엔진의 진화는? 12년전의 예측과 오늘
12년 전의 예측, 그리고 오늘
이 글은 제가 12년 전인 2014년에 자동차 산업의 미래 동력원을 예측하며 작성했던 칼럼입니다. 당시 전기차와 하이브리드의 화려한 등장 속에서 엔지니어로서 냉정하게 바라본 내연기관의 미래는 어땠을까요?
2026년 현재 시점에서 돌이켜봐도 놀라울 정도로 일치하는 당시의 기술적 통찰을 가감 없이 공유합니다. (본문은 당시 작성된 원문 그대로입니다.)
자동차용 엔진의 진화는 ?
독일의 두 신사분이 (Mr.Otto와 Mr.Diesel) 내연기관을 발명한지
벌써 100년이 훨씬 지났다. 그 동안 가솔린엔진과 디젤엔진은
진화에 진화를 거듭하여 오늘날의 모양에 이르렀지만,
그 근본적인 원리는 예나 지금이나 다름이 없다.
몇 차례의 경제적 어려움을 겪으면서 이 내연기관의 연료인
화석연료의 수급에 문제도 생기고 환경오염문제가 사회문제로 대두되면서는
이 내연기관을 대체하는 엔진기술이 여러 방향에서 모색되어왔다.
독일 바이에른에 있는 한 자동차 회사는
수소엔진이 미래를 주름잡을 것으로 보고 이 방향으로 추구해 왔고
도요타와 혼다로 대표되는 일본의 자동차 업체들은 전기모터와
내연기관을 조합한 구동장치인 하이브리드 방식에다 초점을 두고 개발해왔었다.
요즘 유럽의 유수업체들도 하이브리드 자동차로 슬슬 방향을 바꾸는 것을 보면
이 경쟁에서는 일본회사들의 예측한 방향이 옳았던 것이 아닌가 하고 생각된다.
이런 방향의 변화를 보면서 두 가지 생각이 든다.
하나는 자동차를 만드는데 있어서 화석연료를 사용하는 내연기관을
완전히 버리기가 참 쉽지 않구나 하는 것이 그 첫 번째이고,
두 번째는 하이브리드 자동차가 지금 현재는 인기가 높아지고 있지만
자동차시장의 전 영역, 전 차종으로 퍼져가기는 쉽지는 않을 것 같다
라는 생각이 든다.
개인적인 소견으로는 전 영역으로 확산될 수 있는 경향은 내연기관을
기본으로 하면서 그 성능을 향상시키는 – 연료 소모를 적게 하면서
많은 힘을 내는 – 방향이 단기적으로 는 아무래도 힘을 받을 것으로 판단한다.
왜냐하면 기존의 자동차 산업의 체계를 그리 빨리 바꾸기가 어렵고
또 다른 방식의 동력을 이용하는 자동차가 널리 이용되기 위한
인프라도 하루아침에 이루어질 수 있는 일이 아니기 때문이다.
하이브리도 자동차도 이 방향의 하나이지만 이 방식도 꼭히 말한다면
몇 가지의 단점이 있다. 예를 들어 연비는 좋지만 발진감이나 파워가
기존 내연기관보다는 떨어진다는 점,
또 차 안에 400 – 500 볼트의 고전압이 흐르는 전기장치를
항상 싣고 다닌다는 점이 말하자면 단점으로 부각될 수 있다.
(자동차 사고 시 차체의 손상에 의해서 차체에 이런 전압이 걸릴 경우
운전자가 별로 기분이 좋지 않을 것이다.)
또 하이브리드는 말 그래도 하이브리드 여서 (내연기관과 전기자동차를
섞어 놓은 모양) 항상 어떤 과도기적인 해결책으로만
인식되고 있는 것이 사실이다.
그러면 전기자동차는 어떨까 ?
2007년쯤부터 전기자동차가 갑자기 수면 위로 떠올라 각광을 받기 시작했다.
여기저기서 자동차용 배터리를 생산하는 회사들이 나타나기 시작했고
정부에서도 전기자동차 시대를 앞당기기 위한 여러 가지 정책적인 지원을
발표하기도 했었다.
그러나 생각보다 전기자동차의 시기가 그리 빨리 오지는 못했고
2010년을 넘어 서면 서는 다시 한번 현실을 냉정히 생각해보는 쪽으로 대세가
기울어지는 것을 느낀다. 전기자동차를 하겠다고 설립되었던
소규모의 회사들이 도산하는 경우도 보면서 전기자동차의 시대가
그리 쉽게 오지는 못하겠다는 생각에는 여전히 변함이 없다.
이렇게 볼 때 당분간은 아무래도 기존의 내연기관을 연료를 적게 먹는 방식으로,
그리고 유해가스를 적게 배출하는 방식으로 진화를 계속해나갈 것이라고 보는 것이
옳을 것이다. 가솔린 엔진의 경우 GDI (Gasoline Direct Injection)엔진이
하나의 대안이 될 수 있을 것이고, 이와 더불어 필요할 때, 필요한 만큼만
엔진의 실린더를 이용하는 방법 (GM의 ToD, Torque on Demand
혹은 CDA, Cylinder Deactivation),
또 엔진 밸브장치를 조작하여 엔진이 쓸데없이 힘을 소모하지 않게 하는 방법
등등의 부가적인 장치가 (VVL혹은CVVL, Continuous Variable Valve Lift Control)
기존의 내연기관과 함께 앞으로도 오랫동안 사랑 받지 않을까 라는 생각이다.
이 모두가 탁월한 전자제어 장치가 있으므로 가능한 일임은 물론이다.
아무리 그래도 기존의 내연기관이 앞으로 몇 십 년은 충분히 자동차의 주된
동력원으로 존재할 것이 거의 확실하기 때문에 내연기관에 대한 기본적인
이해는 여전히 가치 있는 일일 것이다.
2026년 현재, 마스터의 정밀 피드백]
2014년에 이 글을 쓰고 12년이 흐른 2026년 현재, 자동차 시장은 결국 제가 예측한 궤적을 그대로 밟아가고 있습니다.
한때 전 세계를 호령할 것 같던 전기차(EV)는 충전 인프라의 마찰력과 배터리 리스크로 인해 확산세가 완연히 꺾였고, 과도기적 대안이라 말씀드렸던 하이브리드 역시 고전압 시스템의 위험성과 단가 문제로 전 차종 확산에는 브레이크가 걸렸습니다.
결국 Nikolaus Otto와 Rudolf Diesel이 기초를 닦은 내연기관은 여전히 강력한 주력 동력원으로 시장을 지키고 있습니다. 제가 본문에서 언급했던 GDI(직분사), CDA(실린더 비활성화), VVL(가변 밸브 리프트) 기술들은 이제 상식이 되었고, 현대의 내연기관은 더욱 탁월해진 AI 기반의 엔진기(ECU/TCU)과 결합하여 유해가스를 극도로 줄이며 진화를 거듭하고 있습니다.
자동차의 형태가 어떻게 바뀌든, 시스템의 뼈대를 이루는 내연기관 공학에 대한 올바른 이해가 왜 여전히 젊은 엔지니어들과 대중들에게 최고의 가치를 지니는지, 이 12년의 세월이 증명해 주고 있습니다.
