231 닛산의 e-power엔진 개발/ 열효율 50% (1)

728x90

21년 2월 26일 닛산자동차는 가솔린 엔진의 열효율이 최고 50%가 되는 엔진 개발이 가능함을 발표했다. 25년경까지 기술을 확립하고 30년 초기에 신형차에 투입하겠다는 계획이다. 이렇게 해서 전기차와 하이브리드 자동차 2개를 주력 동력원으로 가져 갈 수 있다고 판단하고 있다.

여기서 먼저 닛산의 하이브리드 특징을 볼 필요가 있다.

도요타가 1997년에 처음으로 하이브리드를 판매한 이후 벌써 10여년이 지난다. 도요타의 하이브리드 방식은 상당히 복잡하다. (담에 설명). 뒤를 이어 혼다/현대차가 도요타와 다른 하이브리드 방식으로 차량 개발에 성공했고, 닛산은 <리프> 라는 전기차를 만들었다. 하이브리드 방식에 회의적이었다.

그런데, 일본에서 엔진의 새로운 가능성을 펼쳐 보인 회사가 있었다. 마쓰다. 과거 기아차와 협력관계를 맺었던 히로시마의 작은 회사로 한마디로 시골의 사무라이처럼 <스카이 액티브>라는 엔진을 개발하여 엔진의 발전가능성을 새롭게 제시했다. 마쓰다가 엔진을 개발하면서 사용한 지표가 <열효율>이다.

자동차에는 연비라는 지표가 있지만, 이것은 너무 많은 변수 (엔진의 효율, 차량의 무게, 차량의 형상에 의한 바람의 저항 등)에 영향을 받아서 엔진만의 효율을 평가하는 지표로는 곤란하다. 따라서, "오직 엔진의 <열효율>로 연료의 효율적인 사용을 생각하자." 라는 발상을 하게 되었다.

이후 일본 메이커들은 엔진의 주요 성능으로 열효율을 발표하기 시작하면서 새로운 변화가 시작한다.

2003년 Ann Arbor에 있는 미시간 대학에 1년간 방문 연구자(visiting scholar)로 있었는데, 이미 미국의 기계공학과는 엔진에 대한 연구는 별로 하지 않았다. (지금 한국도 마찬가지이지만)

미시간 대학이 그나마 엔진 연구를 하는 곳이었지만, 미국 학생들은 기계공학과 학생임에도 불구하고 벌써 첨단 분야 (나노, 바이오 등)연구에 주력했고, 아마 동부와 서부의 명문 대학은 그 정도가 더 심한 것으로 안다.

사실 일본도 비슷하지만 그 정도가 미국에 비해서는 양호하고, 10여년전에는 오히려 일본 정부와 기업들(도요타, 닛산, 혼다 등)과 협력관계를 체결하여 대학 및 연구기관에 엔진에 대한 연구와 연구자를 지원하는 컨소시엄을 만들었다. 전기차/배터리도 중요하지만 엔진도 중요하다는 스탠스였다.

독일은 하이브리드 엔진 개발을 포기하고 디젤엔진에 주력하다가 결국 소프트웨어 조작을 하는 단계로 까지 가면서 이젠 전기차에 주력하는 모습을 보이고 있는데, 이때 부터 엔진의 주도권이 독일에서 일본으로 완전히 넘어 간 것 처럼 보인다.

이번 닛산의 e-power엔진 개발은 주목해야 할 포인트가 있다.

닛산은 세계 최초로 양산형 전기차, 리프(LEAF)를 만든 회사이다. 그 때가 2010년. 도요타의 하이브리드가 1997년이니, 다분히 도요타를 의식하고 하이브리드 대신 전기차라는 관점에서 만든 차라고 볼 수 있다. 그럭저럭 판매도 되었지만, 충전 설비 및 충전시간, 다른 기술적인 결함 또한 존재했다.

닛산은 이후 하이브리드 자동차를 만들면서 도요타/혼다 와는 또 다른 길을 걸었다. 엔진을 오직 발전기로만 사용하는 것이다. 기름으로 엔진을 돌리고 엔진으로 배터리를 충전하고 배터리로 모터를 돌려서 자동차 바퀴를 굴리는 형태의 차를 만든 것이다.

이런 형태의 하이브리드 방식을 직렬형(Serial) 하이브리드 방식이라고 한다. 닛산에서 e-power라는 브랜드로 내 놓은 동력원은 바로 이런 직렬 방식의 하이브리드 자동차이다.

즉, 엔진이 아니라 발전기이다. 내연기관이 바퀴를 굴리면 엔진이고, 모터를 충전하면 발전기이다. 닛산은 이젠 엔진을 개발하지 않고 발전기를 개발하고 있는 것이다.

to be continued....

<사진1> 직렬형 하이브리드의 구조도

<사진2> 전기차, 닛산의 e-power 구조도, 도요타의 하이브리드 구조도 비교...도요타의 구조도를 종래의 하이브리드 라고 닛산에서 표현하고 있다.