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제품기술 기술동향

기술동향

기술 트렌드

고효율 고성능 컴프레서 휠 설계, 소음과 진동을 저감시키는 축계 설계 기술, 응답성을 향상시키기 위한 경량 터빈로터 설계기술, 터보차저 소형화와 다양한 엔진에 적용 가능한 와이드레인지 휠 설계 기술 등이 있으며, 이러한 기술 외에도 새로운 터보시스템을 구현하기 위한 신기술들이 개발되고 있습니다.

Technology Development Trend

Road-map of Boosting System

기술트랜드 도형
Emission Regulation EU3 EU4 EU5 EU6
Electric assist turbocharger
2-Stage Turbocharger
Variable Geometry Turbocharger
Electric assist turbocharger

Wastegate Turbocharger

일반적인 터보차저는 컴프레서와 터빈에 들어가는 공기와 배기가스 양이 각 RPM에 따라 일정하기 때문에 고정식 터보차저(Fixed Geometry Turbocharger)라고 일컬어집니다.

이러한 고정식 터보차저의 경우, 저속구간에서는 터빈을 회전시키는데 필요한 배기 가스를 충분히 공급받지 못하고, 고속구간에서는 터빈의 회전한계 이상으로 배기가스가 유입되는 현상이 발생하게 되는데 전자의 경우 응답성 지연, 후자의 경우 터보의 과부하로 이어지게 됩니다.

고정식 터보차저의 경우, 엔진의 요구 조건에 맞는 적정한 사이즈의 터보차저를 선정하는 것이 매우 중요합니다.

이 때 적용되는 터보차저의 사이즈에 따라 저속 또는 고속 구간의 한쪽 성능은 포기할 수 밖에 없었습니다.

이러한 고정식 터보차저의 한계점을 보완한 것이 Wastegate 터보차저입니다.

고정식 터보차저에 비해 작은 사이즈의 터보차저를 적용하여 저속 성능을 확보하고, 고속 구간에서의 터보차저 과부하를 막기 위해, 터빈의 회전 한계 이상으로 배기가스가 유입될 경우, 배기가스의 일부를 배출 시키는 장치를 적용한 것이다. 이 장치(Wastegate)를 장착한 고정식 터보차저를 Wastegate 터보차저라고 합니다.

Variable Geometry Turbocharger

Wastegate 터보차저를 좀 더 개선하고자 고안된 것이 Variable Geometry 터보차저 입니다.

엔진 각 구간별로 터보차저에 공급되는 배기가스의 양과 속도를 조절할 수 있는 기능을 갖추고 있는 터보차저를 통틀어 Variable Geometry 터보차저라 합니다. VGT의 경우, Wastegate와 달리 배기가스의 유량과 유속을 조절할 수 있는 장치를 추가하게 되는데, 이 장치의 구조와 형태에 따라 각 업체마다 VGT, VNT등 다양한 명칭으로 불리고 있습 니다.

하지만, 기본적 원리 자체는 모두 동일하며, 엔진의 저속구간에서의 적은 배기량으로도 터빈휠이 회전 할 수 있도록 배기가스 유로를 좁혀 배기가스의 속도에너지를 향상시키고, 반대로 고속구간에서는 배기가스의 유로를 넓혀 터빈휠의 회전에 필요한 배기가스를 충분히 받을 수 있도록 하는 방식을 의미합니다.

VGT, 배기가스 조절장치의 구조에 따라 적용되는 부품이 다르고, 높은 배기 온도에도 견딜 수 있는 재질을 사용해야 하는 이유로 현재는 주로 고급 디젤 차량에 적용되고 있습니다.

가솔린 엔진의 경우 압력비가 너무 높아질 경우 노킹을 일으킬 위험이 있기 때문에 세밀한 조절이 필요합니다. 따라서 VGT처럼 배기가스를 최대한 이용하려는 장치를 가솔린 엔진에 적용하기 위해서는 많은 연구가 필요합니다.

2-Stage Turbocharger

터보차저의 저속성능과 고속성능을 동시에 만족시키기 위해 고안된 방법.

하나의 엔진에 크고 작은 2개의 터보차저를 장착하여, 저속 구간에서는 작은 사이즈의 터보를 돌려 저속 출력을 향상시키고, 고속구간에서는 큰 사이즈의 터보를 이용하여, 고속주행에 필요한 충분한 출력을 확보하도록 하였습니다.

Electric Assist Turbocharger

저속구간에서 충분한 회전력 확보를 못하여 생기는 터보랙(Turbo Lag)을 대응하기 위한 방법으로서 회전력을 확보할 수 있도록 모터와 터보차저가 연결되어 있습니다.

계양정밀

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