신형 아반떼에 적용되는 GDI 엔진은 어떤 기술?

1.6 리터급 준중형차에 GDI 엔진을 적용하는 것은 의미 있는 일이다. GDI 엔진이 많은 장점이 있지만 워낙 비싸고 고급 기술이라 프리미엄급차에만 사용한다는 인식이 높기 때문이다. 아반떼가 출시되면 현대차는 그랜저와 쏘나타에 이어 아반떼까지 핵심 라인업에 GDI 엔진을 장착하게 된다. 아반떼의 핵심 기술로 주목받는 GDI 엔진에 대해 알아본다. ■ GDI 엔진이란?GDI는 Gasoline Direct Injection의 약자로 가솔린 직접분사 엔진, 줄여서 직분사엔진이라고 말하기도 한다. 기존보다 적은 연료를 연소실에 직접 분사해 연비와 출력을 함께 높이고 유해 배기가스 배출은 줄이는 엔진이다. GDI 엔진은 디젤엔진에서 힌트를 얻어 개발됐다. 디젤 연료를 실린더 내로 직접 분사해 연소시키는 직접분사식 디젤엔진처럼 가솔린도 연료를 직접 실린더로 분사하는 방식을 개발한 것이다.

기존 MPI 엔진은 공기와 연료를 섞은 혼합기를 실린더에 불어넣어 폭발시키는 방식이었다. 이 방식은 응답성이 떨어지고 연료량을 정밀제어하기가 힘들었다. GDI 엔진은 연료만 따로 실린더에 주입하기 때문에 정밀제어가 가능하다.

현실적으로 내연기관에서 구현할 수 있는 최고의 기술이라고 평가된다.

■ 특징-높은 연비와 CO2 발생 저감기존 가솔린 엔진의 공연비는 보통 14.7:1이다. GDI 엔진의 공연비는 40:1에 이른다. 그만큼 연비 개선효과가 크다. 기존 엔진보다 30% 정도의 연비개선효과가 있다. 연비가 향상되는 것은 그만큼 이산화탄소 발생이 줄어든다는 의미다.

-출력 강화 직접 실린더로 분사된 연료는 공기를 식혀주는 효과를 내 더 많은 공기를 빨아들여 높은 압축비를 구현할 수 있게 해준다. GDI 엔진의 압축비는 12:1 정도로 일반 가솔린 엔진보다 높고 디젤엔진에 버금가는 수준이다. 흡입 공기량이 많고 압축비가 높으면 토크 및 출력이 좋아진다. 쏘나타 2.4 GDI 엔진은 201마력이다. K7의 2.4 MPI 엔진은 180마력에 불과하다. 같은 배기량이지만 GDI 엔진이 훨씬 강한 것을 알 수 있다.

-유해 배기가스 저감GDI 엔진은 점화시기를 늦춰도 정상연소가 가능한 시스템이다. 연소효율을 높이고 촉매 활성화 시간을 크게 줄일 수 있다. 촉매활성화 시간을 가능한 줄여야 엄격한 배기가스 규제를 만족시킬 수 있다. 촉매 활성화 시간을 줄이면 촉매로 사용되는 백금 등의 고가의 금속도 줄일 수 있어 GDI 엔진에 투자된 비용을 상쇄할 수 있다. 쏘나타 2.4 GDI의 이산화탄소 배출량은 180g/km로 K7 2.4 MPI 엔진의 198g/km보다 적다. GDI 엔진이 친환경적인면에서도 우수함을 말해준다.

-빠른 응답성으로 운전성능 향상연료를 실린더로 직접 분사하기 때문에 연료량을 정밀하게 제어할 수 있다. 이 때문에 가속응답성이 매우 빠르다. 또한 연료가 흡기밸브 주변에 부착되는 벽류현상도 GDI 엔진에는 생기지 않아 가감속시에 공연비를 정확하게 제어할 수 있다. 그 결과 응답성과 운전성능이 좋아진다.

-다양한 인젝션 모드GDI 엔진은 운전상황에 따라 최적의 연료주입 시기를 정할 수 있다. 연료를 흡입행정에 1회 분사, 압축행정에 1회, 압축행정에 1회 폭발행정에 2차 분사, 흡입행정에 1차분사, 압축행정에 2차분사, 흡입과 압축에 각 1회씩 분사 하는 등 운전조건에 맞춰 다양하게 연료분사 시기를 조절한다. 특히 냉간 시동 시에는 압축행정에서 연료를 고압 분사해 기존 엔진방식보다 훨씬 적은 연료로 시동을 걸 수 있다. 이 때문에 탄화수소 발생도 줄일 수 있다.

-비용증가GDI 엔진에는 고압 연료펌프와 연료압력 센서가 더 필요하다. 인젝터 가격도 훨씬 비싸다. 고압용 연료 레일도 있어야 한다. 그만큼 기존 엔진보다 많은 비용이 발생한다. 늘어난 비용은 연료소비를 줄이고 삼원촉매에 필요한 귀금속의 양을 줄이는 등의 과정을 통해 어느 정도 상쇄할 수 있다.