Q3 40 TFSI 콰트로 및 Q3 40 TFSI 콰트로 프리미엄 트림 세분화 최고 출력 186마력...사이드 어시스트·ACC 등 편의성도 갖춰 아우디코리아가 7월 11일부터 판매 시작하는 컴팩트 SUV 라인업 ‘아우디 Q3 40 TFSI 콰트로(Audi Q3 40 TFSI quattro)'를 공개했다. 해당 모델은 2.0L TFSI(가솔린 직분사 터보차저 및 슈퍼차저) 엔진을 탑재해 성능 및 효율성 측면에서 강점을 발휘할 것이라 기대받는다. 8단 팁트로닉 변속기에 아우디 사륜구동 시스템 ’콰트로‘를 장착한 점도 특징이다. 아우디측은 콰트로를 통해 주행 성능·안정성·연비 등 세 마리 토끼를 잡게 됐다고 평가했다. 이번 모델 트림은 Q3 40 TFSI 콰트로와 Q3 40 TFSI 콰트로 프리미엄으로 구성됐다. 양 트림은 모두 2.0L TFSI 엔진과 콰트로가 융합돼 최고 출력 185마력, 최고 속력 210km/h, 정지 상태에서 100km/h에 도달하는 시간을 의미하는 제로백 9.1초, 복합 연비 9.9km/L 등 주행 성능을 갖췄다. 차량 내관은 앰비언트 라이트로 선을 더했고, 도어 엔트리 라이트를 적용해 실내 환경이 부각되도록 설계됐다. 또 다기능 가죽 스
[첨단 헬로티] 자동차의 배출가스 규제가 세계적으로 해마다 엄격해지고 있는 것은 알고 있는 사실이다. 배출가스 시험은 예를 들면 일본에서는 10·15 모드, JC08 모드, D13 모드, JE05 모드 등의 정해진 주행 속도 패턴, 엔진 운전 패턴을 이용해 실시되어 왔다. 최근에는 이러한 패턴도 엔진에서 보다 엄격한 운전 조건에 입각한 것으로 바뀌고 있으며, 또한 세계적으로 통일된 패턴을 이용하고 있다. WLTC(Worldwide harmonized Light-duty Transient Cycle), WHDC(Worldwide harmonized Heavy-duty Driving Cycle) 등이 이에 해당된다. 그러나 시험 패턴이 변해도 시험실 내에서 섀시 다이나모미터, 엔진 다이나모미터를 이용해 시험이 실시되는 것에는 변함이 없다. 최근 시험실 내의 주행 속도 패턴으로 계측되는 배출가스와 실제 도로를 주행했을 때의 배출가스에 괴리가 있는 것이 지적되고 있다. 기억에 새롭지만, 미국에서 발각된 Diesel Gate 문제일 것이다. 이것은 최신의 디젤 승용차에 차재형 배출가스 계측장치(Portable Emission Measurement Syst
[첨단 헬로티] 자동차 배출가스는 1973년에 시작된 자동차 배출가스 규제에 의해, 그 배출량이 규제되어 왔다. 가스상 물질로 한정하면 규제 대상 가스 종류는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC, 현재는 메탄을 제외한 탄화수소에 규제가 걸려 있다. Non-Methane Hy-drocarbon, NMHC)와 질소산화물(NOx)이며, 자동차 배출가스 규제에 의해 엄격히 배출량이 제한되어 있다. 현재는 예를 들어, 가솔린·LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화 석유가스) 승용차의 경우 2005년에 시행된 규제에 의해 CO, HC, NOx의 배출량은 각각 1.15g/km, 0.05g/km, 0.05g/km으로 되어 있으며, 규제 개시 시부터 비교하면 그 배출량의 규제값은 5% 이하까지 떨어져 있다. 가솔린·LPG 승용차의 경우, 섀시 다이나모미터 상으로 차량을 고정하고 정해진 주행 모드를 주행할 때의 배출량으로서 규제값이 정해져 있기 때문에 주행 모드가 다른 경우, 그 규제값을 단순히 비교할 수는 없지만, 배출량의 규제값은 엄격하게 변천해 왔다. 가솔린·LPG 승용차는 2018년에 세계에서 통일된 새로운 주행 모
[첨단 헬로티] 내연기관을 베이스로 한 자동차의 배기에는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx=NO+NO2)이나 비메탄탄화수소(NMHC) 등의 규제 대상 가스 이외에도 다양한 가스 성분이 포함되어 있으며, 오늘날의 도시 대기 환경 문제를 생각하는데 있어 이러한 가스 종류를 보다 고감도·고정도로 계측하는 기술이 요구되고 있다. 규제 대상 가스에 대해서는 시험 모드 주행에서 단위거리당 배출량(g/km)에 의해 규제가 되고 있다. NMHC는 배기 중의 메탄 이외의 탄화수소(주로 휘발성 유기화합물; Volatile Organic Compound(VOC))을 말하며, 그 총배출량이 규제 대상이 된다. 2018년부터 적용된 WLTC 시험 모드에 의한 가솔린 승용차의 NMHC와 NOx의 규제값은 각각 0.16g/km, 0.08g/km이다. 자동차 배기 중의 NMHC나 NOx가 규제 대상이 된 배경에는 이들 물질이 광화학 반응에 의해 광화학 옥시던트(Ox)를 생성하는 원인 물질이기 때문이다. 광화학 옥시던트는 오존이나 질산페르옥시아세틸 등 대기 화학 반응으로 생성되는 산화성 물질(옥시던트)의 총칭이며, 대기 중에서는 그 대부분이 오존이다. 광화학 옥시던트는 매
[첨단 헬로티] 자동차 배출 입자는 디젤 트럭을 중심으로, 자동차로 인한 대기 오염의 대표로 여겨져 왔다. 그러나 2000년경에 등장한 Diesel Particulate Filter(DPF)의 등장으로 상황은 크게 변화했다. DPF는 다공질 필터로 이루어져 있으며, 그 포집 효율은 일반적으로 90%를 넘고 포집된 입자는 재생 제어라고 불리는 고온 운전으로 연소 제거되기 때문에 지속적으로 사용하는 것이 가능하다. 이 DPF의 보급으로 디젤차의 입자 배출은 격감했다. 일반적으로 자동차 배출 입자의 평가에는 필터를 이용해 입자를 포집해 그 무게를 측정하는데, DPF 장착 엔진 배출 입자는 이 필터법으로 측정이 곤란할 정도까지 급감했다. 그림 1에는 DPF 장착 차량(왼쪽)과 장착하지 않은 차량(오른쪽)에서 입자를 포집한 필터의 사진을 나타냈다. DPF를 장착하지 않은 차량에 이용한 필터는 검게 되어 있으며 입자를 육안으로 볼 수 있지만, DPF 장착 차량에서는 육안으로도 시험 전의 필터와 차이를 확인할 수 없다. 시험에 이용하는 필터의 무게는 100mg 정도가 일반적인데, DPF 장착 차량 입자는 경우에 따라 10μg 이하이다. 따라서 100mg 필터의 10
[첨단 헬로티] 환경 문제에 대응하기 위해 내연기관의 열효율 향상이 더욱 요구되고 있으며, 열감정에서 30% 정도를 점하는 냉각 손실의 저감은 매우 중요하다. 일반적으로는 연소가스로부터 벽면에 대한 손실을 정량적으로 파악하기 위해 Woschni의 식으로 대표되는 연소실 전체의 공간 평균 열전달률의 예측식이 이용된다. 한편, 연소실 벽면의 재료 및 형상 개량에 의한 국소적인 냉각 손실 저감 기술이나 노크 개선을 위한 열전달 촉진 기술, 연료의 분무 형상 및 압력 등이 냉각 손실에 미치는 영향 등의 검증이나 해석에서는 국소적인 벽면 온도 및 열유속의 계측이 필요해진다. 필자 등은 독자적으로 개발한 기계의 마찰섭동면의 압력·변형·거리 계측용 박막 센서 기술을 응용, 연소실 벽면에 스패터링에 의해 직접 형성하는 순간 온도 센서나 연소실 벽면에 삽입해 표면의 순간 온도와 열유속의 계측이 가능한 원통형 열유속 센서를 개발, 엔진 실제 가동을 중심으로 한 순간 온도의 계측에 응용해 왔다. 이 글에서는 이들 대표적인 센서 구조, 정도에 관한 검토 사례와 계측 예에 대해 서술한다. 표면 온도 센서 (벽면 직접 계측용 박막 열전대) 1. 대표적인 형상
[첨단 헬로티] 가솔린 기관에서는 고부하 운전 시에 발생하는 노킹이라고 하는 이상 연소가 열효율 향상을 목표로 하는데 제한 요인으로 되어 있으며, 노킹 억제는 가솔린 기관의 가장 중요한 과제 중 하나이다. 노킹의 기초 현상은 미연 가스의 자착화 및 그것에 유발되는 압력 진동이라고 생각되는데, 자착화에서 압력파의 발생, 압력 진동에 이르는 과정이나, 압력 진동의 진폭에 대한 영향 인자 등 상세한 메커니즘은 밝혀져 있지 않다. 또한, 노킹은 확률적인 현상으로 수치 예측이 어렵고, 수치 모델 구축의 관점에서도 노킹이 왜 일어나는지를 밝히는 것이 중요하다. 또한, 최근의 가솔린 기관에서는 차량 연비 개선을 위해 과급 다운사이징 엔진의 개발이 추진되고 있다. 과급 다운사이징의 콘셉트는 배기량을 작게 하고, 열효율이 상대적으로 높은 중·고부하 영역을 상용함으로써 차량 연비를 개선하는 것이다. 소배기량화에 동반해 최고 출력이 저하하기 때문에 과급해서 순 평균 유효 압력을 높임으로써 이것을 보충한다. 그러나 과급 압력을 높이면, 프리이그니션(preignition)이라는 이상 연소가 발생한다는 것이 알려져 있다. 특히 저회전 영역에서 발생하는 저속 프리이그니션(
[첨단 헬로티] 가솔린 불꽃 점화 엔진의 연비 향상, 배기 정화를 도모하기 위해 통내 직접 분사식 기관(Direct-Injection Spark-Ignition: DISI)이 개발되어 열효율을 비약적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이 DISI 엔진에서는 혼합기 제어 방식으로서 3종류의 방법이 검토되어 왔다. (a) 분무 제어, (b) 벽 제어, (c) 공기 제어의 3종류이다. 벽 제어 방식은 1996년경부터 많은 발표가 이루어져 왔다. 그러나 벽 제어의 경우, 피스톤 상부에 부착하는 연료 액막에 의해 디포짓이 발생하는 등의 문제도 있다. 한편, 분무 제어 방식은 연료 분사 인젝터로부터 분사되는 연료를 직접 점화 플러그에 내뿜는 방식으로, 점화 플러그 근방의 연료 분포를 제어하기 쉽다. 그러나 분무가 직접 점화 플러그에 부착함으로써 디포짓의 발생 요인으로서 생각되고 있다. 어쨌든 DISI 엔진에서는 열효율 향상을 목적으로 엔진 실린더 내에 연료를 직접 분사함으로써 층 모양 연료 농도장을 형성, 점화, 연소를 하고 있다. 점화 시기에 가연 혼합기가 점화 플러그 근방에 존재하는 것이 중요하다. 이 글에서는 가솔린 불꽃 점화 엔진에서 엔진 실린더 내의
[첨단 헬로티] 자동차용 가솔린 엔진은 경량이고 우수한 출력특성 때문에 사람들의 이동 수단 진보와 함께 발전해 왔는데, 이산화탄소 배출에 의한 지구온난화 문제, 석유 자원 소비에 의한 에너지 자원 고갈 등 사회 문제의 원인이 되고 있는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 이들 과제의 개선책 중 하나는 엔진의 열효율 향상에 의한 저연비화이다. 가솔린 엔진의 열효율 향상 대응에는 린번화, EGR 등이 유효한 수단으로, 특히 최근 린번화에 대해서는 적극적으로 연구·개발이 추진되고 있는데, 그 추구에는 연소 속도의 저하, 불안정한 착화, 연소의 사이클 간 변동 증대에 의한 운전 영역 제한 등 극복해야 할 과제도 많다. 또한, 자동차용 엔진은 연소에 의한 고온 열원을 이용하는 기관이므로 엔진 통내 벽면을 통한 냉각 손실은 피할 수 없으며, 더구나 벽면과 통내 가스의 열적 왕래는 노크 발생 요인에도 밀접하게 관련되기 때문에 벽면과 통내 가스 간의 전열 문제는 엔진 개발에 있어 하나의 중요한 과제이다. 연소 속도 저하의 극복을 위해서는 통내 유동 강화에 의한 난류의 고강도화로 화염 전파 촉진을 도모하는 것이 최근의 개발 동향이다. 한편, 통내 유동 강화는 점화
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