숨은 연비 1%, 정답은 고효율 자동차 부품에 있다.

최근 자동차에 대한 소비자의 인식과 기대수준이 높아지면서, 연비는 국내 자동차 업계가 풀어야 할 장기적인 과제로 계속해서 지목되어 왔다. 실제로 BMW, 폭스바겐, 도요타 등 글로벌 자동차 브랜드는 앞장서 연비 개선에 박차를 가하고 있다.

이 가운데 업계에서는 앞으로의 환경변화에 대응하기 위해서는 지속적인 연구개발(R&D) 외에 연비 절감을 위한 실질적인 방안을 모색해야 한다는 목소리가 높아지고 있다.

이에 클린디젤마케팅연구소는 애프터마켓에서 그 해답을 찾아봤다.

▲ STEP 1. 자동차의 옷과 신발을 가볍게 하라!

자동차 경량화는 연비와 직결되는 부분이다. 자동차의 무게가 높아질수록 연료 소비도 늘어나기 때문.이에 다수의 자동차 제조사들은 차체 경량화를 위해 알루미늄 소재를 선호하는 편이다. 최근에는 여기서 더 나아가 알루미늄 보다 더욱 가벼운 소재들도 등장하고 있다. 그 중 가장 대표적인 마그네슘의 무게는 기존 알루미늄의 2/3, 철의 1/5 수준으로, 가벼운 무게로 인해 최근 수요가 빠르게 늘고 있다.

마그네슘을 적용해 차체 무게를 줄인 대표적인 사례로는 르노삼성의 New SM7 Nova를 들 수 있다. New SM7 Nova는 뒷좌석 파워시트와 트렁크의 맞닿는 부분에 포스코와 공동 개발한 마그네슘 판재를 최초 적용했다. 이는 세계 최초로 차량 차체에 마그네슘 판재를 적용한 것으로, 기존 철강 소재 부품 3.6kg에서 2.2kg을 줄인 1.4kg의 부품으로 무려 61%의 경량화를 달성했다.

또한 차체에 사용할 수 있는 가장 가벼운 소재인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)도 업계가 주목하고 있는 핵심소재다. 이 신소재는 강철보다 50%, 알루미늄보다 30% 중량이 가벼운데다 인장강도는 철에 비해10배 정도 높아 미래형 경량화 소재로 떠오르고 있다. 그 동안은 높은 가격으로 인해 부분적으로 사용되었지만, 최근에는 적용범위가 점차 넓어지고 있는 추세다.

BMW가 지난달 새롭게 선보인 플러그인 하이브리드 차량 i8은 탄소섬유강화플라스틱을 사용, 공차 중량을 1,485kg까지 줄임으로써 차량 경량화를 통한 연비 상승을 꾀했다.

타이어의 회전저항을 줄이는 것도 연비를 높일 수 있는 방법이다.

일반적으로 타이어 회전저항을 10% 줄이면 약 1.74%의 연비 개선효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 최근에는 일반 타이어보다 다소 비싸지만 탁월한 연비 절감 효과를 자랑하는 친환경 타이어를 구입하는 소비자들도 늘고 있다. 친환경 타이어는 타이어의 접지면을 줄여 일반 타이어보다 회전저항을 낮춤으로써 같은 에너지로 더욱 멀리 나갈 수 있도록 개발된 제품이다.

이외에도 스틸 휠보다 가벼운 알루미늄 휠이나 마그네슘 휠을 사용함으로써 연비 향상에 도움을 줄 수 있다. 일반적으로 차량이 10% 가벼워지면 연비는 3.2%, 가속성능은 8.5%, 핸드조향능력은 19% 향상된다.

지난해 자동차 휠 전문 제조기업 핸즈코퍼레이션이 개발한 마그네슘 휠 MG0400은 국내 최초 애프터마켓용 마그네슘 휠로, 폭 9.0J, 18인치, 무게 8.5kg으로 완성차 OEM 알루미늄 휠 대비 평균 30~42% 중량 절감에 성공했다. 이 제품은 2014 서울오토살롱에서 최초로 소개된 바 있다.

▲ STEP 2. 엔진다운사이징, 산소센서, 점화플러그 등으로 엔진의 배기량은 낮추고

출력은 높이고, 연비를 개선하자!

구분

역할

내용

엔진

다운

사이징

배기량은 낮추면서 출력 효율성은 증대하는 기술

터보차저를 통해 엔진압력을 높임으로써 출력을 향상시킴

산소

센서

배기가스에 있는 산소량을 판단하는 산소센서는 연료량을 가감하고 엔진효율 및 배출가스를 제어

산소센서가 노후화되거나 손상된 경우 정확한 제어가 불가능해 엔진 출력이 감소하고, 연료 효율 저하

점화

플러그

연소실 내부에서 불꽃을 일으키고 이 불꽃으로 연료를 태워 엔진 출력을 생성

점화플러그에 카본이 쌓여 규정치를 초과하면 점화 불꽃이 약해지고, 완전 연소가 이뤄지지 않아 연료를 낭비하게 됨

최근 자동차 업계의 대표적인 고연비 기술은 바로 다운사이징이다. 다운사이징은 엔진의 배기량을 낮춤과 동시에 출력은 종전 배기량 수준 또는 그 이상으로 끌어올리는 기술로, 고도의 기술력을 필요로 한다. 다운사이징을 위한 기술로는 과급기 사용, 가솔린 직분사 등이 있지만 현재에는 터보방식이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 기존 방식보다 고효율◦친환경적인 다운사이징의 등장은 배기량과 출력은 비례한다는 인식을 불식시키는데 주효하게 작용했다.

르노삼성의 QM3는 엔진 다운사이징을 통해 친환경과 고연비 두 마리 토끼를 모두 잡는데 성공했다. 르노의 대표작품인 1.5dCi엔진을 장착해 리터당 16.5km라는 높은 연비를 실현하면서도, 배기가스 배출량은 현격히 낮춰 실속파 소비자들의 만족도가 높다.

엔진 다운사이징 외에 자동차 관리 습관도 연비에 많은 영향을 끼친다. 점화플러그에 카본이 쌓여 규정치를 초과하면 점화 불꽃이 약해지고, 완전 연소가 이뤄지지 않아 같은 힘을 내는데 더 많은 연료를 써야 한다. 때문에 주기적으로 점화플러그를 점검하고 필요 시 교체해야 한다. 산소센서도 노후화되거나 손상된 경우 정확한 제어가 불가능해 엔진 출력이 감소하고, 연료 효율이 저하될 수 있어 점화플러그와 함께 관리가 필요하다.

클린디젤마케팅연구소 관계자는 “2015년 자동차업계의 핵심화두로는 ▲고연비 ▲고출력 ▲저배기량을 꼽을 수 있다“며 “이 세가지는 자동차 업계가 장기적으로 풀어야 할 숙제인 만큼, 향후 연비를 개선할 수 있는 고효율 부품들에 대한 업계의 기대감은 더욱 높아질 것“이라고 말했다.