[M 오토데일리 이상원기자] 현대자동차가 흡기밸브가 열려있는 시간(듀레이션)을 자유롭게 조정해 성능과 연료소비효율, 배출가스 저감을 동시에 개선할 수 있는 CVVD(Continuously Variable Valve Duration, 가변 밸브 듀레이션) 기술을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 그동안 유럽이나 미국의 앞선 자동차업체들이 수 차례 시도해 왔지만 아직도 성공하지 못한 기술로 알려져 있다.

말 그대로 현대차가 그 어려운 기술을 구현해 낸 셈인데, 이 기술이 앞으로 나올 현대.기아차에 적용된다면 적어도 가솔린 엔진부문에서는 일본 토요타나 독일 메르세데스 벤츠, BMW 등을 앞지를 수 있다는 얘기다.

이 엔진은 강력한 파워나 탁월한 연비만을 위한 기술이 아니라 파워와 연료효율성을 동시에 달성, 범용차량에서는 우위를 점할 수 있을 전망이다.

CVVD(Continuously Variable Valve Duration, 가변 밸브 듀레이션) 기술은 대체 어떤 기술인가?

가솔린 엔진의 행정과정에서 가장 큰 문제는 밸브가 열려 있는 시간(듀레이션)이 고정돼 있다는 점이다.

밸브를 빨리 열면 빨리 닫히고, 늦게 열면 늦게 닫힐 수밖에 없다. 때문에 밸브를 빨리 열어도 늦게 닫히게 하는 등의 밸브 개폐시간을 자유롭게 조절할 수가 없었다.

이 같은 밸브 타이밍을 자유롭게 조절하려는 시도는 지난 133년의 엔진 개발 역사에서 여러 번 있었으나 지금까지는 그 누구도 성공하지 못했다.

그만큼 신뢰성 있는 기술을 구현하기가 어렵기 때문이다.

이 기술을 현대차 연구팀이 지난 2017년 3월 마침내 구현해 냈으며, 이후 스마트스트림 G1.6 T-GDi 엔진에 적용돼 2년간의 테스트 및 신뢰성 검증을 거친 결과 완벽한 기술력을 인정받았다.

CVVD는 밸브가 열려 있는 시간을 엔진의 작동 상태에 따라 효율적으로 변화시켜주는 기술로, 다양한 운전 조건에 맞춰 흡기밸브가 열려 있는 시간을 최적화해 실린더로 유입되는 공기량을 제어할 수 있다.

앞서 나온 CVVT(Continuously Variable Valve Timing)나 CVVL(Continuously Variable Valve Lift) 같은 가변 밸브 기술은 밸브가 열리는 시점이나 양만 정할 수 있기 때문에 CVVD보다는 한 차원 낮은 기술이다.

이 기술 적용으로 엔진 출력은 기존대비 4%, 연료효율성은 5%가 향상됐으며, 배출가스는 12%까지 줄었다.

수치상 그리 높지 않아 보이지만 최적화된 상태의 엔진 효율성을 이 만큼 높인 것은 그야말로 획기적인 일로 받아들여진다.

현대차의 CVVD 기술은 스마트스트림 G1.6 T-GDi 엔진에 적용됐다. 이 새로운 스마트스트림 엔진은 CVVD 기술 외에 저압 배기가스재순환 시스템(LP-EGR)이 국내 최초로 적용, 연비를 더 높여주는 역할을 한다.

또, 기존 터보엔진의 연료분사 압력인 250bar를 넘어서는 350bar의 더욱 강력해진 직분사 시스템과 엔진의 온도를 신속하게 상승 혹은 냉각시켜주는 통합 열관리 시스템(ITMS)도 적용, 엔진의 안정성도 확보했다.

간혹 고압의 터보 직분사는 실린더 벽이나 헤드를 손상시키는 경우가 있기 때문에 안정성이 매우 중요하다.

이 기술은 오는 8월 께 출시가 예정된 신형 쏘나타 터보에 장착되는 스마트스트림 G1.6 T-GDi 엔진에 최초로 장착된다. 때문에 신형 쏘타나 터보의 제원은 경쟁차종을 압도하는 놀랄만한 제원을 보여줄 것으로 예상된다.

특히, 8세대 쏘나타 터보에는 기존 7세대 LF쏘나타 터보의 7단 DCT 대신 8단 자동변속기가 조합, 최고의 성능을 발휘할 전망이다.

현대차 연구팀은 여러 가지 측면을 고려, 신형 쏘나타 터보의 최고출력은 기존 1.6 T-GDi와 같은 180마력과 같은 수준으로 세팅했다.

하지만 실용영역대의 출력이 전반적으로 크게 상승, 실질적인 출력향상과 가속 성능 향상을 가져 왔다는 게 현대차 개발팀의 설명이다.

새로운 파워트레인 조합은 쏘나타 터보 적용 이후 기아차의 신형 K5터보, 그리고 신형 쏘렌토, 싼타페 등에 순차적으로 적용될 예정이며 향후에는 CVVD 기술이 적용된 고성능 버전 엔진도 출시될 예정이다.

이 외에 1.0이나 1.2엔진에도 이 기술이 적용될 예정이며 CVVD 엔진을 기반으로 한 하이브리드 모델과 48V 마일드 하이브리드 시스템과 조합되는 CVVD 엔진도 등장할 예정이다.

최근 화석연료 엔진 대신 수소차나 전기차 등 친환경 파워트레인으로 패러다임이 바뀌고 있지만 여전히 전 세계 자동차의 98%는 내연기관의 힘으로 구동되고 있고 향후 30년 뒤에도 전체 자동차의 30~50%는 내연기관을 사용할 것으로 전망되고 있어 현대차는 CVVD 기술로 내연기관 분야에서 주도권을 확보해 나간다는 계획이다.