<자동차 상식>가변용량 터보차져(VGT)
<자동차 상식>가변용량 터보차져(VGT)
  • 김종렬
  • 승인 2013.10.29 11:11
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배기가스 유량 이용해 흡입 공기량 조절
출력·연료소비율 등 기존 방식보다 우수
우리나라의 자동차 뒤 또는 옆을 보면 영어로 된 자동차의 모델명과 VGT, WGT 등 여러 가지 영문이 부착돼 있다. 모델명은 쉽게 알 수가 있지만 기타 영문은 일반 사람들이 알기는 어렵다. 왜냐하면 제작회사에서 해당차량을 특별히 강조해야 되는 기술적인 용어를 부착했기 때문이다.

디젤자동차에는 VGT, eVGT라는 표시가 있는데 이것은 가변용량 터보차져(VGT:Variable Geometry Turbo-charger)가 적용된 자동차로 볼 수 있다. 디젤자동차는 엔진의 출력 및 연비 향상을 위해 대부분 배기가스식 터보차져를 적용하고 있다. 하지만 기존의 배기가스식 터보차져(WGT)는 저속·저부하 영역에서는 배기가스의 압력이 높지 않아 과급효과가 떨어진다. 이러한 단점을 보완하고 터보의 효율을 극대화하기 위해 엔진의 저속과 고속 영역에서 적절한 과급이 이뤄질 수 있도록 배기가스의 유량 및 유속의 변화를 이용해 흡입 공기량을 증감시키는 장치로 가변용량 터보차져가 개발됐다.

작동원리는 배기가스로 돌려주는 터빈에 베인이라는 가변 날개를 설치해 이 날개를 눕히거나 세워서 터빈에 공급되는 배기가스의 양을 조절하는 것이다.

저속·저부하에서는 터빈에 공급되는 가스의 양이 충분하지 않기 때문에 노즐면적을 작게 하면 가스의 속도가 빨라져 속도에너지로 활용해 터빈을 돌려 과급에 필요한 흡기 압력을 증가시킨다. 고속·고부하시는 가스의 양이 많으므로 노즐면적을 크게해 속도에너지를 줄여줘 불필요한 과급을 줄여준다.

이러한 VGT는 배기터빈의 제어 방식에 따라 엔진에 부착된 진공펌프의 부압을 이용하는 부압식 가변용량 터보차져(VGT)와 엔진컴퓨터에 의해 제어되는 전자식 가변용량 터보차져(eVGT)로 구분한다.

VGT를 적용하면 출력이 일반 터보차져 엔진보다 4000rpm에서 12.6%, 최대토크가 14% 정도 증가되며, 일반적인 엔진회전속도 구간인 1000~2000rpm에서 연료소비율이 약 8% 정도의 연비향상 효과가 있다. 이와 같이 동일한 엔진이라 할지라도 VGT의 효과는 출력과 토크, 연료소비율 등에서 기존의 방식보다 우수해 대부분 채용하며, 특히 소형 디젤엔진에서 배기가스 제어효과가 크므로 많이 활용한다.

<제공: 김연수 교수 한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과(자동차정비기능장)>

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