향 8기통 엔진 등 독특한 구성의 엔진을 선보였던 적도 있죠. 8기통 엔진은 각 실린더가 적정 수준의 힘을 내기 위해 보통 4000cc 이상의 배기량을 가지고 있는데, 배기량에 어울리는 큰 힘을 필요로 하는 대형차나 스포츠카와 같은 고성능차에 주로 탑재되고 있습니다.

현대자동차의 8기통 엔진인 타우 5.0L V8 GDI 엔진은 425마력과 53.0kg.m의 최대토크를 발휘합니다. 강력한 힘과 부드러운 회전 질감, 정숙성까지 모두 갖췄다는 평가를 받으며 전문가와 소비자들로부터 좋은 평가를 받고 있기도 합니다.

▲ 자동차의 심장으로 여겨지는 엔진의 종류는 생각보다 다양합니다.
▲ 자동차의 심장으로 여겨지는 엔진의 종류는 생각보다 다양합니다.

지금까지 현대자동차의 다양한 엔진들을 살펴봤습니다. 정리해보자면, 대체로 작은 차체의 앞바퀴굴림 차종에는 3, 4기통 엔진이 주로 쓰이고 있습니다. 엔진 구조가 단순하고 부품도 적기 때문에 제작 단가가 낮아 경제적인 차에 어울리는 엔진이라 할 수 있죠. 뛰어난 성능을 발휘하는 스포츠 세단이나 중, 대형 세단에는 V6 엔진을 탑재하는 경우가 많습니다. 다기통으로 뛰어난 성능을 내면서 엔진 사이즈를 줄여 그 여유를 실내공간에 할애할 수 있죠. V8 엔진은 큰 배기량을 기반으로 높은 출력을 내면서도 부드럽고 조용한 특성을 지녀 고성능 럭셔리카나 스포츠카에 주로 쓰이고 있습니다.

어떠셨나요? 이젠 기통에 대한 이야기가 나오면 먼저 설명할 수 있을 정도로 잘 알게 되셨나요? 3기통부터 8기통까지 꾸준한 발전을 거치며 발전하는 차량의 엔진! 앞으로도 현대차는 소비자들의 다양한 엔진 선택지를 준비하기 위해 최선을 다할 것입니다.

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