혼다소식
터보를 만난 CVT, 시빅 스포츠
미디어에서는 ADAS나 첨단 편의 장비의 발전 속도가 부각되고 있으나, 정작 더 무서운 속도로 발전하고 있는 것은 파워트레인 테크놀로지라 할 수 있다. 특히 트랜스미션은 엔진 부하를 줄이고 동력 전달 효율을 높여, 연비와 배기가스 관련 규제를 해결해가는 과정에서 해가 다르게 새로워지고 있다. 따라서 수년 전에 알았던 트랜스미션 상식은 낡은 것이 되고 있다. 연비에는 좋지만 답답하다고 알려졌던 CVT도 마찬가지다. 이번 콘텐츠에서는 혼다 시빅 스포츠에 적용된 CVT를 통해, 혼다가 이뤄낸 CVT의 발전과 터보 엔진과의 조화에 대해 살펴본다.
터보와 CVT,
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과거 터보차저 엔진과 CVT에 대한 공통된 거부감의 원인은 ‘응답’의 속도와 이질감이었다. 배기가스의 유속을 활용해 터빈을 돌려 공기를 압축하고 실린더에 불어넣어 보다 강한 폭발력을 발휘하는 터보차저는, 배기량 대비 최고 출력과 최대 토크의 상승을 가져왔다. 그러나 일정 이상 배기가스 유속이 확보될 때까지 동력 전달이 지연되는 ‘터보 랙’이 있었다. 그 이후 일정 배기가스 유속이 확보되면 가속력이 발휘되는데, 자연흡기 엔진을 선호하는 이들은 이러한 이질감에 대해 아직도 거부감을 갖고 있는 경우가 많다.
CVT에 대한 우호적이지 않은 반응 역시 마찬가지였다. CVT의 구조는 입력축과 출력축의 구동 풀리(도르래) 사이에 연결된 벨트가 있고, 풀리의 폭이 넓어졌다 좁아지기를 반복하면서, 벨트가 닿는 풀리 부분의 유효 지름 변화로 변속을 구현하는 방식이 기본이다. 그러나 CVT 역시 ‘러버(고무)밴드’ 현상이라고 하는 출력 전달 지연 후 급작 전개가 단점으로 꼽혔다.
그러나 21세기에 들어오면서부터 터보차저 엔진과 CVT 모두 각자의 한계를 벗어나기 시작했다. 자동차 제조사들은 낮은 엔진회전수에서 유속을 확보하기 위해 배기가스가 통과하는 구멍을 좁은 것과 넓은 것의 둘로 나눈 트윈 스크롤 방식을 적용하거나, V형 엔진의 경우 각 뱅크에 별도 터보차저를 두는 트윈터보 방식을 택했다. 물론 혼다도 오랜 F1 참전 테크놀로지가 축적된 만큼 트윈 터보 엔진을 보유하고 있으며, 대표적인 것이 NSX에 적용되는 3.5리터 트윈터보 엔진이다. 그러나 이러한 방식은 비용이 많이 들고 제원이 복잡해진다. 따라서 혼다는 적은 배기량의 터보차저 엔진에서는, 과거부터 강점을 갖고 있던 흡배기의 절묘한 타이밍을 최대한 활용해 터보차저의 능력과 시너지를 이루는 방법을 택했다.
시빅 스포츠의 1.5리터 터보 엔진
CVT의 경우는 유닛의 경량화와 소재의 개선이 돋보인다. 특히 혼다는 2010년대 들어 2.0리터 이하 자동차용 CVT를 개선했는데, 벨트의 강성이 높아지고 풀리 폭을 조절하는 오일 펌프의 압력을 전동식으로 제어할 수 있게 되면서 보다 기민한 가속도 가능하게 되었다.
2010년대 들어 벨트 강성 강화와 전동식 오일 펌프로 더 기민한 동작이 가능해진 혼다의 CVT
시빅 스포츠,
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2019년 3월, 국내에 출시된 시빅 스포츠는 다운사이징 터보 기술과 CVT 테크놀로지가 접점을 이룬 자동차다. 최고 출력 160ps를 발휘하던 기존 2.0리터 자연흡기 엔진과 CVT가 결합된 파워트레인은, 가솔린 엔진으로서는 믿을 수 없는 14.3km/L의 공인 복합연비를 발휘했고 정숙성도 뛰어났지만 기민한 가속력을 장점으로 하는 자동차는 아니었다. 그러나 그보다 배기량이 500cc 가까이 줄어든 1.5리터 VTEC 터보와 CVT를 조합한 시빅 스포츠는 10% 이상 개선된 177ps의 최고 출력과 22.4kg?m의 최대 토크를 기반으로 보다 개선된 동력 성능을 자랑한다.
국내에 들어온 시빅 스포츠는 원래 미국 시장에서 판매되는 투어링 트림의 파워트레인에 스포츠 트림의 강렬한 디자인 요소를 더한 한국 전용 에디션이라 할 수 있다. 특히 시빅 스포츠에는 쉬프트 패들이 적용되어 보다 적극적인 변속이 필요할 때 이를 활용할 수 있도록 되어 있는데, 이것은 미국에서 투어링 트림에만 적용되어 있는 사항이다. 쉬프트 패들의 적용은, 시빅의 본질이 실용성뿐만 아니라 운전의 즐거움에도 있음을 말하는 부분이다.
또한 시빅 스포츠의 쉬프트 패들은 이 파워트레인의 본질을 잘 설명하고 있는 부분이기도 하다. 앞서 살펴본 대로 전동식 오일 펌프를 통한 풀리 조절과 강성이 강화된 벨트의 결합은, 보다 빠른 유효 회전지름 변화를 구현할 수 있는 조건이 된다. 그리고 이것은 1,700~5,500rpm에 달하는 넓은 최대 토크 범위를 가진 터보 엔진과 좋은 조화를 이룰 수 있는 특성이기도 하다.
혼다의 1.5리터 VTEC 터보 엔진
특히 종감속 기어비가 3.238:1로 스포티한 성향의 자동차들과 비슷한 수준이다. 10세대의 전기형에 적용되었던 CVT가 4.811:1로, 가속 성능보다는 연비와 항속 시 부드러움에 초점을 두었던 것과는 대비된다. 시빅 스포츠의 연비가 13.8km/L로 과거의 시빅보다 약간 연비가 하락한 부분은 이러한 기어비와도 무관치 않다.
이러한 혼다의 시빅 스포츠에 적용된 1.5리터 VTEC과 CVT의 조합은 매우 독보적이다. 자연흡기 엔진 대비 실린더의 부피는 적지만 터보차저와 인터쿨러 등 다양한 부품이 적용되기 때문에, 다운사이징 터보 엔진이 무작정 경량화에 유리한 것만은 아니다. 여기에 혼다 센싱을 적용하면서 과거보다 다양한 전장 부품이 적용되었다. 그러함에도 공차중량 증가를 45kg 이내로 제한할 수 있었던 것은 진보한 CVT 덕분이라 할 수 있다.
자동차 테크놀로지는 눈부시게 변하지만, 아직 핵심은 파워트레인이다. 특히 자동차가 완전한 전동화를 이루기에는 시간이 더 필요한 까닭에, 엔진의 효율을 개선하고, 엔진의 동력을 바퀴로 최대한 손실 없이 전달하는 트랜스미션의 존재감은 아직 퇴색될 수 없다. 혼다 시빅 스포츠의 1.5 VTEC 터보와 CVT의 만남은, 일견 평범해 보이지만 더 깊은 이야기를 담고 있는 것도 이러한 자동차 산업의 흐름과 깊은 관련이 있다.
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