볼보 플래그십에 탑재된 '파워펄스'는 무슨 기술?

오토데일리 조회 2,503 등록일 2017.03.22

볼보의 플래그십 XC90, S90, V90에 탑재되는 D5엔진에는 터보랙을 완화시키는 '파워 펄스' 기술이 적용된다.

[오토데일리 이병주기자] 21일, 볼보코리아가 SUV XC90, 세단 S90의 뒤를 잇는 새로운 기함 V90 크로스컨트리를 국내 선보이며 90 클러스터의 대미를 장식했다.

2010년 미국 포드에서 중국 지리자동차 그룹으로 재편성된 볼보는 중·대형 모델 전용 플랫폼인 SPA를 개발했으며, 이를 통해 만들어진 SUV 플래그십 XC90, 세단 플래그십 S90, 웨건 플래그십 V90을 시장에 선보였다.

21일 출시된 볼보 크로스컨트리는 V90 웨건의 크로스컨트리 모델로 지상고가 높아졌을 뿐만 아니라 다양한 노면주파에 걸맞게 휠, 타이어, 서스펜션 등에 변화를 준 스페셜 모델이다.

볼보코리아가 21일 V90 웨건의 크로스컨트리 모델, '볼보 크로스컨트리'를 국내 최초로 선보였다.

파워트레인에는 XC90과 S90에 주력으로 사용되는 D5 디젤 엔진이 탑재된다.

볼보 D5 2.0리터 직렬4기통 트윈터보 디젤엔진은 최고출력 235마력, 최대토크 48.9kg.m를 발휘, 2리터 급임에도 타사 3리터 급 디젤엔진과 비슷한 파워를 자랑한다.

볼보 크로스컨트리의 경우 D5 엔진과 8단 자동변속기, 사륜구동 시스템의 도움으로 정지상태에서 100km/h 도달까지 단 7.6초가 소요되는 등, 차체 크기를 감안해볼때 2리터 급 디젤엔진으로는 상당한 성능을 발휘하는 것을 알 수 있다.

이는 보통 하나의 터보를 사용하는 타사 엔진과는 달리, 볼보는 두 개의 터보차저를 탑재해 보다 효율적으로 배기가스를 이용하기 때문이다.

여기에 터보 엔진의 단점까지 보완한 볼보의 특재 신기술 '파워 펄스'가 적용된다.

전세계적으로 자동차 배기가스 규제와 각종 법규로 신차 인증이 까다로워 지고 있다.

그 가운데 자동차 업계에 엔진 다운사이징이 유행처럼 번지고 있으며, 그 중심에는 터보차저 탑재가 핵심 기술로 자리하고 있다.

보통 과거에는 고성능 차량의 성능을 더욱 끌어 올리기위해 탑재되던 터보가 이제는 소형차, 경차에까지 쓰이는 추세다.

일부 소비자들은 아직도 터보=고성능이라는 인식을 갖고 있지만, 다운사이징된 터보엔진들은 대부분 이산화탄소 배출량 억제와 연비향상을 꾀하고 있어 고성능과는 다소 거리가 있다.

터보차저의 단면도. 빨간색 부분이 배기임펠라(프로펠러)가 있는 터빈 하우징이며, 파란색 부분이 흡기임펠라가 있는 컴프레셔 하우징이다.

일반 차량들에 장착된 에어크리너(흡기필터)가 1번으로, 터보차의 경우 이 흡기필터 라인이 터보와 연결되게 된다. 터보차저는 자동차 엔진의 배기 라인쪽에 위치하게 된다.

직렬6기통 터보엔진의 터보 라인 구조. 위에 언급됐듯 터보는 엔진 배기라인 쪽에 위치하며, 터보 앞에는 흡기필터가 자리한다. 엔진 내부에서 연소된 공기는 배기라인으로 빠르게 배출, 이 힘을 이용해 터보의 터빈하우징이 회전하기 시작한다. 그 회전력으로 컴프레셔 하우징을 움직이며 더 많은 공기를 흡입, 그림 하단에 위치한 인터쿨러로 냉각 후 다시 엔진으로 재 순환하는 시스템이다.

터보가 탑재된 엔진의 경우 가속패달을 깊게 밟아도 일정시간 도달 전까지는 생각보다 가속 펀치력이 부족한 터보랙(Turbo Lag) 현상이 발생한다.

이는 터빈이 재역할을 하기까지 시간이 걸리기 때문으로, 다운사이징 엔진의 경우 기존보다 크기가 작아졌기 때문에 동일한 출력을 발휘하기 위해선 더 많은 압축된 공기와 연료가 필요하다. 

엔진에서 연소후 배출되는 배기가스는 상당한 고온으로, 실린더를 빠져나올때의 속도는 무려 음속을 돌파한다. 터보차저를 이용한 성능 향상은 이와 같은 현상을 이용한 시스템이다.

크게 컴프레셔 하우징(흡기 임펠라)과 터빈 하우징(배기 임펠라)으로 구성된 터보차저는 엔진의 배기라인 밖으로 빠져나오는 배기가스를 버리지 않고 터빈 하우징을 회전시킨다.

터빈이 돌기 시작하면 바로 옆에 붙어있는 컴프레셔 하우징도 마찬가지로 엄청난 속도로 회전하며 공기를 흡입, 엔진의 흡기매니폴드로 대량을 공기를 공급한다.

엔진에 공급되는 공기는 고온의 뜨거운 공기가 아닌, 인터쿨러로 냉각이된 차가운 공기로 상대적으로 유속이 느리다. 따라서 기존 엔진이 흡입할 수 있는 것보다 더 많은 양의 공기 공급이 가능해진다.

이렇게 간단하면서도 복잡한 공정을 거쳐야 비로소 터보엔진의 막강한 파워를 운전자가 체감하게 된다.

따라서, 터빈이 돌아가기 전까지는 운전자가 가속패달을 끝까지 밟는다 한들 차량이 제원상 최고출력보다 낮은 파워를 발휘하기 때문에 생각보다 더디게 속도가 올라간다.

파란색이 공기가 흡입되는 라인이며, 녹색이 파워 펄스 라인이다. 볼보의 모델들은 앞바퀴굴림 기반으로 엔진이 가로 배치된다. 따라서 배기라인에 위치하는 터보는 엔진 뒷편에 장착되며, 차량 보닛을 연다 한들 육안으로 확인이 어렵다.

파워 펄스가 장착된 볼보 D5 엔진의 뒷모습. 빨간색은 흡기 라인이다. 상단의 파란색 흡기라인 뒤로 터보차저가 장착된 것을 알 수 있다.

파란색으로 표시된 것이 흡입된 공기로, 파워 펄스의 컴프레셔에서 압축된 후 하단의 녹색 탱크에 저장된다.

볼보의 파워펄스는 기본적인 터보엔진 외의 장치를 엔진 옆에 부착, 차량이 운행중 별도의 컴프레셔를 이용해 공기를 압축하고 이를 따로 마련된 탱크에 미리 저장해 놓는다.

이 장치는 일상 주행서 공기를 미리 저장해놓으며, 급가속, 추월, 언덕길 등반 등으로 큰 힘이 필요할때 모든 준비를 끝마친 압축된 공기를 매우 신속히 터빈에 전달해 터보랙 현상을 최소화 시키는 기술이다.

볼보의 플래그십 모델들이 타 회사의 엔진들보다 조금 복잡해 보이는 것은 파워 펄스 시스템과 라인이 추가로 장착됐기 때문이다.

현재 다양한 완성차 업체들이 터보랙을 완화하기위한 장치를 내놓고 있는 가운데 볼보의 파워 펄스는 가장 진보된 기술로 손꼽히고 있다.

볼보의 중·대형 전용 SPA 플랫폼 데뷔와 함께 선보여진 파워 펄스 기술은 중·소형 플랫폼 CMA에도 조만간 적용될 것으로 알려졌다.

볼보코리아는 파워 펄스 뿐만 아니라, 경사로 감속주행장치, 오프로드 모드, 센서스 내비게이션 그리고 볼보의 각종 안전 및 반자율주행 시스템으로 중 무장한 플래그십 모델들에 대해 5년 10만 km 무상 보증이라는 파격적인 정책을 제시, 소비자들이 부담없이 볼보의 최신 기술을 마음껏 만끽할 것으로 보인다.



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  • 회사명
    볼보
    모기업
    Zhejiang Geely Holding Group
    창립일
    1927년
    슬로건
    Design around you


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