BMW, 일렉트릭 터보차저 특허출원

  • 기자명 오토뷰 | 김선웅 기자
  • 입력 2011.11.04 10:36
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BMW에서 기존의 터보차저의 단점을 해결한 새로운 개념의 일렉트릭 터보차저를 특허출원 했다. 현재 이 특허는 독일 특허청의 승인을 기다리고 있다.

최근 자동차업계에는 친환경을 화두로 기름을 소비하면서 높은 출력을 발휘할 수 있는 기술에 초점을 맞추고 있다. 때문에 배기량을 작게 만들고 부족한 출력을 보완하기 위해서 터보차저와 같은 과급 시스템을 사용하는 모델들이 크게 증가했다. 과거에 일부 자동차 매니아의 소유물이었던 터보튜닝 자동차가 이제는 우리주위에 너무나도 흔해진 이유이다.

하지만 과급기의 대표적인 장치인 터보차저에도 한계점이 존재한다. 터보차저는 배기가스의 힘으로 팬을 돌리고 팬이 돌아가면서 생기는 바람을 엔진으로 불어넣는 방식. 때문에 처음에 배기가스가 터빈을 일정수준 이상의 속도로 돌리는데 까지 지연현상이 발생한다.

세계의 각 메이커들은 이 지연현상을 조금이라도 줄이기 위해 가변형 날개를 적용시킨 터빈을 사용하는가 하면 큰 터보와 작은 터보를 같이 사용하기도 하고 터보차저와 수퍼차저를 같이 사용하기도 했다. 레이싱 머신에서는 배기라인 안쪽에 연료를 인위적으로 뿌려 강제폭발을 일으키는 방법을 사용하기도 했다. 최근에는 한 개의 터빈에 2개의 배기가스통로(스크롤)를 만들어 저회전과 고회전에 대응하는 트윈스크롤 터보차저가 많이 사용되고 있다.

BMW에서 특허를 낸 일렉트릭 터보차저는 이러한 지연현상을 억제하고 보다 높은 출력을 이끌어낼 수 있다고 설명하고 있다. 작동원리는 터보차저에 부착된 전기모터에 있다.

일렉트릭 터보차저는 기존의 일반적인 터보차저와 달리 배기 쪽의 터빈과 흡기 쪽의 컴프레셔 축이 분리되어있다. 운전자가 가속페달을 밟는다는 신호가 전달되면 터보차저의 전기모터가 즉시 컴프레셔를 빠르게 돌려 엔진으로 바람을 불어 넣는다. 이 사이 터빈이 배기가스를 통해 충분한 회전력을 얻었다면 터빈과 컴프레셔 축이 연결되고 최대압력치에 도달할 때까지 모터가 힘을 더해준다.

터보차저가 최대압력치에 도달했다면 전기모터는 발전기로 전환되어 터빈에서 발생되는 회전에너지를 전기에너지로 바꿔 배터리로 저장을 하게 된다. 발전기로 전환된 전기모터는 단순히 전기만 생산하는 것이 아니고 터보차저가 설정된 최대압력치 이상으로 작동하지 않게 해주는 안정기로써의 역할도 한다. 기존 터보에 사용되었던 웨스트게이트가 필요하지 않게 되는 것이다.

BMW에 따르면 이 기술이 적용된 차량은 아이들 상태에서 가속으로 이어지는 시점이 기존 터보차량과는 다른 대단한 빠르기의 엔진 반응을 이끌어 낼 수 있다고 한다. 또한 웨스트게이트 없이도 세밀한 과급압 조절이 가능하게 되고 결론적으로 보다 높을 효율을 이끌어 낼 수 있다고.

새로운 개념의 일렉트릭 터보차저는 획기적이지만 상용화될 때까지는 시간이 필요하다는 것이 해외 언론들의 중론이다. BMW 포럼 등 일부 매체에서는 다음세대 M3에 사용되지 않을까 하는 추측을 내놨지만 정확한 상용화 계획은 아직 알려지지 않았다.

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