현대차, Wards 10대 엔진 선정에서 2개 부문 수상

현대자동차가 2년 연속으로 '2020 Wards 10 Best Engines and Propulsion Systems'에서 10개 선정 부문 중 2개를 차지했다.

현대차의 신형 쏘나타에 탑재된 새로운 Smartstream 1.6L 터보차저 GDi 엔진과 2020 코나 일렉트릭의 파워트레인이 올해 명단에 이름을 올렸다. 이번 수상은 정교한 연료 효율 아키텍처와 혁신적인 추진 시스템 개선을 통해 이루어진 인상적인 파워트레인 발전을 조명한다. 이는 1995년 Wards 10 Best Engines가 처음 시작된 이래 현대차가 12번째로 수상한 기록이다. 현대 코나 EV와 넥쏘 연료전지 차량은 2019년에 수상한 바 있다.

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“당사의 최신 스마트스트림 기술인 세계 최초 연속 가변 밸브 듀레이션(CVVD) 기술이 적용된 1.6L T-GDi 엔진이 Wards 10대 베스트 엔진 및 추진 시스템 리스트에 선정되고, 코나 EV 파워트레인이 재차 수상한 것을 매우 기쁘게 생각한다,”고 현대자동차 미국법인(Hyundai Motor America) 제품·기업·디지털 기획 부사장 마이크 오브라이언(Mike O’Brien)은 밝혔다. “이번 수상은 업계에서 가장 다양한 파워트레인 라인업을 선도하겠다는 현대의 의지를 재확인해 주며, 2022년까지 미국 시장에 13종의 친환경 차량을 출시하며 제품 공세와 파워트레인 혁신을 이어갈 수 있어 기대가 크다.”

현대의 신형 스마트스트림 1.6L 터보차저 DOHC 4기통 엔진에는 자체 개발한 CVVD 기술이 적용됐으며, 이 엔진은 2020년형 쏘나타에 탑재된다. 1.6L 파워트레인은 5,500rpm에서 180마력, 1,500~4,500rpm에서 195lb-ft의 토크를 발휘하며, EPA 기준 복합 연비 31mpg를 달성했다.

현대자동차그룹은 신형 쏘나타에 세계 최초로 CVVD 기술을 적용했다. CVVD는 엔진 성능과 연비를 최적화하는 동시에 친환경성을 높이는 기술이다. 이 밸브 제어 기술은 주행 조건에 따라 밸브 개폐 지속 시간을 조절하며, 현대차 자체 추산으로 성능은 4%, 연비는 5% 향상시킨다. 또한 배출가스는 12% 저감한다.

저압 배기가스재순환(LP-EGR) 방식도 스마트스트림 G1.6 T-GDi의 핵심 기술 중 하나다. EGR 시스템의 주요 기능은 배기가스 일부를 엔진 흡기로 재순환시켜 연소실 온도를 낮추는 것이다. LP-EGR은 여기서 한 걸음 더 나아가 배기가스를 흡기가 아닌 터보차저 컴프레서 앞단으로 유입시킨다. 이를 통해 터보차저의 온도를 낮추고 고부하 영역에서 효율을 높인다.

엔진 온도를 빠르게 높이거나 낮추기 위한 통합 열관리 시스템(ITMS)도 추가됐다. ITMS는 냉각수 온도 제어를 최적화한다. 예를 들어 엔진이 냉간 상태일 때 엔진오일과 변속기 오일 온도를 신속히 높여 마찰을 줄일 수 있다. 이를 통해 엔진 효율을 높일 수 있다.

또한 기존 현대 터보 엔진 대비 연료 분사 압력을 250bar에서 350bar로 높여 응답성과 연소 효율을 개선한 점도 눈에 띈다. 여기에 엔진 전반의 마찰을 최소화하는 마찰 저감 엔진 무빙 시스템(FOMS: Friction-Optimized Moving System)을 적용해 기계적 마찰을 34% 줄였다. 마찰 감소는 자연스럽게 연비와 엔진 응답성을 향상시킨다.

CVVD는 밸브가 열려 있는 시간을 조절하는 방식으로 기술의 새로운 방향을 제시한다. 지금까지 내연기관의 성능과 효율은 밸브 개폐 시점과 개방 깊이를 조절하는 가변 밸브 제어 기술에 의해 결정됐으며, 엔진 출력은 흡기-압축-폭발-배기 사이클을 통해 발생했다.

차량이 일정 속도를 유지하며 낮은 엔진 출력이 필요할 때, CVVD는 압축 행정 중간부터 끝까지 흡기 밸브를 연다. 이는 압축에 의한 저항을 줄여 연비를 개선하는 데 도움을 준다. 반면 고속 주행처럼 엔진 출력이 높을 때는 압축 행정 초기에 흡기 밸브를 닫아 연소에 사용되는 공기량을 극대화함으로써 토크를 높여 가속 성능을 향상시킨다.

기존의 가변 밸브 제어 기술은 밸브 개폐 시점(연속 가변 밸브 타이밍, CVVT)이나 개방 깊이를 조절해 흡입 공기량을 제어(연속 가변 밸브 리프트, CVVL)하는 방식이었다. 기존 가변 밸브 제어 기술로는 밸브 지속 시간을 조절할 수 없었다.

Wards의 편집 책임자 톰 머피는 "완전히 새로워진 쏘나타 세단에 처음 적용된 이 4기통 엔진은 현대의 새로운 엔진 패밀리에 속한다. 이 엔진은 정말 보석과 같다. 강력하고, 정교하며, 펀치력이 뛰어나 일상 주행이 즐거울 뿐만 아니라 세계 최초로 가변 밸브 듀레이션(CVVD) 기술을 적용했다."고 평가했다. 그는 이어 "이 시스템은 스로틀 입력과 주행 조건에 따라 연소실로 유입되는 공기량을 지속적으로 변화시킨다."고 덧붙였다.

현대의 시스템은 VVT와 CVVD가 함께 작동하여 흡기 밸브가 열리는 시점과 관계없이 밸브가 열려 있는 시간을 더 짧거나 길게 조절할 수 있도록 한다.

2020년형 현대 코나 일렉트릭(2019 NACTOY 올해의 SUV)은 동급 최고 수준인 258마일(약 415km)의 주행 가능 거리를 자랑한다. 이 전기 CUV는 젊고 역동적인 디자인, 스포티한 주행 감각, 선도적인 안전 기술, 첨단 인포테인먼트 기능을 합리적인 가격의 컴팩트한 차체에 담았으며, 풍부한 기본 안전 사양을 갖췄다.

또한 코나 일렉트릭의 배터리는 현대차 업계 최고 수준의 '평생 배터리 보증(Lifetime Battery Warranty)'이 적용된다.

Wards의 편집자 크리스티 슈바인스버그는 "작년 첫 수상 당시 언급했듯이, 코나의 견고한 리튬이온 배터리 팩(액체 냉각 방식, 356V 작동)은 내연기관 차량과 유사한 장거리 주행을 가능하게 하여 충전을 위한 정차 필요성을 줄여준다. 예를 들어, 액셀러레이터와 HVAC 시스템 사용을 다소 자제한다면 EPA 추정 주행 가능 거리 기준으로 코나 일렉트릭 한 번 충전으로 샌디에이고에서 산타바바라까지(218마일, 약 351km) 주행할 수 있다."고 설명했다.

그녀는 또한 "2019년 수많은 고급 BEV 신차가 등장했음에도 불구하고, 대중 시장을 겨냥한 코나는 여전히 업계에서 가장 긴 주행 가능 거리를 제공하는 리튬이온 배터리 팩 중 하나를 갖추고 있다."고 평했다.

코나 일렉트릭의 파워트레인은 고전압 64kWh 리튬이온 배터리로 구동되는 고효율 150kW(201마력) 영구자석 동기식 전기 모터를 사용한다. 이 모터는 291lb-ft(약 395Nm)의 토크를 앞바퀴에 전달한다. 파워트레인 인버터의 출력 밀도는 리터당 25.4kVA이며, 배터리 시스템은 액체 냉각 방식으로 356V에서 작동한다. 배터리 팩의 에너지 밀도는 141.3Wh/kg(쉐보레 볼트보다 높음)이며, 총 배터리 시스템 무게는 1,000파운드(약 454kg) 미만이다. 또한 코나 일렉트릭의 EPA 추정 연비(MPGe)는 도시 132, 고속도로 108, 복합 120이다.

올해로 26회째를 맞는 '워즈 10대 엔진 및 추진 시스템(Wards 10 Best Engines and Propulsion Systems)'은 뛰어난 파워트레인 성과, 세계적 수준의 기술, 그리고 차량 판매를 돕는 매력적인 엔진 또는 전기 추진 시스템을 선정하기 위해 만들어진 경쟁이다. 올해는 2019년 및 2020년형 차량을 대상으로 총 26개의 엔진 및 추진 시스템이 이 권위 있는 인증을 놓고 경쟁했다. 선정 기준은 2020년 1분기까지 양산 차량에 탑재되어 판매 중이어야 하며, 기본 가격은 64,000달러를 넘지 않아야 한다.

워즈 10대 엔진 및 추진 시스템은 자동차 업계의 뛰어난 파워트레인을 정의하는 최고의 리스트다. 1995년 이 리스트가 시작된 이후 현대자동차는 총 12번 선정되는 영예를 안았다. 2009년(4.6리터), 2010년(4.6리터), 2011년(5.0리터) 타우 V-8, 2012년 감마 I-4, 2015년 수소연료전지 파워트레인, 2016년 누(Nu) 2.0리터 플러그인 하이브리드, 1.4리터 터보차저 DOHC 4기통, 2018년 3.3리터 엔진, 2019년 코나 EV와 넥쏘 연료전지 추진 시스템이 그 주인공이다. 2020년 시상식은 2020년 1월 16일 디트로이트에서 열린 WardsAuto 엔진 및 추진 시스템 서밋(Engine & Propulsion Summit)에서 진행됐다.