[자동차 상식] CVVT, CVVL, CVVD가 뭐예요?

현대자동차가 세계 최초로 CVVD 기술을 공개했다. 이 기술이 탑재된 1.6리터 가솔린 터보 엔진은 쏘나타 터보부터 탑재될 예정이다.

그런데 일반인들에게 다소 어려운 용어들이 많이 나온다. VVT, CVVT, CVVL, CVVD 등 비슷하면서도 다른 글자들이 복잡하게 느껴질 수도 있다. 각각이 뜻하는 것이 무엇이고 어떤 차이가 있을지 쉽게 풀어봤다.

밸브 : 공기가 드나들도록 열고 닫는 문

엔진은 공기를 흡입하고 압축한 다음 폭발 이후 남은 가스를 내보내는 과정을 반복한다. 이때 공기가 들어가고 나갈 수 있는 출입구 역할을 하는 것이 밸브다. 이 밸브는 2가지가 있다. 공기가 들어오는 입구인 흡기밸브와 공기가 나가는 배기밸브가 그것이다.

이 밸브 들은 피스톤과 손발이 척척 맞아야 한다. 제때 공기를 넣어주고 문을 닫아야 피스톤이 압축한 후 폭발을 시켜 동력을 만들 수 있기 때문이다. 그리고 제때 문을 열어 가스들을 내보내야 엔진 내부에 잔여 가스들이 남지 않는다.

피스톤과 밸브가 조금이라도 손발이 맞지 않으면 엔진은 바로 망가져버린다. 그래서 피스톤과 밸브를 서로 연결해버린다. 타이밍벨트, 타이밍 체인이라고 불리는 것이 이 둘을 묶는 역할을 한다.

VVT : Variable Valve Timing, 문이 열리고 닫히는 타이밍을 바꾸다

피스톤과 밸브가 오차 없이 정확하게 움직이도록 만들기 위해 이 둘을 묶어버린 것은 장점과 단점이 모두 존재한다. 항상 정확하게 작동하지만 자율성이라는 것이 없어져 버렸기 때문이다.

엔진은 여러 상황과 환경에서 작동한다. 항상 똑같은 동작은 오히려 장점보다 단점이 많을 때가 있다. 그래서 문을 열고 닫히는 타이밍을 바꾸기 시작한 것이 VVT 기술이다.

VVT 기술 덕분에 밸브가 상황에 따라 열리고 닫히는 타이밍을 바꿀 수 있게 됐다. 하지만 여기에는 한계가 있다. 1안 아니면 2안으로만 바꿀 수 있는 것. 역시 융통성 없이 제한적인 것은 비슷하다.

CVVT : Continuously Variable Valve Timing, 문이 열리고 닫히는 타이밍을 계속 바꾸다

밸브가 열리고 닫히는 타이밍을 그때그때 바꿔줄 수 있는 기능이 CVVT다. VVT 대비 한층 능동적으로 타이밍을 바꾸는 것이 가능하다. 밸브를 상황에 맞춰 열고 닫는 타이밍을 바꿔준다는 것은 의외로 엔진의 성격을 다양하게 변화시킬 수 있다.

대표적인 예로 종종 드는 것이 주사기다. 주사기 끝부분을 막지 않은 상태에서 피스톤을 밀면 힘들이지 않고 밀어 올릴 수 있다. 그러다 중간에 끝부분을 막으면 힘이 많이 필요해진다. 이 막는 타이밍을 그때그때 바꿔주면 주사기 안에 있는 공기의 양이 달라진다. 그에 맞춰 연료 분사를 비롯해 엔진이 발휘하는 힘이나 피스톤 내 잔류 가스를 어떻게 내보내는지까지 변화한다.

CVVL : Continuously Variable Valve Lift, 문이 열리고 닫히는 타이밍과 문이 열리는 정도를 계속 바꾸다

CVVT와 달리 CVVL은 밸브가 열리는 타이밍뿐만 아니라 얼마만큼 열리는지까지 바꿔준다. 앞서 언급한 것처럼 엔진은 다양한 주행 환경에서 작동한다. 밸브가 항상 활짝 열려도, 항상 조금만 열려도 곤란하다.

타이밍의 변화를 통해 언제 열리고 닫히는지도 좋지만 이왕이면 필요에 따라 문이 열리는 정도까지 바꿔주면 더 좋다. 공기를 더 많이 혹은 적게 들여보내고 내보내는 것이 가능해지기 때문이다.

CVVT가 주사기 끝을 막는 타이밍만 변화시킨다면 CVVL은 주사기 끝을 조금 열거나 모두 열었다를 상황에 맞춰 바꿔준다고 생각하면 쉽다.

CVVD : Continuously Variable Valve Duration, 문이 열리고 닫히는 시간을 바꾸다

언뜻 보면 CVVT와 비슷해 보인다. 타이밍이나 시간이나 비슷해 보이기 때문이다.

하지만 여기서 한 가지 기억을 떠올릴 부분은 서두에 언급했던 ‘밸브와 피스톤은 묶여있다’는 점이다. 만약 밸브가 빨리 열렸다면 그만큼 빨리 닫혀야 한다. 반대로 늦게 열렸다면 그만큼 늦게 닫힌다.

이러한 한계를 극복하고자 개발한 기술이 바로 CVVD다. 밸브를 일찍 열었지만 늦게 닫고 싶고, 반대로 늦게 열었지만 빨리 닫을 수 있다는 점이 핵심이다.

밸브의 움직임이 자유로워질수록 엔진은 다양한 주행 환경에서 최적의 성능과 효율을 발휘한다. 지금까지는 밸브와 피스톤이 서로 묶여있었기 때문에 밸브의 움직임이 제한적이었지만 CVVD 기술 덕분에 조금은 더 엔진의 연소과정을 최적화시킬 수 있게 됐다.