1. 개요
기존의 대배기량의 구형 엔진을 최신 기술을 활용한 고성능의 소배기량 엔진으로 바꿔 효율성을 높이는 방법으로 연료의 방식이나 과급 여부를 지정해놓은 것은 아니지만 보통은 자연흡기 가솔린 엔진을 소배기량의 슈퍼차저나 터보차저 혹은 둘을 동시에 이용한 트윈차저 등의 과급기를 이용한 (보다)저배기량 엔진으로 대체하는 것을 말한다.[1]가솔린 엔진에서는 GDI 엔진, 더 넘어 HCCI 엔진과 함께 전 세계적인 자동차 제조사들의 유행이자 목표가 되어 왔다.
2. 배경
엔진 다운사이징은 날로 높아지는 유가와 강화되는 배출가스 규제[2]를 극복하기 위해서 자동차 업계가 내놓은 방법이다. 과거에는 저렴한 유가와 비교적 약한 배출가스 규제로 가솔린 엔진 자동차 제조사들은 배기량을 늘리는 데 그리 거부감이 없었다. 여기에는 저렴한 휘발유 가격 때문에 대배기량 자동차를 선호하는 미국, 그리고 자동차의 배기량과 크기가 신분의 상징인 대한민국같은 자동차 소비자들의 욕구도 한 몫 했다.여기에 더해 배기량을 줄이면서도 마력과 토크 등 성능을 유지할 수 있는 과급기 기술 부족도 엔진 다운사이징의 방해 요소가 됐다. 이전 세대의 과급기 기술은 과급기 작동 회전수 범위가 좁고 자주 쓰이는 회전수 영역에 맞춰 설정이 제대로 이뤄지지 않아 터보랙이라는 고질적인 성능 문제가 있었고, 내구성 면에서도 여러 관리문제[3]등으로 스포츠카를 제외한 일반용 차량에서는 그리 널리 쓰이지 못했다.
그러나 석유 가격의 급등과 환경 오염에 따른 전 세계의 규제 강화가 겹치면서 어떻게든 연비는 높이고 배출가스는 줄이는 것이 자동차 업계의 제1목표가 됐다. 또한 과급기의 여러 문제점은 기술 발전에 따라서 어느 정도 극복 또는 참을 수 있는 정도의 불편으로 줄어 들며 엔진 다운사이징이 유럽의 자동차 제조사를 중심으로 유행처럼 퍼지기 시작했다.
3. 특징과 장단점
엔진 다운사이징은 종전 엔진에 약간의 개량을 거쳐 터보차저[4]만 얹는 경우도 많지만, 추가적인 성능 향상과 에너지 효율성 향상 차원에서 과급기와 잘 맞는 휘발유 직분사 기술을 적용하는 경우가 많다.엔진 다운사이징은 비슷한 토크와 출력, 가용 RPM을 가지는 대배기량 자연흡기엔진과 소배기량 과급엔진이 있을 때 연비와 배출가스 발생량은 소배기량 과급엔진이 우수한 것을 이용한다. 과급기를 달면 기본적으로 엔진의 열효율이 높아지며, 소배기량 과급엔진이 대배기량 자연흡기엔진보다 가볍고 특히 실린더 수가 줄어드는 경우 마찰 등으로 낭비되는 에너지도 적어지기 때문이다.
장점은 엔진이 작아진 만큼 저부하 운용구간에서의 연비를 극대화 시킬 수 있다. 원리는 간단한데, 엔진이 작으면 기름도 적게 먹고, 필요할 때는 과급기라는 요소 덕분에 출력도 큰 엔진 못지않게 크다. 또한 작은 엔진이니 엔진룸 내의 부가 기자재 배치시 이득을 크게 본다. 자동차가 같은 겉크기라 할지라도 엔진룸 공간을 축소시켜 캐빈을 좀 더 확장할 수 있다는 이야기[5]. 또한 스포츠카라면 엔진이 상대적으로 차량 중심쪽으로 좀더 쏠리게 되는 것이므로 운동성의 향상이나 여기서 얻어지는 디자인적 마진을 이용하여 공력성능의 증가 역시 노려볼 수 있는 요소이다. 또한 동출력 자연흡기에 비해 적은 배기량으로 자동차세, 자동차 보험료가 저렴해진다.
단, 엔진이 작아졌지만 무게에 의한 이득은 거의 없다. 일단 다운사이징 엔진의 기본구성인 터보차져의 무게만해도 이미 4기통 저배기량 급에 장착되는 물건조차 20kg은 아무렇지도 않게 넘어간다. 여기에 터보장착으로인해 추가되는 인터쿨러의 무게 역시도 15kg쯤은 우스운 편이며, 실린더 블럭과 헤드 모두 과급압을 버티게 보강하는 부분 역시도 중량증가에 한몫한다. 거기에 소소하게로는 자연흡기 엔진의 경우에는 가볍고 간결한 구조의 얇은 스테인레스 파이프로 제작된 배기 매니폴드와 플라스틱으로 제작된 가벼운 흡기 매니폴드를 사용하나, 터보의 경우에는 터보의 무게를 지탱해야 하는 동시에 높은 배기열을 감당해야 해서 두텁고 무거운 주물로된 배기 매니폴드를 사용하며, 흡기 매니폴드 역시도 과급압으로 인해 쉽게 균열이 갈 수 있는 문제로 알루미늄 주물재질의 흡기 매니폴드를 장착한다. 상대적으로 고열로 작동하는만큼, 열원에서 발생하는 열의 격리를 위한 각종 단열패널들의 추가는 덤. 때문에 중량적인 이득은 어디에도 없다. 이나마도 싱글터보일때의 이야기지, 트윈터보에 수랭 인터쿨러 구성이면 오히려 다운사이징으로 대체하기 전 원래의 대배기량 다기통보다도 종합적인 무게는 더 무거워지는 경우가 부지기수다.
그리고 엔진에 부담이 크게 가는 과급기를 쓰는 방식인 만큼 관리에 더 많은 주의가 필요한 점은 변함없다. 순정 엔진에는 엔진 냉각수를 이용한 수랭식 오일쿨러, 피스톤 냉각용 오일젯, 소듐주입 중공밸브 등이 적용되어 있으므로 애프터 마켓 과급기 튜닝 엔진보다는 덜하지만, 순정 엔진이라도 기존의 자연흡기(NA) 방식에 비해 엔진 오일에 민감하여 상대적으로 고품질, 고점도의 엔진 오일을, 그것도 자주 교환해야 한다. 일례로 현대자동차는 자연흡기 엔진에 SAE 0W/5W-20 점도의 엔진 오일[6]을 사용하고 있지만 터보엔진에는 전염기가가 더 높고 아연-인 화합물로 이뤄진 내마모첨가제가 50 ppm 정도 더 많이 포함된 SAE 0W/5W-30 점도의 엔진 오일[7]을 사용함에도 불구하고, 취급설명서에서 자연흡기 엔진은 15,000km(가혹기준 7,500km)마다 엔진 오일을 교환할 것을 권장하고 있지만 터보차저 엔진은 10,000km(가혹기준 5,000km)마다 교환할 것을 권장하고 있다.[8]
다운사이징 엔진의 토크곡선은 2,000rpm 부근 최근에는 1000rpm대 중반 정도의 저rpm 영역부터 최대출력이 발생하는 5,000rpm 지점까지 플랫한 곡선을 그리도록 설정하나, 보통 5,000rpm 이후 영역에서는 자연흡기에 비해 토크가 급속하게 떨어진다.[9][10] 저회전 영역부터 발휘되는 플랫토크는 높은 토크의 장점을 살려 이 영역대를 자주 쓰는 일상 주행이 편리하나, 반대로 회전수를 짜내야 하는 고속 주행에서의 토크 하락은 앞으로 더 보완해야 할 문제이다.
게다가 친환경에 반한다는 단점이 있다. 바로 엔진 내구성이 떨어진다는 것. '배기량이 작으니 그걸 터보/슈퍼차저로 보완하자!'라는 의도가 역으로 엔진의 내구성을 깎아먹는다. 실제로 갈수록 엔진의 고장 빈도가 높아지고 있으며 이는 엔진의 다운사이징이 큰 영향을 끼친 것으로 보인다. 또한 최근에는 엔진 수명 단축으로 인한 차량이나 엔진 자체의 짧은 교체 주기, 터보 엔진의 오염물질 배출, 자연흡기 대비 더 많은 소모품 교환 등의 이슈가 떠오르며 역으로 배기가스 및 오염물질이 많아진다는 이야기도 생겨나면서, 폭스바겐에 이어 르노와 GM 등의 업체에서는 무모한 다운사이징보다 현실적으로 배기량을 올려 효율을 높이겠다는 계획을 발표한 바 있다. [11][12]
또한 실린더의 수가 줄어들면 그만큼 엔진의 진동이 커지며 더 거친 회전질감을 내보인다. 실린더당 출력이 강해져 엔진에 부담을 주는 과급 체계에서는 더욱 이러한 단점이 두드러진다. 이는 밸런스 샤프트나 옵셋 크랭크 샤프트 같은 기술을 적용하여 어느 정도 완화할 수 있지만 100% 극복할 수 있는 문제가 아니다. 거기다 흡기 과정 중 인터쿨러를 거치는 과정에서 터보렉이라는 게 있는데, 이것 때문에 터보 차량들은 자연흡기 차량들보다 가속 응답력이 한 박자 늦다.
소비자들도 불만이 높은 편인데, 엔진의 선택권이 제한되기 때문이다. 과거에 6기통 자연흡기 엔진을 채용했던 벤츠의 C클래스와 E클래스(E300, 과거 E350)와 BMW 3시리즈(~ E90 328i, F30 330i), 5시리즈( E60 528i, F10 530i), A6(~45 TFSI)가 해당된다.[13] 현재 해당 모델에서 6기통을 바라면 A6는 8세대 기준으로 안타깝지만 6기통 엔진 선택이 불가능하며, 벤츠 E시리즈는 E450, BMW 5시리즈는 540i을 사야하는데 둘다 1억에 해당하는 거금이 들어간다.[14][15] 이 때문에 기존에 6기통의 감성을 즐기던 수입차 소비자들에게는 선택권이 줄어든 문제로 원성을 듣고 있다. BMW 3시리즈는 다행히도 M340i라는 대체제가 있다. 반면 경쟁차종인 C클래스는 6기통을 고르려면 무조건 AMG로 올라가야했는데 5세대(W206) 모델부터는 AMG가 4기통+전기모터(하이브리드 시스템)로 대체가 되어버렸기때문에 6, 8기통 라인업이 전멸되었다. 2019년형 BMW 5시리즈(G30 530i)의 한 오너가 530i를 구입하기 전에 왜 그때 540i의 존재를 잊고 있던건지 후회와 아쉬움이 크게 남는다고 한다. # 또 이러한 6기통 자연흡기 엔진을 대체하는 4기통 터보 엔진들은 대부분 옥탄가(RON) 95이상의 고급휘발유 주유를 권장한다.[16] 연비에서 이득을 보더라도 보통휘발유보다 비싼 값을 지불해야 하므로 장점이 상쇄되며, 특히 지방은 고급휘발유를 취급하는 주유소가 보통휘발유보다 터무니 없이 비싼 가격을 요구하는 경우도 있다.[17]
4. 엔진 다운사이징의 흐름
큰 차에 작은 엔진을 넣는다는 개념은 사실 꽤 예전부터 있었던 것으로, 사브와 볼보가 속하던 나라 스웨덴은 큰 배기량에 따른 세금을 엄청나게 물리기로 유명했기에 위 두 회사는 터보차저 위주의 과급기를 적극적으로 사용해 왔다. 두 업체 모두 자동차뿐만이 아닌 항공기, 선박 엔진 등도 개발하는 기술력이 있었기에 가능했던 것. 그러나 다운사이징 개념이 확산될 즈음에는 두 회사 공히 덩달아 자동차 분야에서 사세가 기울어 가고 있어서 별다른 주목은 받지 못했다.폭스바겐이 골프의 2.0 가솔린 자연흡기 엔진을 1.4 가솔린 트윈 차저[18] 엔진으로 바꾸며 엔진 다운사이징의 물꼬를 텄고, BMW 역시 3.0 N55와 2.0 N20 엔진을 필두로 전 차종에 터보엔진을 적용 중이다. 메르세데스-벤츠 또한 마찬가지여서 메르세데스-마이바흐를 제외한 모든 브랜드에서 V12 바이터보 엔진을 V8로 대체하기로 했다. 아직까지 엔진 다운사이징에 가장 적극적으로 나서는 것은 유럽계 자동차 제조사들이다.
가솔린 엔진에 터보차저를 적용하는 것에 매우 보수적이었던 대한민국의 현대자동차그룹 역시 북미형 쏘나타의 3.3 람다를 2.0 세타 T-GDi로 대체하며 다운사이징의 포문을 열었다. 현대자동차는 이 외에도 1.0 카파 TCI와 1.6 감마 T-GDi, 3.3 람다 T-GDi를 활용하여
2015년 LF 쏘나타와 2세대 K5(JF)에 1.6L 직분사 터보 엔진을 올리면서
2020년도에 들어서는 람다-Ⅱ 3.3/3.8L 자연흡기 엔진이 세타-Ⅲ 2.5T 엔진으로 다운사이징이 이루어졌다. 적용된 차량은 제네시스 G80(RG3)이 있으며 이에 대한 반응은 다소 엇갈리고 있다.
게다가 2021년에는 제네시스 G90(RS4)에 V8 5.0L 엔진를 대체하는 V6 3.5T 48V 마일드 하이브리드 엔진을 선보이면서 8기통 엔진을 아예 없앴다.
르노코리아의 경우에도 2020년에 나온 SM6의 부분변경 모델부터 2.0 직분사 엔진을 1.3 가솔린 터보 차저 엔진으로 다운사이징에 들어갔다. 쉐보레의 경우에는 말리부 2.4 가솔린 자연흡기 모델이 풀체인지 된 이후부터는 1.5 가솔린 터보로 대체됐다.
KG모빌리티도 쌍용자동차 시절 렉스턴 1세대와 로디우스에서 2.7L에서 2.0L로 다운사이징을 행한 적이 있다.[23]
미국계 제조사들도 과거와 달리 이제는 엔진 다운사이징에 적극적으로 나서고 있다. 포드는 1.6, 2.0 에코부스트 엔진을, 제너럴 모터스는 1.4 터보[24]와 2.0 터보 직분사를 적극적으로 활용하고 있다. 또한 피아트 산하 크라이슬러, 닷지, 지프, 램의 경우에는 상업용 차량에 들어있는 커민스 대배기량 디젤 엔진이 아닌 비교적 소형 디젤 엔진들도 적극적으로 미국시장에서 팔고 있다. 그 결과로 포니카의 상징인 포드 머스탱조차 이전 같으면 상상할 수 없었던 마쓰다제 4기통 2.3L 터보 에코부스트 엔진이 떡하니 들어가 있고, 대배기량 픽업트럭의 강자 F-150조차 2.7L 터보, 3.5L 터보 엔진을 장착했을 정도이다. 피아트 산하 램 1500 트럭의 경우에는 6기통 3.0L 에코디젤을 탑재했는데, 이게 마세라티 콰트로포르테, 기블리에 들어가는 디젤 옵션 엔진과 같을 뿐더러, 마력은 적지만 트럭의 특성상 중요한 토크가 5.7L 자연흡기 엔진을 이긴다! GM 계열인 한국GM 역시 국내에 1.4 터보 엔진을 적용한 트랙스를 시작으로 지금까지 가솔린 엔진 터보차저에 매우 미온적이던 크루즈에도 2014년형부터 트랙스와 같은 엔진을 적용하기 시작했다. 다운사이징에 소극적이던 일본 메이커의 참여도 시작됐는데 르노-닛산-미쓰비시 얼라이언스의 MR16DDT[25]가 그것이다.
엔진 다운사이징은 전 세계적인 가솔린 엔진의 추세지만 그것을 반기지 않는 사람도 있다. 미국을 중심으로 한 NA 고배기량 머슬카, 고회전 엔진을 쥐어짜거나 다기통 엔진의 부드러운 반응, 커다란 배기음[26]을 즐기는 사람들은 터보차저를 단 다운사이징을 그리 환영하지 않는 반응을 보인다. 포뮬러 1 팬들은 낮은 배기량과 rpm을 극복하기 위해 2014년부터 도입된 터보 엔진을 매우 싫어했다. 하지만 원래 안은 4기통이었다는 게 충공깽.
페라리는 488에 다운사이징 터보를 적용해 그 우수성을 인정받았고,[27] 애스턴 마틴도 기존에 고수하던 6.0L 자연흡기 엔진을 버리고 DB11에 5.2L 트윈터보 / AMG 4L V8 엔진을 장착했으며, 람보르기니도 슈퍼카 시장에서는 다운사이징 압박이 크지 않지만 시장 변화에 언제나 열려 있다고 밝혔다.[28] V12 자연흡기 엔진을 고수해 왔던 제조사들도 세계적인 흐름에 따라가는 셈이다.
엔진 배기량을 기준으로 자동차세를 걷는 대한민국의 기초자치단체 역시 대놓고 엔진 다운사이징을 반대하지는 못하지만 그렇다고 환영하는 반응 역시 보이지 못하고 있다. 과급기 여부는 자동차세에 반영을 하지 않고 있어 배기량을 줄이는 것 = 세수감소가 되기 때문. 근데 배기량으로 세금 매기는 자체가 불공평한 것이 2.0T 엔진이 2.4 자연흡기 엔진보다 더 비싸고 기름도 많이 먹고 출력도 훨씬 강한데 세금은 적게 내기 때문이다.[29]
일본 메이커들은 상대적으로 엔진 다운사이징에 소극적인데, 이는 일본 내수 시장이 경~소형차 위주의 시장이다 보니 이미 배기량이 작은 것도 있을 뿐더러[30], 터보차저에 대한 인식이 '연비 나쁜 차', '고급/고성능 전용'으로 굳어져 있기 때문이다. 그래서 일본의 대표적 중형차인 토요타 캠리,
한국 역시도 소비자들은 다운사이징을 크게 환영하지는 않는다. 아직도 차량을 과시용으로 여기는 문화가 남아 있는 상황에서, 아무리 같거나 더 뛰어난 성능이라도 눈에 드러나는 배기량의 숫자가 낮아짐으로써 마치 하위트림처럼 보이는 경우가 많기 때문이다.[32][33]
사실 과거 1970년대 오일쇼크 당시에도 엔진 다운사이징 바람이 불었었다. 이 당시까지 최고의 위치에 있던 미국차가 다운사이징 대응이 늦어지면서 유럽과 일본차에게 밀려나게 된 것. 결국 지금은 2차 다운사이징 열풍이라 할 수 있겠다.
5. 엔진 다운사이징 같아 보이지만 아닌 경우
엔진 다운사이징의 개념은 구형 대배기량 엔진과 비교할 때 출력과 토크를 어느 정도 유지하거나 개선하면서도 배기량이 작은 엔진을 쓰는 것이기에 과급기의 여부가 중요하지는 않다. 과급기를 쓰지 않아도 가변 밸브 타이밍이나 GDI 엔진처럼 자연 흡기 엔진의 다운사이징을 하는 방법은 얼마든지 있다. 그렇지만 이러한 기술 발전 없이 무작정 배기량과 함께 마력과 토크까지 떨어트려 힘없는 자동차를 만드는 것은 엔진 다운사이징이라고 하지 않는다. 참고로 이런 식으로 배기량 축소가 된 차량은 고속주행을 자주하는 차량일수록 연비를 오히려 떨어뜨려서 상위엔진보다 기름을 더 쓰는 역전현상이 발생한다.가장 쉽게 찾아볼 수 있는 예가 현대자동차가 엔진 개발 능력이 없거나 초기 단계였을 시절에 내놓은 1.4~1.5L[34] 중형차와 대우자동차가 1.5L XQ 엔진[35]을 얹어 내놓은 중형차들이다. 초기의 현대 1.4L 중형차는 큰 차체에 걸맞지 않은 작은 엔진을 얹어 오르막길에서 퍼지는 경우가 많았다. 본래 1.6L 엔진을 얹도록 만들어진 현대 스텔라에 포니용 1.4L 엔진을 얹은 스텔라 이코노미가 대표적이다.[36] 이후 이에 대항하기 위해 대우자동차가 커다란 차체에 1.5L 엔진을 얹은 '로얄 XQ'[37]를 내놓았고, 현대자동차도 여기에 다시 대항하기 위해 스텔라에 기존의 1.4L 엔진 대신 1.5L 엔진을 얹기 시작하고 이와 동시에 1.6L 버전을 아예 없애버림으로써[38] '1.5L 중형차 대결'이라는 기형적인 구도가 한동안 계속되게 된다.[39] 이렇게 '그냥 작은 엔진'을 얹은 차는 '세금 적게 내는 큰 차'를 찾던 당시 대한민국의 니즈에 영합해 나온 물건으로, 엔진 다운사이징과는 무관하다.[40]
이 문제는 굳이 현대자동차만의 이야기는 아니다. 당시 대우 로얄 중에서도 중형차에 1.5L XQ 엔진[41]을 얹어서 내놓은 로얄 XQ, 로얄 듀크[42]와 로얄 프린스 1500[43]이 있었는데 이 차들도 절름발이 세단이라는 멸칭을 들을 정도였고, 대우 에스페로도 중형차[44]에 1.5리L 엔진이 얹혀 나오는 등 '그냥 작은 엔진'을 얹은 차는 1980~1990년대 대한민국에서 꽤 자주 볼 수 있는 차였다. 기아자동차도 중형차인 콩코드에 1.5L 엔진을 얹은 캐피탈을 내놓기도 했는데 콩코드가 애초에 많이 작은 중형차였다는 점과 모델의 앞부분 외관과 이름을 바꾸어 준중형급을 내세우며 내놓은 덕분에 허약한 중형차의 오명은 피할 수 있었다.
그리고 이 유구한 전통(?)은 삼성이 자동차산업에 진입하면서 르노삼성 SM5 2세대(EX1)에 닛산 티아나보다 작은 2리터 엔진을 얹고, 프린스 위에 브로엄을 두었듯 SM5위에 SM7을 두면서 21세기에도 재현됐다. 세금 무서운 건 21세기에도 여전해서[45] 중형차가 2.3L[46]부터 시작하는 건 좀 부담스러울 거라 생각한 모양이다.
다만 지금은 전반적으로 자동차들이 다 커져서 저 정도 수준이 정상이 됐다. 2020년식 현대 아반떼 CN7은 준중형이지만 당시 중형차로 분류됐던 현대 스텔라나 대우 로얄 XQ보다 차체가 더 크고 무거움에도 1.6L 자연흡기 엔진으로 빌빌대지 않고 잘 굴러간다. 지금 와서 2020년대 기술로 스텔라 차체에 1.4L 자연흡기[47] 엔진을 얹어서 빌빌대지 않고 멀쩡하게 굴러가게 만드는 것은 어렵지 않다. 1.2L 자연흡기[48]나 심지어는 경차에 들어가는 1.0T 엔진[49]으로도 충분히 가능하다. 결국 1980~1990년대 약골 중형차들의 사례는 배기량이 문제가 아니라 그저 기술력 부족 탓인 것이다.
물론 이러한 변화는 30~40년의 세월이 흐르며 전자제어 기술의 발달과 컴퓨터의 탑재로 연료분사와 밸브개폐, 점화타이밍을 그때그때 최적화된 세팅으로 바꿀 수 있어서 가능한 것이다. 각진 사각형 디자인에서 공기역학적인 유선형 디자인으로 대세가 바뀐 덕도 크다. 공기저항 왕창 받는 스텔라같은 디자인에 CN7 엔진을 뜯어다 어거지로 얹는다 한들 아반떼만큼 잘 나가진 않을 것이다. 포니나 스텔라 나오던 시절에는 컴퓨터로 제어되는 내연기관 따위는 세상에 없었으니까.
'이러한 힘 없는 차에 대한 반동인지 지금의 대한민국의 주요 자동차 제조사들은 세계 기준에 뒤지지 않는 배기량의 엔진을 적용하고 있으며, 엔진의 성능도 세계 수준과 충분히 경쟁할 수준으로 발전하여 적어도 지금 팔리는 승용차들은 적어도 힘이 부족하다는 비난은 그리 받지 않는다.'라기보다는[50] 그냥 상술했듯 기술 발전과 컴퓨터 제어 내연기관의 도입, 공기역학적 디자인의 이점을 살려서 해결했을 뿐이다. 차급이 아닌, 차체크기 및 공차중량 대비 배기량은 별 차이가 없다. 출력(마력, 토크)은 올라갔지만. 당시 대형차랍시고 3.0L V6 엔진 달고 나오던 각 그랜저가 현대의 쏘나타 DN8(2.0 NA 또는 1.6T)보다 훨씬 더 작고 가볍다.
6. 다운스피딩
같은 속도로 운행할 때 사용하는 엔진 회전수를 낮추는 것을 다운스피딩이라고 부른다.시간이 지나면서 엔진 기술이 발달되어 파워밴드가 넓어져 저회전 영역과 고회전 영역 모두에서 비슷한 토크를 낼 수 있게 됐다. 또한 변속기 기술도 발달되어 변속기의 단 수가 많아졌고[51], 또 일정한 단 수가 없이 연속적으로 변속할 수 있는 변속기가 상용화되어 연비와 성능 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있게 됐다. 여기에 고유가와 환경 규제의 강화로 인한 다운사이징이 활성화되면서, 연비를 상승시키기 위한 목적으로 다운스피딩 또한 활발히 적용되게 됐다.
다운스피딩의 방식은 지역별로 크게 다르다. 미국의 경우 직선형 도로가 많아 장거리 주행 시의 편안함을 중시했고, 이 때문에 대배기량 가솔린 엔진이 선호되는 편이다. 허나 배기량이 커지면 연비가 필연적으로 나빠지게 되니 대배기량에서 오는 여유토크를 이용해 탑기어의 기어비를 길게 세팅[52]해 사용하는 RPM을 줄이는 방식이다. 콜벳 C7를 예로 들자면 가벼운 차체에 비교적 큰 엔진이(6.2리터) 들어가있어서 60 mph(96 km/h) 운행 시 최고 단수에서 엔진 회전수가 1200rpm 정도 나오게 설정했다. 그 결과 배기량 답지 않게 정속주행 시 고속 연비가 12 km/L에서 최대 14 km/L까지 상승하게 됐다.
한국의 경우 유럽차 지향 메이커( GM대우)는 다운스피딩을 적극적으로 도입했고 반면 일본차 지향(현대,기아)의 경우 지형이 일본과 비교적 비슷한 한국이기에 산지가 많고 도로선형이 구불구불하니 동력성능을 끌어올리는 쪽(기어비를 짧게 세팅)으로 세팅하는 편이었다. 전자의 경우라면 시속 100km 기준 약 2100rpm 수준이고 후자의 경우 2700~3000rpm 수준이다. 이래서 대우차는 고속 연비가 좋다라는 말이 나오게 된 것이다.[53] 그래서 당시 GM대우 차량은 시내주행에서는 4단까지만 사용해도[54] 큰 무리없이 주행이 가능했었다.
그러나 현재는 엔진 및 변속기 기술의 발달로 현대자동차그룹 차량 기준으로 6단 자동변속기는 100km/h 기준 2100rpm, 터보 엔진 + 7단 DCT나 8단 자동변속기는 1700rpm 전후로 나오게 하는 추세이며 디젤 승용의 경우는 위의 콜벳과 같은 1500rpm 안쪽으로 설정된다.
7. 터보엔진 예열/후열
다운사이징 엔진은 기본적으로 터보엔진을 사용하여 열이 많이 발생하므로 기존 자연흡기 엔진에 비해 내구성이 좋지 않다. 그렇기에 기존 자연흡기 엔진과는 다르게 차를 움직이기 전 시동을 유지한 상태로 엔진의 열을 올리는 예열과, 운행을 종료하고 시동을 끄기 전 엔진을 식히는 후열[55]이 필요하다.예열은 아주 간단한데, 시동 후 10-15초 정도만 기다린 뒤 서행하며 출발하면 된다.[56] 만약 장기간 주차 또는 겨울철 야외 주차로 추가적인 오일 순환이 필요한 차량이라면 30초 정도 기다린 뒤 서행하며 출발한다.[57] 번거롭게 시간을 세어 가며 기다리기보다는, 차에 타자마자 시동을 걸고 안전벨트와 네비게이션 등을 세팅하는 습관을 들이면 조금 더 자연스럽게 예열을 할 수 있다. 안전벨트 매고 내비게이션에 목적지를 입력하는 과정에서 30초 정도는 금방 지나간다. 사실상 예열은 엔진 시동이 걸려 점화가 시작되는 순간부터 자연스럽게 이루어지는 것이므로, 시동과 동시에 출발하거나 엔진의 열이 충분히 오르기 전 고RPM 주행을 하는 등 무리한 조작을 하지 않는 것만으로도 충분한 관리라고 할 수 있다.
후열은 주행을 완료한 후 시동을 끄기 전 엔진을 식히는 과정으로, 일반적인 도심 주행에서는 필요가 없다. 집에 도착하기 전 시내에서의 정지/저속 운행으로 이미 엔진이 식어 있기 때문이다. 하지만 고속도로 주행에서는 엔진의 열이 많이 올라 있을 수 있는데, 이렇게 열이 잔뜩 오른 상태에서 휴게소에 들어가 바로 시동을 꺼 버리는 등의 행동을 하면 엔진에 분명히 무리를 줄 수 있다. 이런 상황에서는 휴게소에 주차 후 시동을 끄지 말고 1~3분 정도의 후열 시간을 갖는 것이 좋지만, 이는 차선책이며 더 좋은 방법은 휴게소에 들어가기 전 5~10km 거리부터 RPM을 2,000 아래로 유지하여 엔진 열을 식히는 것이다. 요는 공회전이 아닌 저RPM 주행으로 엔진 열을 내리는 것이 이상적인 후열이라는 것.
수동변속기는 원래 매뉴얼 방식이기에[58] 이런 방법은 쉽지만 자동변속기 차량 등에선 불편함이 많은 방법이나 확실히 터보엔진에 수명에도 효과적이며 시간효율도 좋다.
[1]
디젤 엔진은 터보차저가 없으면 출력이 굉장히 처참하다는 특성상 이미 유로 규제가 등장하기 전 부터 터보차저가 널리 보급되기 시작하여, 유로2~3에 와서는 사실상 필수로 자리 잡았다.
[2]
대표적으로
이산화 탄소 규제. 유럽에서 판매되는 모든 자동차는 2021년까지 CO2 배출량을 95g/km 수준까지 낮춰야 한다. 이는 현재 대부분 차량들의 CO2 배출량의 60~70% 수준까지 낮춰야 한다는 이야기.
[3]
과급기를 쓸 경우 피스톤이나 실린더에 가해지는 스트레스가 커진다. 특히 터보차저의 경우 터빈이 작동할 경우 터빈의 회전속도가 50,000~200,000rpm에까지 이르러 매우 고온인 상태인데, 시동이 꺼져 오일 순환이 갑자기 멈추면 터빈 베어링에 오일이 산화된 슬러지가 생성되고 이것이 굳어버리는 문제가 있어 반드시 후열이 필요하다. 따라서 터보차저가 장착된 차량은 후열을 제대로 하지 않을 경우 터빈 임펠라에 오일 슬러지가 쌓여 효율이 떨어지고 수명이 짧아진다. 다만 후열 문제는 시동이 꺼져도 일정시간 동안 터보차저에 엔진 오일과 냉각수를 순환시켜 자동으로 후열을 해주는 방법이나 ILSAC GF-5 등급 같이 슬러지 생성을 제한한 엔진 오일 등으로 어느 정도 극복됐다.
[4]
슈퍼차저는 과급에 동력 손실이 적지 않은 만큼 추가적인 성능 향상보다는 성능 유지와 연비 향상 목적으로는 그리 효율적인 선택은 아니다.
[5]
특히 V형에서 직렬배치형 엔진으로 변경되는 경우
[6]
ACEA C2 급의 뉴 프리미엄 혹은 API-SM, GF-4 규격의 프리미엄 LF.
[7]
ACEA C2 급의 메가 터보 씬 혹은 ACEA A5 규격의 터보 씬.
[8]
그렇다고 해서 현대차의 순정 가솔린 터보 엔진에 애프터 마켓 터보엔진처럼 10W-60 같은 수준의 무식하게 높은 점도의 오일을 쓸 필요는 없다. 순정인 5W-30 점도가 정 불안하다면 그 보다 한 단계 높은 5W-40 점도면 충분하다. 순정 오일이 불안하지만 점도를 바꾸기 싫다면 유럽식 가솔린 엔진용으로 사용되는 ACEA A3/B4 규격 제품을 사용하는 것도 좋다. A3/B4 규격은 고온에서의 점도유지력을 나타내는 HTHS(고온고전단) 점도가 3.5 cP 이상으로, 2.9~3.5 cP A5/B5 등급의 제품보다 높기 때문이다. 사족으로 5W-40 점도의 제품들의 ACEA 등급은 대부분 A3/B4나 C3이다.
[9]
보통의 자연흡기 엔진은 최대 토크는 3000~5000rpm 사이, 최대출력은 5000~6500rpm 정도
[10]
퍼포먼스 향상이 목표가 아니다보니 이런 세팅을 하는 것이다. 때문에 대개 터보의 사이즈가 작아 낮은 RPM에서 최고 회전속도를 달성하며, 높은 RPM은 일상영역에서 잘 사용하지 않는 구간이라 흡기효율이 떨어진다.
[11]
폭스바겐은 이를 '라이트사이징(Rightsizing)'이라고 표현하고 있다. 실제로
현대자동차그룹은 기존의 무모한 다운사이징에서 비롯된 세타-Ⅱ 엔진 결함으로 크게 홍역을 치른 바가 있어 2.0T를 세타-Ⅲ 2.5T로 갈음했으며 람다 엔진도 람다-Ⅱ 3.3T를 람다-Ⅲ 3.5T로 갈아치웠다.
[12]
참고로, 2018년 하반기 한국GM은 말리부 1.3L 터보를 내놓으면서 '다운사이징을 넘어서 라이트사이징'을 한다고 홍보했는데, 이는 폭스바겐이 말한 '라이트사이징'의 의미와는 동떨어진 것이다. 말리부의 1.3리터 터보는 '극단적인 다운사이징'이지 결코 '라이트사이징'이 아니다.
[13]
심지어 다운사이징이 적용된 BMW 5시리즈 F10 528i는 배기량 대비 연비까지 좋지 못해 BMW 애용자들에게 가루가 되도록 까였다.
[14]
그 돈이면 한 단계 위인 S클래스나 7시리즈 하위 모델도 넘볼 수 있는 가격대다.
[15]
BMW의 경우에는 프로모션 할인률이 워낙 높아 출고값 1억 미만으로 구입할 수도 있다.
[16]
국산모델들 중에 말리부 9세대가 단독으로 사용하는 GM 2.0터보 엔진의 경우에는 RON 94, 현대자동차그룹의 2.0~2.5터보의 경우에는 RON 96이다.
[17]
차이가 적은 주유소는 리터당 백원 정도 차이가 나지만 350원정도로 크게 잡아놓은 주유소도 있다.
[18]
터보차저(배기압을 이용하여 터빈을 돌리는 과급기)와 수퍼차저(엔진 회전을 이용하여 터빈을 돌리는 과급기)를 동시에 사용하므로 '트윈 차저'라고 불렀다.
[19]
물론 2.0L T-GDi는 북미 시장의 3.0~3.5L 6기통 자연흡기 엔진을 대체하는 다운사이징이 맞다. 하지만 한국 내수 시장에서는 원래 3.0~3.5L 급의 고배기량 엔진이 중형차에 들어가지 않았기 때문에, 기존의 주류였던 2.0L 자연흡기에 터보를 달고 출력을 올린 게 2.0L T-GDi이겠거니 하며 단순한 출력 업그레이드로 여기는 경우가 많았던 것.
[20]
그런데, 이 경우는 다운사이징이라는 개념이 유행하기 전에 있었던 일이다. 그냥 배기가스 문제가 심했던 기아의 구형 2.9L 엔진을 새로 개발한 R 엔진으로 교체했을 뿐이지 특별히 다운사이징을 의식하고 그런 것은 아니다.
[21]
이것도 그냥 상용형 엔진에서 새로 개발한 승용형 엔진으로 교체했을 뿐이지 딱히 다운사이징을 의식한 것은 아니다.
[22]
엄밀히 따지면 1.6T 엔진은 2.0L 자연흡기 엔진의 상위 모델이며, 자연흡기 2.4~2.5L 엔진을 대체하기 위한 것이다. 2.0L 급의 자연흡기 엔진을 대체하려면 1.3~1.4L의 배기량을 가진 직분사 터보 정도면 충분하다. 실제로 현기차 중형차의 2.0 자연흡기 모델은 아직까지 주력 모델로 잘 살아있으며, 1.6T 모델은 가격 면에서나 표기 성능 면에서나 2.0 자연흡기보다 상위에 있다. 꽤나 빠르게 다운사이징을 마친
쉐보레 말리부의 경우에도 페이스리프트와 함께 내놓은 1.35T 엔진으로 경쟁사의 2.0 자연흡기 모델과 경쟁한 바 있다.
현대자동차그룹에서도 이를 인식하고 2세대 i30에 들어가는 2.0 자연흡기를 대체할 1.4T 엔진을 개발하여 3세대 i30에 탑재한 이력이 있으나 배기가스 인증 문제로 해당 엔진을 탑재한 모델은 국내에서는 단종됐다. 결국 현 시점에서 2.0 자연흡기 엔진을 완전히 대체하는 포지션의 다운사이징 엔진은 없는 셈.
[23]
다만 쌍용 XDi270(2.7L) 엔진의 경우에는 사측에서도 개량을 시도했지만 당시 쌍용자동차의 재정난으로 유로4에 대응하지 못하여 단종되었고 울며 겨자먹기 식으로 렉스턴W부터 XDi 200(2.0L)로 다운 사이징을 할 수 밖에 없었던 것이었다. 슈퍼 렉스턴까지만 해도 위상이 2020년대의
제네시스와 맞먹는 정도였으나 엔진 다운사이징 및 원가절감으로 인해 명성을 크게 잃었고 판매량 또한 급감하게 되었다.
[24]
이후 1.5리터나 1.3리터 등도 등장.
[25]
대한민국에서는 3세대
SM5의 TCE 트림에 적용된다.
[26]
터보차저가 장착될 경우, 배기가스가 터빈과 충돌하여 고유의 배기음을 잃게 된다.
[27]
이 엔진을
GTC4루소에도 장착했다. V12로 출시해 다운사이징 V8 트림을 내놓은 셈.
[28]
람보르기니, "우린 여전히 V12를 사랑해"
[29]
다만, 공인연비는 2.0이 더 높다. 다운사이징 엔진이라 하여 항상 연료를 많이 먹으면서 고출력을 내는 것은 아니기 때문이다. '필요할 때만 배기량보다 훨씬 높은 출력을 낼 수 있는 엔진'이라고 보는 것이 옳다. 높은 출력이 필요하지 않을 때는 직분사 엔진의 특성을 살려서 연료를 절약하는 것도 가능하다. 다만, 엔진 기술이 발전한 지금은 '그렇다면 굳이 그렇게 배기량을 무리하게 내리지 말고 적절한 배기량을 유지하면서 고출력이 필요하지 않을 때는 그냥 연료를 절약할 수 있도록 하면 되지 않는가'라는 인식이 폭스바겐 등 여러 메이커로부터 생겨났다.
[30]
경차라고 무슨 오토바이마냥 660cc 엔진을 박는건 예삿일이고, 소형차들은 대부분 1.0~1.4L가 보편적이다.
[31]
혼다 어코드는 2018년에 10세대로 바뀌면서 2.4L와 3.5L를 각각 1.5T, 2.0T의 다운사이징 엔진으로 교체했으므로 이 문단에서 삭제.
[32]
이는 한국 최대의 자동차 회사인
현대자동차그룹이 다운사이징에 소극적이었던 가장 큰 이유이기도 하다. 특히 그랜저와 K8의 경우에는 엔진 라인업이 자연흡기 위주다.
[33]
게다가 한국은 유류비가 비싸서 소비자들의 다운사이징이 더더욱 소극적이다.
[34]
그냥 1.5L라고 기술되어 있었으나 현대가 처음에 적용했던 것은 1.5L가 아니라 1.4L 엔진이었다. 현대자동차는 미쓰비시에서 1.2, 1.4, 1.6L 엔진을 들여와서 생산했는데, 이 중 1.6L 엔진을 중형차에 기본적으로 적용하고 1.2~1.4L 엔진은 포니에 적용했으나, 중형차의 '경제형'이라는 개념으로 1.4L 엔진을 장착한 '이코노미' 버전 코티나 마크 IV를 내놓았고, 이를 코티나 마크 V, 스텔라에도 계속 이어 갔다.
[35]
본래 '맵시-나'를 위해 만든 엔진이다.
[36]
당시 현대차는
미쓰비시 자동차의 플랫폼과 파워트레인을 많이 활용하고 있었으나, 현대 스텔라는
포드 코티나의 플랫폼을 바탕으로 바디 디자인을 변경하여 만든 것이다. 그리고, 1.4L 엔진을 얹은 '이코노미' 버전은 스텔라가 처음이 아니라 코티나 마크 IV, 코티나 마크 V 시절부터 이어져 온 것이고, 대우자동차가 이에 대항하기 위해 1.5L 엔진을 로얄에 얹은 '로얄 XQ'를 내놓는 계기가 되기도 했다.
[37]
1986년에 페이스리프트되면서 '로얄 듀크'로 변경됐다.
[38]
단, 1.6L 스텔라를 없애고 스텔라를 1.5L로 단일화하는 대신 1.8, 2.0L를 얹은 버전을 '소나타'라는 이름으로 1985년 가을에 내놓았다. 1.8, 2.0L 버전의 소나타는 해외에서는 '스텔라 프리마'라는 이름으로 판매됐다.
[39]
사실 엄밀히 따지면 스텔라 정도의 사이즈에 1.3~1.5리터 배기량의 엔진을 얹은 중형차는 당시 유럽에서도 흔히 볼 수 있는 것이었으므로 그렇게 기형적인 것만은 아니었다. 다만, 유럽에서는 수동변속기가 주류였으므로 낮은 배기량의 중형차도 큰 문제가 되지 않았으나 우리나라에서는 이 당시부터 자동변속기가 널리 보급되기 시작해서 유럽과는 달리 부족한 엔진의 힘이 큰 문제가 되기 시작했던 것이다. 그리고, 스텔라 사이즈의 작은 중형차에는 유럽에서도 낮은 배기량이 많았으나 로얄 사이즈의 큰 중형차에 1.6L 미만의 엔진을 장착한 경우는 매우 보기 어려웠다. 참고로 우리나라에서는 스텔라 및 이전 모델인 코티나 마크 IV/V와 로얄이 동급으로 취급됐으나 유럽에서는 코티나와 레코드(로얄의 원 모델)는 동급이 아니었다.
[40]
과급기를 활용해 배기량을 줄이면서 출력을 유지 또는 개선하고 연비 개선, 배기가스 배출 감소를 노리는 게 엔진 다운사이징이다.
[41]
연비가 좋지 못했던 기존 제미니, 맵시의 엔진을 대체하기 위해 새로 개발한 엔진이 XQ 엔진이고, 이 엔진을 얹어서 먼저 내놓은 소형차가 '맵시-나'이며, 이후 같은 엔진을 중형차인 로얄에 적용하여 내놓은 것이 '로얄 XQ'이다. 로얄 XQ의 외관은 로얄 프린스가 등장하기 이전의 1.9L 버전 로얄의 외관과 동일했다. 로얄 XQ의 등장에 의해 로얄 시리즈는 1.5L 로얄 XQ, 1.9리터 로얄 프린스, 2.0L 로얄 살롱이라는 체계를 갖추게 된다.
[42]
로얄 XQ가 페이스리프트되면서 이름이 XQ 대신 '듀크'로 변경됐다.
[43]
이후 프린스 1500으로 변경됨.
[44]
에스페로가 중형이냐 준중형이냐에 대해서는 논란이 있을 수 있으나, 일단 이 문장에서는 중형으로 분류했다. 에스페로의 스펙은 전장 4,615mm, 축거 2,620mm로 르망(4,260/2,520)보다는 로얄(4,617/2,668)에 가까우며, 초기형(1990년식)에는 2리터 엔진 모델만이 있어 후기형(1996년식)을 중형차에 1.5L 엔진을 얹은 모델로 볼 수 있다. 1990년대 초반의 뉴 쏘나타(4,680/2,650)와 엘란트라(4,375/2,500)의 스펙과 비교해도, 에스페로는 준중형보다는 중형에 가까운 덩치임을 알 수 있다. 다만, 길이만 볼 때의 스펙은 그렇지만 에스페로는 로얄에 비해 매우 날렵하게 생겼다. 즉 수치상의 제원에 비해 부피가 작았고, 때문에 무게도 가벼웠다. 현대자동차의 스텔라는 사실은 대우의 로얄시리즈에 비하면 한 급 작은 사이즈의 차였는데, 에스페로의 사이즈는 스텔라에 가까웠다. 로얄시리즈에 1.5L 엔진을 얹은 것에 비하면 스텔라나 에스페로에 1.5L 엔진을 얹은 것은 조금이나마 여유가 있었다.
[45]
크루즈 1.8과 말리부 2.4가 까이는 이유 중 하나가 세금이다. 2014년 기준, 신차 기준으로 1599cc(1.6리터) 자동차의 1년 지방세는 291,000원, 1799cc(1.8리터)의 1년 지방세는 467,740원으로 17만원 넘게 차이가 난다. 1999cc(2리터)는 519,740원, 2399cc(2.4리터)는 623,740원으로 10만 원 정도 차이가 난다. 참고로 2999cc(3리터)는 779,740원.
[46]
2299cc로 잡는다면 1년 지방세는 597,740원. 1999cc보다 7만 8천원 더 낸다.
[47]
약 100마력
[48]
세팅에 따라서 90~105마력
[49]
캐스퍼 1.0T 106마력 > 스텔라 1.4L 86마력
[50]
현기차의 유럽형 모델은 국내 모델보다 오히려 배기량이나 마력을 줄이는 경우가 많다. 대한민국 자동차 시장은 북미 시장의 영향을 받아 배기량과 마력을 중시하는 성향이 강한데다 그나마 배기량별 세금 부담이 과중하지는 않다. 유럽 시장은 이러한 세제 문제에서 더 까다로울뿐더러 친환경과 연비 중시 성향을 보여 일반적인 주행에 넘치는 성능은 연비와 오염물질 배출을 줄일 수 있다면 낮추는 것.
[51]
일반적으로 크기, 무게 등의 요소를 제외하면 변속기는 단 수가 많을수록 좋다.
[52]
기어비를 길게 세팅한다는 것은 한 단으로 더 높은 속도를 낼 수 있도록 설정한다는 뜻이다. 즉, 변속 간격이 길어진다는 뜻으로 이해하면 된다.
[53]
다만 이시절에도 무게대비 큰 엔진이 올라갔던 초기형 프라이드의 경우 다운스피딩형 기어비 세팅이 적용됐다.
[54]
대우 4단 변속비와 현대 5단 변속비가 비슷하다.
[55]
엔진 열이 식지 않은 상태에서 시동을 갑자기 꺼 버리면 내부에 남아 있던 오일이 뜨거운 엔진에 의해 굳어지는 쿠킹 현상이 일어나게 되고 결국 터보가 망가지는 일이 생기게 된다. 이렇게 되면 수리비용이 국산차 기준으로도 순정부품가격과 탈부착 공임을 포함하면 최소 2백만 원 이상이 소요되며, 수입차일 경우 수천만 원 이상 깨질 수 있다.
[56]
일반적으로 알려진 '1~3분 간 공회전' 방식의 예열은 사실 불필요할 정도로 긴 시간이며, 엔진 수명, 연비, 환경에도 좋지 않다.
[57]
장시간 보관한 차량은 엔진오일이 바닥으로 떨어져서 실린더 윤활이 잘 안 되기에 급격히 주행하면 엔진 마모가 일어난다. 겨울철에 야외 주차한 차량 역시 오일이 낮은 기온의 영향으로 평소의 점도보다 끈적해져 일시적으로 윤활력이 낮아진 상태이므로 마찬가지로 급격한 주행 시 무리가 간다. 이런 점을 고려해 엔진이 다시 적절히 윤활되도록 30초 이상은 기다렸다 출발하는 것이 좋다.
[58]
시동을 키고 바로 기어를 넣고 주행을 시작하는 것이 아닌 소위 RPM을 맞춘다는 표현을 쓰며 약간의 시간이 지난 후에 주행을 시작하는 것이 수동변속기 차량의 베스트 메뉴얼이다.