직렬 6기통 엔진이 다시 늘어나는 이유
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직렬 6기통 엔진이 다시 늘어나는 이유
  • 제시 크로스(Jesse Crosse)
  • 승인 2020.12.07 11:46
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직렬 6기통 엔진에는 뭔가 특별한 점이 있다. 중독성 있는 소리와 비단결처럼 부드러운 동력 전달이 그런 것이다. 그러나, 한동안 그 엔진들은 V형 엔진으로 대체되어 레이더에서 사라질 것처럼 보였다. 심지어 BMW는 한때 M3에 숭고한 직렬 6기통 3.2L 엔진 대신 V8 엔진을 얹기도 했다. 이제 자동차 업체들은 다시금 직렬 6기통 엔진을 받아들이고 있고, 얄궂게도 그 이유 중 하나는 원래 그들이 V6 엔진에 자리를 내어 준 공간 구성에 있다.

그렇다면, 우선 연료 유형에 관계없이 직렬 6기통 엔진 구성이 내연기관으로서 그처럼 바람직한 이유는 무엇일까? 단서는 무엇보다 매끄러운 부드러움에 있다. 진동은 피스톤처럼 왕복 운동하는 부품들과 플라이휠이나 크랭크샤프트처럼 회전하는 것들 때문에 생긴다. 엔진 균형은 극도로 복잡하지만, 주된 진동은 크게 엔진 회전에 맞춰 일정한 주파수로 발생하는 일차 진동과 이차 진동이 있다. 일차 진동은 정신없이 위아래로 오르내리는 피스톤의 관성과 폭발력 때문에 생긴다. 이차 진동은 더 복잡한데, 고르지 않을 뿐 아니라 근본적으로 엔진의 내부 구조 때문에 생긴다. 즉 피스톤이 행정 아래쪽에서 움직일 때보다 위쪽에서 움직일 때 더 빠르게 가속한다는 뜻이다.

엔진 구성은 두 가지 형태의 불균형에 큰 차이를 만든다. 피스톤이 크랭크샤프트에 180도 간격으로 연결된 직렬 4기통 엔진에서는 1번과 4번 피스톤이 위쪽으로 움직일 때 2번과 3번은 아래쪽으로 움직인다. 동력 행정은 겹치지 않고 일차 불균형과 큰 이차 불균형이 있다. 직렬 6기통 엔진에서 피스톤은 크랭크샤프트에 120도 간격으로 연결되어 있고, 동력 행정이 겹치면서 피스톤마다 반대 방향으로 움직이는 것이 있기 때문에 불균형을 상쇄한다. 그래서 여전히 이차 불균형이 있음에도 일차 균형은 완벽하다.

직렬 6기통 엔진만큼 일차 균형이 완벽하지는 않지만, 60° V6 엔진은 주로 공간 구성에서 유리하다는 이유로 주류 승용차에서 널리 쓰이게 되었다. 앞바퀴굴림 방식으로 쓰기 위해 가로로 배치하기가 비교적 간단하고, 세로로 배치할 때에는 길이가 짧은 V6 엔진 쪽이 충돌 안전 구조 공간을 갖추기에 유리하다. 일부 자동차 업체들은 90° V8 엔진을 바탕으로 실린더 수를 줄인 V6 엔진을 만들었지만, 이 역시 직렬 6기통 엔진의 부드러움을 타고나지는 못했다. 그러나 터보차저 설치가 보편화되면서, 공간 구성에 대한 고려 때문에 직렬 6기통 엔진들은 V형 엔진들에게 자리를 내어 주었다.

직렬 엔진은 뜨거운 쪽과 차가운 쪽이 있다. 한쪽에는 뜨거운 배기가스를 내보내는 배기 매니폴드가 있고, 반대쪽에는 연료 분사 시스템이 있다. 엔진을 세로로 배치하면 뜨거운 쪽 공간이 넓어 싱글 터보나 점점 일반화되고 있는 트윈 터보, 전동 부스터(e-booster)와 보닛 아래 열기를 제어할 수 있는 장치를 달기에 좋다. 또한, 공간 면에서 마일드 하이브리드 시스템의 벨트 구동 스타터 제너레이터처럼 빠르게 늘어나고 있는 기술을 담기에도 유리하다. 벨트 구동 스타터 제너레이터는 일반 알터네이터보다 더 크기 때문이다. 부드러움이라는 타고난 장점과는 별개로, 직렬 6기통 엔진들은 실린더 헤드가 두 개가 아닌 하나고, 캠샤프트 수도 적을 뿐 아니라 흡기와 배기 시스템도 덜 복잡하므로 설계가 단순하다. 구조적 측면과 생산성 측면에서 모두 더 경제적인 이유다. 

 

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닛산이 탄소섬유 부품 생산에 걸리는 시간을 80%까지 줄일 수 있는 신기술을 개발했다. 수지 전사 성형은 대개 탄소섬유 직물을 다이에 넣어 압축하고 압력을 가해 수지를 분사하는 공정을 포함한다. 수지의 반응과 섬유의 투과성을 검사하고 다이 표면에 홈을 추가하면 공정 시간을 줄일 수 있어 더 실용적이다.


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