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[자동차 상식] 당신의 엔진은 어떻게 생겼습니까? 직렬 방식과 V형 방식이 대부분… W형 및 로터리 방식과 같은 변종도 있어
입력시간 : 2015-06-03 오후 1:57:08
100년이 넘는 자동차 역사 속에서 크게 달라지지 않은 부분이라면 엔진을 꼽을 수 있다. 출력과 효율이 높아졌지만 기본적으로 흡입-압축-폭발-배기 4사이클 구조의 내연기관 개념의 범위를 넘어서지 않기 때문이다. 대신 배기량이 높아짐에 따라 엔진의 형태를 어떻게 구성할 것인지에 대한 연구가 진행돼왔다.

직렬 엔진




경차부터 소형차, 중형차까지 가장 보편적으로 이용되고 있는 엔진의 방식이다. 엔진의 형태가 일자로 길게 나열됐기 때문에 직렬 엔진이라고 부르고 있다. 엔진의 기본 형태이자 가장 전통적인 방식이기도 하다.

직렬 엔진은 각 부품들이 일관된 방향으로 배치되어 있다. 그만큼 다른 방식 대비 설계가 단순하며, 노하우도 높기 때문에 제조 비용도 적게 드는 장점이 있다. 하지만 6기통 이상은 엔진 길이가 지나치게 길어져 엔진룸의 공간을 불필요하게 차지하기도 한다.

직렬 3기통 엔진은 경차 등에 주로 쓰인다. 4기통 엔진은 우리에게 가장 친숙한 엔진이다. 1.0~2.5리터급에 이르기까지 가장 폭넓게 쓰인다. 직렬 6기통 엔진의 경우 엔진의 회전질감이 뛰어나고 부드러워 BMW가 주력으로 사용해왔다. BMW는 6기통 엔진을 세로형태로 장착한다. 한국GM의 전신인 GM대우는 6기통 엔진을 가로형태로 얹었다. 무엇보다 국내 연구진이 독자 개발한 것으로 유명하다. 각각의 실린더 간격을 6mm까지 좁히면서 내구성을 확보한 것이 기술의 핵심이었다.

볼보의 경우 4기통과 6기통의 중간인 직렬 5기통 엔진을 사용하기도 한다. 과거에는 직렬 8기통 엔진을 사용하는 모델도 있었지만 현재는 존재하지 않는다.


V형 엔진




직렬 엔진 2개가 ‘V’자 형태로 연결된 형태다. 직렬 엔진보다 폭은 넓어지지만 길이는 짧아지기 때문에 엔진 배기량을 높이기 유용하다. 엔진의 무게중심이 직렬 엔진보다 낮기 때문에 운동성능 측면에서도 이점을 발휘한다. 6기통 이상의 차량은 대부분 V형 엔진을 사용한다. 직렬 방식 엔진과 더불어 가장 보편적으로 사용되고 있는 엔진이기도 하다. 기통수에 따른 배기음의 차이가 분명하게 나타나는 특성도 갖는다.

흔히 볼 수 있는 ‘V6’ 배지는 엔진 실린더가 V자를 그리고 있으며, 6기통 사양임을 뜻한다. 일반적으로 V6 엔진은 3.0~3.8리터 배기량을 갖고 있으며, 4.0리터 이상일 경우 8기통인 V8 엔진을 사용한다. 고성능 스포츠카는 V10, V12 엔진을 사용하며, 1930년대에는 자동차용 V16 엔진도 존재했다.


수평대향 엔진




V형 엔진을 최대한 넓혀 결국 수평으로 눕힌 형태다. 엔진이 누워있기 때문에 피스톤 운동이 상하가 아닌 좌우로 움직인다는 특징이 있다. 피스톤이 움직이는 모습이 마치 권투선수가 두 주먹을 움직이는 것은 연상시킨다고 해서 박서(Boxer) 엔진이라고 부르기도 한다. 일반 엔진과 다른 독특한 배기음이 특징이다.

엔진이 바닥을 향해 평평하게 누워있기 때문에 무게중심을 낮출 수 있는 장점을 갖는다. 그만큼 차량이 낮게 깔리며 코너를 돌아나갈 수 있어 운동성능을 향상시킬 수 있다. 하지만 초창기에는 피스톤이 누워있는 상태로 좌우로 움직이기 때문에 편마모에 취약한 문제가 있었다. 엔진룸 구조가 복잡하기 때문에 정비성도 좋지 못한 편이다.

현재 수평대향 엔진을 사용하고 있는 제조사는 포르쉐와 스바루를 대표적으로 꼽을 수 있다. 포르쉐는 수평대향 6기통을, 스바루는 4기통 엔진을 사용하고 있다. 과거 페라리는 12기통 엔진을 수평대향 형식으로 제작하기도 했다. 수평대향 엔진은 BMW와 혼다 바이크에서도 활용되고 있다.

변종 엔진들 : VR, W, 로터리 엔진 등등




V형 엔진은 직렬 엔진과 비교해 길이를 줄일 수 있지만 폭이 넓어진다는 단점이 있다. 수평대향 엔진이 V형 엔진을 넓게 폈다면 VR 엔진은 반대로 직렬 엔진과 비슷한 수준으로 좁힌 엔진이다. 일반적인 V형 엔진의 실린더간 각도가 60도에서 넓게는 120도 미만의 범위를 갖는다면 VR 엔진은 15도 전후의 매우 협소한 각도를 갖는다. 외형 모습은 사실상 직렬 엔진에 가까울 정도다.



VR 엔진 2개를 연결시키면 W형 엔진으로 변화한다. 외형상 일반 V형 엔진과 크게 다르지 않지만 구조적으로 V형 엔진 2개가 결합됐기 때문에 W형 엔진이라고 지칭하고 있다. 다기통 엔진 2개가 결합된 만큼 W형 엔진은 8기통부터 시작해 12기통과 16기통까지 존재하고 있다. W12 엔진을 사용하는 대표적인 브랜드는 벤틀리가 있으며, W16 엔진은 부가티가 사용하고 있다.



일반적인 상식을 뒤집는 엔진도 존재했다. 1959년 독일 반켈에 의해 발명된 엔진은 피스톤 대신 3각형 모양의 로터를 사용한다는 점이 특징이다. 로터가 회전함과 동시에 내부 공간에서 흡입 압축 폭발 배기가 동시에 진행된다. 로터 자체가 엔진 축의 역할을 하기 때문에 매우 부드럽고 고회전 영역 상승의 대응력도 강하다는 점이 특징이다. 하지만 낮은 연비를 비롯해 내구성과 정비성 등이 취약하다는 문제도 극복해야 할 과제였다. 현재 로터리 엔진은 2012년 마쯔다가 RX-8을 단종시키면서 명맥이 끊긴 상태다.

이외에 직렬 엔진을 ‘II’자로 연결시킨 U형 엔진과 수평대향 엔진 2개를 포개놓은 H형 엔진도 존재했었지만 현재는 사용되고 있지 않고 있다.

오토뷰 | 뉴스팀 (news@autoview.co.kr)
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Torque 님 (rock)
맨 위에 분해된 엔진 사진은 벤츠 SLS 엔진이네요. ㅋ
2015-06-04 오후 08:01   | 신고
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