친환경차 시대, 요즘 뜨는 자동차 부품은?

회생제동 브레이크, 인휠시스템, 터보차저 중요성 부각

투스테이지 터보차저.ⓒ자동차리서치센터

자동차 시장에서 전기, 하이브리드, 수소연료전지 등 친환경 동력기관 시장이 본격 개막되고 기존 내연기관에서의 연비향상 경쟁이 치열해지면서 관련 자동차 부품들의 중요성도 부각되고 있다.

23일 자동차 트렌드 분석기관인 자동차리서치센터에 따르면, 브레이크 작동 시 에너지 손실을 막아주는 회생제동 브레이크 시스템, 자동차 바퀴가 스스로 차를 움직이고 멈추는 기능을 갖춰 동력전달장치가 필요 없는 인휠시스템, 연비는 높이고 배기가스는 줄여주는 친환경 메커니즘인 터보차저 등이 친환경 자동차 부품 관련 핫이슈로 떠오르고 있다.

하이브리드차·전기차 등 친환경차에 사용되는 차세대 회생제동 브레이크시스템은 친환경 자동차의 핵심 부품으로, 차량이 멈출 때의 운동에너지로 모터를 발전시켜 배터리를 충전시키는 친환경차용 브레이크 시스템이다.

이러한 원리를 통해 기존 브레이크 시스템에 비해 에너지 손실률을 70% 가까이 줄여주는 장점이 있다. 특히 하이브리드 차량이 기존 내연기관 자동차에 비해 얻는 연비 향상 효과의 약 40%를 회생제동 시스템이 차지할 정도로 친환경 자동차를 구현하는데 필수적인 장치다.

기존의 ‘회생제동 브레이크시스템’은 운전자가 브레이크 밟는 힘을 증폭시켜주는 ‘압력공급부’와 실제로 각 바퀴에 얼마 만큼의 제동력을 가할 건지 계산해 제어하는 ‘압력제어부’가 각각 분리돼 있어, 원가 및 중량 면에서 경쟁력이 떨어지는 한계가 있었다.

이에 글로벌 자동차 부품 업체들은 최근 압력공급부와 압력제어부를 통합한 전동식 회생제동 브레이크 시스템을 개발, 친환경 기술을 선보이고 있다.

내연기관 차량과는 달리 휠 안에 전기 구동모터와 제동장치 등을 일체화한 인휠시스템은 전기차, 하이브리드차, 수소연료전지차 등 친환경차에 적용 가능한 기술로 각광받고 있다.

인휠시스템은 자동차 바퀴가 스스로 차를 움직이고 스스로 차를 멈추는 기능을 하기 때문에 기존 토크컨버터와 변속기, 드라이브샤프트 등과 같은 별도의 동력전달장치가 필요 없어 동력 손실을 줄일 수 있고, 별도의 엔진이나 구동장치가 필요 없어 차량 무게가 가벼워지는 것은 물론, 차체 설계공간을 극대화할 수 있는 장점을 지니고 있다.

특히 인휠시스템은 다른 첨단 시스템과 연동됐을 때 더 큰 효력을 발휘한다. 차체자세제어장치(ESC)와 결합하면 선회시에 차량 조정 가능 영역을 확대시켜 차량의 안정성을 중대 시킨다. 또한 주차보조시스템(SPAS)과 결합시, 전 후진 변속을 자동화할 수 있고, 선회반경을 축소해 성능개선 효과도 누릴 수 있다.

가솔린이나 디젤 같은 기존 내연기관 차량에서는 터보차저가 친환경 기술로 각광받고 있다.

내연기관 엔진에서 연비를 높이고 유해가스 배출을 낮출 수 있는 가장 좋은 방법은 엔진 배기량을 줄이는 것, 즉 다운사이징인데, 엔진 크기를 줄이면 출력 저하가 불가피하고, 이를 보완하기 위한 방식으로 터보차저 기술이 사용된 것이다.

터보차저는 유럽에서 세계 1차 대전 당시 전투기의 터보 엔진의 기술을 자동차에 접목한 것이다. 항공기가 고공 비행할 때 저압 공기로 인한 출력 약화를 방지하기 위해 인위적으로 엔진에 공기를 밀어 넣는 기술로부터 시작했다.

같은 방식으로 터보차저를 자동차에 적용하면 작은 배기량의 엔진으로도 상대적으로 높은 출력을 낼 수 있다.

터보엔진은 압축공기를 넣는 방식에 따라 터보 차저와 슈퍼차저 등 두 가지로 구분된다.

터보차저는 엔진에서 나오는 배기가스를 동력으로 활용해 터빈을 회전시켜 공기압축기(컴프레서)를 작동, 압축된 공기를 엔진 실린더에 공급하는 방식이다. 터보차저 가운데 공기를 압축하는 터빈이 두 개이며, 동시에 또는 따로 작동할 경우 ‘트윈 터보’나 ‘바이 터보’라고 부른다. 최근에는 터빈을 3개까지 늘린 트리플 터보까지 나왔다.

터보차저를 단 엔진은 출력과 토크가 증가한다. 배기 에너지를 이용해 혼합 가스의 충전 효율이 높아져 출력 및 연료비가 높아진다. 특히 최근 배출가스 이슈로 친환경 이미지에 타격을 입은 디젤엔진의 경우 터보차저를 장착하면 DPF처럼 배기가스를 후처리하는 방식이 아니라 연비와 성능을 동시에 개선해주는 역할을 한다.