터보차저 기술과 관련하여 많은 자동차 애호가들은 그 작동 원리를 잘 알고 있습니다. 엔진의 배기 가스를 사용하여 터빈 블레이드를 구동하고, 터빈 블레이드가 공기 압축기를 구동하여 엔진의 흡입 공기를 증가시킵니다. 이는 궁극적으로 내연기관의 연소 효율과 출력을 향상시킵니다.
터보차징 기술을 사용하면 현대 내연기관이 만족스러운 출력을 달성하는 동시에 엔진 배기량을 줄이고 배기가스 배출 기준을 충족할 수 있습니다. 기술이 발전하면서 싱글 터보, 트윈 터보, 슈퍼차저, 전기 터보차저 등 다양한 형태의 부스팅 시스템이 등장했다.
오늘은 유명한 슈퍼차저 기술에 대해 이야기해보겠습니다.
슈퍼차저는 왜 존재하는가? 슈퍼차저 개발의 주된 이유는 일반 터보차저에서 흔히 발견되는 '터보랙' 문제를 해결하기 위한 것입니다. 엔진이 낮은 RPM에서 작동하면 배기 에너지가 터보에 양압을 형성하기에 충분하지 않아 가속이 지연되고 동력 전달이 고르지 않게 됩니다.
이 문제를 해결하기 위해 자동차 엔지니어들은 엔진에 터보 2개를 장착하는 등 다양한 솔루션을 고안했습니다. 더 작은 터보는 낮은 RPM에서 부스트를 제공하고, 엔진 속도가 증가하면 더 큰 출력을 위해 더 큰 터보로 전환됩니다.
일부 자동차 제조업체는 기존의 배기 구동 터보차저를 전기 터보로 교체했습니다. 이는 응답 시간을 크게 개선하고 지연을 제거하여 더 빠르고 부드러운 가속을 제공합니다.
다른 자동차 제조사들은 터보를 엔진에 직접 연결해 슈퍼차저 기술을 탄생시켰다. 이 방법은 엔진에 의해 기계적으로 구동되므로 부스트가 즉시 전달되도록 보장하여 기존 터보와 관련된 지연을 제거합니다.
한때 영광스러웠던 슈퍼차저 기술은 루츠(Roots) 슈퍼차저, Lysholm(또는 스크류) 슈퍼차저, 원심형 슈퍼차저의 세 가지 주요 유형으로 제공됩니다. 승용차에서 대부분의 과급 시스템은 효율성과 성능 특성으로 인해 원심 과급기 설계를 활용합니다.
원심 과급기의 원리는 전통적인 배기 터보차저의 원리와 유사합니다. 두 시스템 모두 회전하는 터빈 블레이드를 사용하여 부스팅을 위해 공기를 압축기로 끌어들이기 때문입니다. 그러나 주요 차이점은 터빈을 구동하기 위해 배기 가스에 의존하는 대신 원심 과급기가 엔진 자체에서 직접 구동된다는 것입니다. 엔진이 작동하는 동안 슈퍼차저는 배기가스의 양에 제한을 받지 않고 지속적으로 부스트를 제공할 수 있습니다. 이는 "터보 지연" 문제를 효과적으로 제거합니다.
예전에는 메르세데스-벤츠, 아우디, 랜드로버, 볼보, 닛산, 폭스바겐, 토요타 등 많은 자동차 제조사들이 모두 슈퍼차저 기술을 탑재한 모델을 선보였습니다. 그러나 두 가지 이유로 인해 슈퍼차징이 대부분 중단되기까지는 그리 오랜 시간이 걸리지 않았습니다.
첫 번째 이유는 슈퍼차저가 엔진 동력을 소비하기 때문이다. 엔진의 크랭크축에 의해 구동되기 때문에 작동하려면 엔진 자체 동력의 일부가 필요합니다. 따라서 출력 손실이 덜 눈에 띄는 더 큰 변위 엔진에만 적합합니다.
예를 들어, 정격 출력이 400마력인 V8 엔진은 슈퍼차저를 통해 500마력까지 높일 수 있습니다. 그러나 200마력의 2.0L 엔진은 슈퍼차저를 사용하여 300마력에 도달하는 데 어려움을 겪습니다. 슈퍼차저의 전력 소비가 이득의 상당 부분을 상쇄하기 때문입니다. 배기가스 규제 및 효율성 요구로 인해 대형 배기량 엔진이 점점 더 드물어지고 있는 오늘날의 자동차 환경에서 슈퍼차저 기술을 위한 공간은 크게 줄어들었습니다.
두 번째 이유는 전기화로의 전환이 미치는 영향입니다. 원래 슈퍼차저 기술을 사용했던 많은 차량이 이제 전기 터보차저 시스템으로 전환했습니다. 전기 터보차저는 더 빠른 응답 시간과 더 높은 효율성을 제공하고 엔진 출력과 독립적으로 작동할 수 있으므로 하이브리드 및 전기 자동차에 대한 추세가 증가하는 상황에서 더욱 매력적인 옵션이 됩니다.
예를 들어, 아우디 Q5, 볼보 XC90, 심지어 한때 V8 슈퍼차저 버전을 고수했던 랜드로버 디펜더(Land Rover Defender) 같은 차량도 기계식 슈퍼차저를 단계적으로 중단했습니다. 터보에 전기모터를 장착해 터빈 블레이드 구동 임무를 전기모터에 넘겨 엔진의 모든 출력을 바퀴에 직접 전달할 수 있다. 이는 부스팅 프로세스를 가속화할 뿐만 아니라 엔진이 과급기를 위해 출력을 희생할 필요를 없애 더 빠른 응답과 보다 효율적인 전력 사용이라는 두 가지 이점을 제공합니다.
요약
현재 슈퍼차저 차량은 시장에서 점점 더 희귀해지고 있습니다. 그러나 포드 머스탱이 5.2L V8 엔진을 장착하고 슈퍼차저가 다시 등장할 것이라는 소문이 있습니다. 추세가 전기 및 터보차저 기술로 옮겨가는 동안, 특정 고성능 모델에서는 기계식 슈퍼차저가 다시 돌아올 가능성이 여전히 있습니다.
한때 최고급 모델에만 국한된 것으로 간주되었던 기계식 슈퍼차저는 더 이상 언급할 자동차 회사가 거의 없는 것으로 보이며, 배기량 모델의 종말로 인해 기계식 슈퍼차저는 곧 더 이상 존재하지 않을 수도 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 6일
