E-Turbo, 이렇게 터보 랙과 배출가스를 줄입니다

Mercedes-Benz와 특히 그 고성능 사업부인 MercedesMercedes-AMG 같은 브랜드는 e-Turbo라고 불리는 전기 터보를 모델에 도입하고 있습니다. 이 기술은 더 빠른 응답을 제공하고, 터보 랙과 CO2 배출량을 줄여 줍니다.

최근 몇 년간 디젤 엔진의 전기 부스트(e-boosting)에 대해 많이 들어보셨을 것입니다. 여러 프리미엄 브랜드는 이제 기존 터보차저와 함께 이를 사용하여 저회전·저출력 영역의 응답성을 개선하고 있으며, 이때 기존 터보가 제어를 담당합니다.

하지만 가장 최신의 기술은 향후 배출가스 법규를 엔진이 충족하도록 돕는 것을 목표로 하는 전자식 터보차저입니다. 이미 F1에서 사용되고 있으며, MercedesMercedes-AMG가 터보 제조사 Garrett Motion과 함께 일반 도로용으로 개발하고 있습니다.

E-booster(전기 과급기)와 e-터보차저는 상당히 다른 장치입니다. 기존 터보는 배기가스의 에너지로 구동되며, 두 가지 주요 구성 요소로 이루어집니다. 배기가스로 돌아가는 터빈과 엔진 흡기를 실제로 압축하는 컴프레서입니다.

e-Turbo가 향후 규제의 배출 기준을 제조사가 달성하는 데 도움을 줄까요?

E-booster는 터빈을 48V 전기 모터로 대체하므로 배기가스가 관여하지 않습니다. e-booster의 장점은 배기가스 에너지가 매우 낮을 때도 부스트를 생성할 수 있어, 가속페달에 빠르게 반응하도록 지연을 없앨 수 있다는 점입니다.

전자식 터보차저는 터빈과 컴프레서를 그대로 유지하면서 모터를 추가하여, 터빈과 컴프레서의 관성을 극복해 터보 응답을 높입니다. 이 관성은 가속을 더디게 만드는 요인입니다. 또한 배기가스 에너지가 낮을 때의 응답을 돕고, 회생 제동과 동등한 방식으로 터보를 통해 에너지를 회수합니다. 운전자가 가속페달에서 발을 떼면 회전 부품과 초기 배기가스에는 여전히 많은 에너지가 남아 있습니다.

실제로 터보가 더 이상 필요하지 않을 때도 부스트를 계속 생성할 만큼의 에너지가 남아 있습니다. 전자식 터보차저는 이 잉여 에너지를 활용해 전기를 생산하고, 이 전기는 하이브리드의 배터리에 저장됩니다.

MercedesMercedes-AMG Garrett E-Turbo는 터보의 터빈과 컴프레서 하우징 사이에 끼워 넣은 두께 40mm에 불과한 모터를 탑재합니다. 모터가 배기가스가 터빈을 구동하기 전에 터보차저를 회전시키므로, 공회전 상태에서도 응답이 즉각적이어서 터보 랙이 줄어듭니다.

Garrett의 말처럼 터보는 작업에 “적합한 크기”여야 하며, 이는 연소 전략이 향후 배출 규제를 충족하는 데 필수적일 것입니다. 한편 MercedesMercedes-AMG는 이 단계에서 F1의 방식을 따라 전기 에너지 회생 기능을 사용할지에 대해 밝히지 않았습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=4nLIgb8swGc

슈퍼차저는 어떻게 될까요?

슈퍼차저는 여전히 존재하지만, 터보차저의 뛰어난 효율과 개선된 응답성 때문에 사용이 줄고 있습니다. 기계식 구동 방식은 배기가스 압력이 낮아도 지연이 생기지 않게 해 줍니다. 여전히 Jaguar, Land Rover, Lotus, Volvo 등에서 사용되고 있습니다.