미래 내연기관차의 생명, 신기술로 수명연장 가능하다
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미래 내연기관차의 생명, 신기술로 수명연장 가능하다
김필수 대림대 교수
  • 기호일보
  • 승인 2020.06.18
  • 11면
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김필수 대림대 교수
김필수 대림대 교수

지난 130여 년의 내연기관차 역사가 큰 위협에 직면해 있다. 글로벌 환경적인 문제가 수면 위로 올라오면서 오염원의 대명사 중 하나인 내연기관차가 친환경차에 위협받게 된 것이다. 내연기관과 모터를 겸용하는 하이브리드차도 전기차 공세가 커지면서 역시 수명 단축으로 갈 가능성이 커지고 있는 상황이다. 최근 글로벌 팬데믹을 가져오고 있는 코로나19도 이후에 큰 변수로 작용한다는 것이다. 연식이 오래되고 주행거리가 길어지면 최후에는 장치가 고장나거나 기능이 떨어지면서 그대로 유해가스가 노출되기 때문이다. 여기에 배기 후 처리장치는 환경적 부분과 연비는 한쪽이 크면 한쪽은 작아지는, 상대적으로 동전의 양면과 같아서 어떻게 잘 배분하는가도 관건이다. 

한 가지 경제적으로 해결하는 방법 중 하나는 엔진 전에 탑재하는 배기 전 처리장치와 후 처리 장치를 활용하는 방법도 있다. 특히 배기 전 처리장치는 엔진에 들어가기 전에 조치를 취하는 만큼 생각 이상 효과가 있기도 하다. 배기 후 처리장치는 같은 압력을 배가시키면서 머풀러로 빼내는 배기가스의 정도를 높이는 방법으로 역시 효과가 크게 기대된다. 필자에게도 지금까지 수십 가지 이상 각종 연료절감기와 배기 개선장치를 갖고 자문을 해주거나 제품을 제시하는 등 기회가 매우 많았다. 지금도 연구실에는 다양한 관련 제품이 곳곳에 존재하고 있다. 

이미 10여 년 전에 일명 토네이도라고 해 트로틀 밸브 앞단 흡기 매니폴드 안에 장착됐던 날개라고 할 수 있다. 회오리를 일으켜 흡입되는 공기를 세밀하게 세분화하고 연료와 혼합을 더욱 가속화시키면서 산소 농도를 높이는 날개형 장치다. 밸브 안에 쉽게 장착해 사용하면서 효과는 있어서 이전 다른 장치와는 차원이 다른 효과는 나타냈다. 당시 정부 관련 기관에서 테스트한 결과도 있어서 오차를 제외하면 수 % 이상 효과가 나왔다. 그러나 우리나라는 교통체증도 많고 운전 방법도 에코드라이브와는 거리가 멀 정도로 험한 운전이 많아서 낭비성 운전이 많은 국가다. 이에 따라 국내에서는 이 장치의 효과가 적어서 도리어 일정속도 운행과 직장과 집의 거리가 먼 미국의 경우 효과가 더욱 커서 현지에서 상당 부분 인기를 끌었던 장치다. 당시 장치의 효과가 있음에도 불구하고 일부 언론에서 다른 장치와 함께 묶어서 부정적인 언급을 하면서 아깝게 사장된 사례이다. 추후 관련 방송에서 사과방송을 했으나 그때는 이미 늦어서 회사는 문을 닫았다. 

최근에 이러한 회오리 바람을 유체각도와 날개 크기 및 밀집도 등을 더욱 체계적으로 일으켜 유체의 이동성을 극대화한 장치가 등장했다. 공기 흐름을 극대화하고 차종당 구경이 다른 경우를 고려한 날개형 장착 방법이나 바람의 극대화는 물론 두 개를 병렬로 삽입해 효과는 극대화한 부분은 기존 다른 장치와는 크게 차별화된 부분이다. 특히 미세먼지 원인 물질 중 하나인 질소산화물 제거가 뛰어나고 매연은 물론이고 연비까지 상승하는 1석3조 효과가 나타내고 있다. 배기 전 처리장치인 만큼 연비와 환경 두 마리 토끼를 잡은 극히 우수한 장치라 할 수 있다. 

이와 함께 앞서 언급한 배기 후 장치가 유사한 원리를 응용해 시험 중에 있다. 특히 앞서와 다른 점은 압력을 활용해 배기를 더욱 촉진시킨다는 것이다. 가장 적은 비용으로 최고 효과를 내는 장치인 만큼 이미 자동차 메이커에서도 큰 관심을 가질 만하다. 조건에 따라 큰 효과가 차이는 있으나 가장 저렴한 최적의 비용으로 연비 상승효과도 매우 크고 극히 환경적인 효과가 커서 내연기관차의 수명을 늘리고 앞서 언급한 문제점 제거를 통해 전기차 같은 친환경차와 더 오랜 기간 동안 싸울 수 있는 무기가 하나 더 확장될 수 있다고 판단된다.

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