TDI여 영원하라! 아우디 TDI 테크 워크샾 2014

이 세상에 영원한 것은 없다. 자동차 동력원에 있어서도 아주 오랫동안 시장을 지배해왔던 화석연료 시대에서 전기, 수소 시대로 급격히 전환될 것 같은 변화가 계속 이어지고 있다. 아직 소규모이긴 하지만 전기자동차는 이미 시판을 시작했고, 수소연료전지차도 토요타가 내년이면 일반인들에 시판을 시작하겠다고 밝혔다. 비록 전기와 수소를 이용하는 자동차가 연료를 생산하는 단계부터 완전 무공해가 아닌 것은 사실이지만 전통적인 화석 연료에 비해 더 친환경적이고, 또 친환경적일 여지를 높일 수 있는 가능성이 더 큰 것은 사실이다. 따라서 이런 변화는 앞으로도 더 빨리 전개될 것이 확실해 보인다.

그렇다고 전통적인 화석연료를 사용하는 시스템이 하루 아침에 사라질 수는 없겠지만 서서히 그 비중이 낮아져 갈 것이라고 추측할 수 있다. 그런데 독일을 중심으로 한 선진 엔진 메이커들의 행보를 보면 화석연료를 사용하는 시스템을 축소할 의향이 전혀 없어 보인다. 이것은 단순한 고집을 말하는 것이 아니라 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 기술을 놀라운 속도로, 또 지속적으로 발전 시켜 나가고 있으며, 앞으로 더욱 가속화하겠다는 의지를 분명히 하고 있는 것이다.

아우디의 터보 직분사 디젤 엔진인 TDI가 탄생 25 주년을 맞았다. 그래서 전 세계 자동차 전문기자들을 대상으로 해마다 진행되는 ‘아우디 테크 데이’가 올해는 ‘아우디 TDI 테크 워크샾 2014′로 덴마크 코펜하겐에서 진행됐다. 이 자리에서 아우디 AG 기술 개발 부문 경영이사회 멤버인 울리히 하켄베르크 박사(Prof. Dr. Ulrich Hackenberg)는 “아우디 TDI의 25년은 사반세기를 이어온 진보, 효율성, 역동성, 파워를 의미하며, 우리는 이 역사에 대해 강한 자부심을 가지고 있고 앞으로도 지속적으로 TDI 개술 개발에 박차를 가하겠다.”고 말하면서 최근의 환경 변화로 인해 디젤 엔진 부문이 축소되지 않음은 물론 오히려 더 선도적으로 친환경 기술을 이끌어 갈 것임을 밝혔다. 디젤 연료를 사용하는 TDI 엔진의 미래는 여전히 밝다는 것이다.

이와 같은 아우디의 의지를 담아 이날 진행된 TDI 테크 워크샾에서는 지난 25년 간의 TDI 개술 발전을 살펴보고, 최근 선보인 다양한 신기술과 그 성과를 설명하며, 향후 전개될 아우디 TDI의 미래를 전망했다. 더불어 최근 출시된 파워 트레인을 장착한 모델을 시승하고, 마지막으로 곧 선보일 첨단 파워 트레인을 탑재한 컨셉트 모델을 서킷에서 시승하는 것으로 이번 워크샾은 마무리되었다.

이 글에서는 아우디 TDI 기술의 과거와 현재, 미래를 폭 넓게 살펴보고자 한다.

아우디는 1989년 가을 프랑크푸르트 암 마인(Frankfurt am Main)에서 열린 국제오토쇼(IAA)에서 완전 전자제어식 직분사 디젤 엔진 2.5 TDI를 탑재한 아우디 100을 처음 발표했다. 이후 아우디는 관련 기술 분야에서 지속적으로 선도적 지위를 강화하며 새로운 이정표들을 제시해 왔다.

1989년 이후, TDI 기술은 디젤 엔진의 엄청난 성공에 크게 기여했다. 이 엔진은 강제 흡기(과급), 연료 분사, 배출가스 제어 등 몇 가지 주요 추진요인을 바탕으로 여러 단계를 거치며 발전을 거듭했다. 지난 25년 동안 TDI는 배기량 대비 출력 및 토크가 100% 넘게 증가된 반면, 오염물질 배출량은 오히려 98% 줄었다. 디젤 엔진임에도 불구하고 최신 TDI 엔진은 첨단 기술의 도움을 받아 리터랑 100마력을 넘겼고, 이 엔진은 양산차에 적용됐다.

아우디는 TDI 엔진이 장착된 차를 지금까지 약 750만 대 생산했다. 2013년 한 해만도 거의 60만 대를 생산했다. 아우디가 유럽 국가에 판매한 신차의 평균 이산화탄소 배출량을 최근 몇 년 동안 해마다 3%씩 감축시킬 수 있었던 주요 요인도 바로 TDI 엔진 덕분이다. 현행 아우디 라인업에 포함된 156종의 TDI 모델들 가운데 58종이 85~120g/km 사이의 이산화탄소 배출량을 나타낸다.

아우디는 최근 특히 효율성이 높은 모델 라인인 ‘울트라(ultra)’를 선보이고, 전 모델에서 고도로 효율적인 울트라 모델 레인지를 빠르게 확장하고 있다. 울트라(ultra)라는 용어는 전 부문에 걸쳐 뛰어난 지속 가능성을 상징할 때 사용된다. 아우디 A3 울트라 모델의 경우 1.6리터 TDI 엔진을 탑재해 무려 31.3km/l의 평균연비를 제공한다.

오늘날 아우디가 생산하는 모든 TDI 엔진은 높은 효율성, 청정성, 정교함, 안락함과 강력한 파워를 자랑한다. 아우디 R8을 제외하고 모든 모델 시리즈에 TDI 엔진 라인업이 포함되어 있으며, 배기량은 1.6리터에서 4.2리터, 최고출력은 1.6 TDI의 90마력부터 4.2 TDI의 385마력까지 다양하다. 판매량 면에서 독보적인 선두주자는 2.0 TDI다. 지금까지 거의 300만 대 이상 판매됐고, 지난해에만도 약 37만대가 판매됐다.

아우디의 TDI 기술은 인상 깊은 성공의 역사와 밝은 미래를 모두 담고 있다. 완전히 재설계된 저공해 3.0 TDI 클린 디젤은 새로운 이정표를 제시하고 있으며, 폭스바겐 그룹의 엔진 모듈화 2번째 모델이 된 신형 3기통 1.4 TDI 클린 디젤은 컴팩트 모델을 통해 곧 데뷔할 예정이다.

향후 V6 TDI 엔진은 보조 전기 컴프레서를 이용해 낮은 회전수에서도 즉각적인 파워를 분출하여 더욱 본능적이고 스포티한 드라이빙 경험을 선사할 것이다. 이번에 ‘A6 TDI 컨셉트’와 ‘RS5 TDI 컨셉트’를 통해 선보인 ‘전기 바이터보(electric biturbo)’ 역시 아우디의 TDI 전기화 작업을 위한 첫 번째 단계다. 이 새로운 하이브리드 구성요소는 곧 시장 출시를 앞두고 있다. 플러그인 하이브리드 기술이 접목된 TDI를 비롯하여 모든 고객과 요구사항을 위한 맞춤형 솔루션이 제공될 예정이다.

또한 아우디는 연료 사용 시 이산화탄소 중립 운행이 가능하도록 지속 가능한 방식으로 생산된 아우디 e-디젤 생산에 주력하고 있다. e-디젤은 대기중에서 포집된 이산화탄소를 이용해 생산되는데, 생산과정에서 포집된 만큼의 이산화탄소만 주행 중 다시 배출하게 되므로, 자동차 운영 전 과정을 통해서 이산화 탄소 발생이 늘어나지 않고 이산화탄소 중립이 실현되는 청정 연료가 될 전망이다.

아우디는 2020년까지 자사 신차 모델의 평균 이산화탄소 배출량을 95g/km로 줄이기 위해 노력하고 있다. 이에 따라 개발진은 하이브리드 방식뿐만 아니라 전통적인 기술 분야에도 연구를 집중하고 있다. 마찰 감소, 열관리, 그리고 연료 분사와 강제 흡기 같은 연소 과정이 여기에 포함된다. 아우디는 다운사이징(소형화)보다는 각 차량 크기에 맞는 올바른 엔진 사이즈를 선택하는 라이트사이징(rightsizing, 적정 규모화)에 주력한다. 예를 들어, 6기통 및 8기통 TDI 엔진은 매우 낮은 회전수에서도 부드럽게 작동하므로 실제 주행 상황에서 높은 효율성을 제공한다.

그리고 레이싱은 아우디 DNA의 일부분이다. 레이스트랙은 양산차에 적용될 신규 개발 부품을 시험할 수 있는 가장 혹독한 무대다. 2006년 TDI 엔진은 르망 24시간 레이스에 처음 데뷔했다. 아우디는 이때부터 9차례 경주에 참가해 여덟 차례 종합 우승을 차지했다. 경주차와 양산차에 적용되는 요구사항은 원칙적으로 동일하다.

그 목적은 언제나 연료 한 방울까지 아껴가며 최대한 많은 것을 얻어내는 것이다. 아우디의 TDI 기술이 지닌 잠재력은 레이스의 성공을 통해 확실히 입증됐다. 아우디는 최근 세계에서 가장 유명한 내구 레이스인 르망24시간에서 1위와 2위를 모두 차지하는 원투 피시니(1-2 finish) 를 일궈내기도 했다.

아우디는 이와 같이 TDI의 과거와 현재, 미래를 공유할 수 있는 이번 TDI 테크 워크샾 장소로 덴마크 코펜하겐에 위치한 ‘디젤 하우스’를 선택했다. 1932년에 건설된 디젤하우스는 초대형 디젤 엔진으로 15,000 kW의 전기를 생산해 코펜하겐에 공급해 온 발전소다. 이 디젤 엔진은 직렬 8기통 2스트로크 엔진으로 배기량이 1만 5,000리터에 달하고 아래 부분이 발전기와 결합돼 있는데, 이 엔진은 당시 30년 동안 세계에서 가장 큰 디젤 엔진의 영예를 누렸다.