1000cc 엔진을 얹은 차도 1600cc처럼 만들어주는 '터보차저(Turbo Charger)'에게는 필연적인 숙제가 있다. 바로 ‘터보랙(Turbo lag)’이다. 

터보차저는 배기가스가 나가는 힘으로 공기흡입을 높여주는 원리로 작동한다. 똥 싸는 힘으로 더 많은 밥을 먹는 원리다.

그런데 총 똥의 양이 충분하지 않으면 밥이 덜 들어간다. 이게 터보랙이다. 가속페달을 확 밟으면 순간적으로 더많은 공기가 들어가줘야 하는데, 초기에는 배기가스가 요구되는 양만큼 나온 상태가 아니기 때문에 살짝 굼뜬 순간이 생기는 것.

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터보차저는 엔진 흡기행정에서 더 많은 공기를 실린더 내로 불어 넣는다. 

이를 해결하기 위해 자동차 회사들은 과급기 2개를 장착한 ‘트윈 터보(Twin Turbo)’, 터보 스크롤 2개를 단 ‘트윈 스크롤 터보(twin scroll turbo)’등 다양한 기술을 내놨다. 하지만 아직도 터보랙은 오늘 점심메뉴로 뭘 먹을까 처럼 완전히 해결되지 않은 난제다. 

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터보차저

남들 안 파는 영역을 잘 파기로 유명한 마쓰다(Mazda)는 이번에도 독특한 방식으로 터보랙을 정복하려 한다. 그들은 미국 특허청에 '트윈터보' 엔진에 '일렉트릭 슈퍼차저(Electric Super charger)'을 얹은 괴물 엔진을 특허 출원했다. 

일반적인 슈퍼차저는 실린더 위에 위치하면서 벨트를 통한 엔진 동력으로 작동하는 반면 일렉트릭 슈퍼차저는 말 그대로 전기모터를 달아 항상 원하는 만큼의 출력을 낼 수 있도록 고안한 장치다. 여기에 트윈터보까지 기본으로 깔려있으니 저RPM, 고RPM, 고속, 저속을 모두 커버할 수 있게 됐다. 

덕분에 엔진 실린더 내에 압축공기를 불어넣는 루트는 총 3개가 됐다. 일렉트릭 슈퍼차저는 트윈 터보차저가 공기를 압축하는 터보랙 구간에서 작동하며, 그 이후부터는 터보차저가 담당한다. 일부 외신은 이를 '트리플 부스트(Triple Boost)'라고 칭하기도 한다.

이러한 방식은 볼보가 개발한 ‘드라이브-E(Drive-E)’와 유사하다. 전기로 구동되는 슈퍼차저와 터보차저를 병행해 사용하는 기본 원리는 같으나, 슈퍼차저를 구동시키는 방식이 조금 다르다.

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볼보가 개발한 ‘드라이브-E(Drive-E)’

볼보는 '48V 하이브리드 시스템'을 통해 슈퍼차저를 돌리는 반면, 마쓰다는 ‘i-이루프(i-ELOOP)’라는 시스템을 통해 전력을 얻는다.

‘i-이루프’는 자동차 감속시 발생하는 에너지를 회수해 전기에너지로 재이용하는 기술이다. 여기서 얻은 전기에너지는 슈퍼차저는 물론, 에어컨 등 전력이 필요한 곳에 공급된다.

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‘i-이루프(i-ELOOP)’ 회생제동시스템

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마쯔다 'MX-5'

결과적으로 트윈터보 + 일렉트릭 슈퍼차저 + 에너지 회생장치가 삼박자를 이루는 셈. 마쓰다가 특허 출원한 이 엔진은 후륜구동 기반 모델에 적용될 예정이다.

현재 마쓰다에서 판매 중인 후륜구동 모델은 MX-5가 있지만, 이 모델에 이 엔진 방식이 이 얹어질지는 알려진 내용이 없다. 마쓰다의 활약에 무릎을 탁 친 보람찬 오늘.

이미지 : 마쓰다

황창식 inthecar-hwang@carlab.co.kr
신동빈 everybody-comeon@carlab.co.kr