디젤 엔진 vs 가솔린 엔진

C220 CDI vs C200 CGI

Benz의 C-Class의 경우 C220 CDI 와 C200 CGI 가 있습니다. 두 모델은 엔진의 차이가 있을 뿐 거의 모든 부분에서 동일한데요 가격차이가 50만원(CGI AV기준)이라서 차를 구입하는 입장에서는 더욱 혼란스럽기만 합니다. 디젤( C220 CDI ) 모델을 살까? 가솔린( C200 CGI ) 모델을 좋을까? C220 CDI 의 파워트레인은 "Mercedes-Benz OM651"을 참고해 주세요. 

자동차를 구매하는데 가장 우선적으로 살펴봐야하는 것은 파워트레인(엔진,변속기,구동방식 등등) 입니다. 파워트레인의 성격이 곧 차의 성격이기 때문입니다. 

일반적으로 잘 알려진 가솔린 엔진의 장점은 "치고 나가는 맛이 좋다"와 "정숙하다" 입니다. 사실입니다. 가솔린 엔진이 치고 나가는 맛이 좋은 이유는 5000~7000RPM 영역의 회전력이 가능하고 이로 인해 최대마력이 높기때문입니다. 하지만 일반적인 운전자들은 퓨얼컷과 휠스핀 그리고 레드존에 관심이 없습니다. 정숙하다는 것도 사실입니다. 가솔린 엔진은 실린더의 스트로크가 짧고 토크가 낮기 때문에 소음과 진동이 적습니다. 

그리고 일반적으로 잘 알려진 디젤 엔진의 장점은 "연비가 좋다" 와 "토크가 좋다" 입니다. 사실입니다. 디젤엔진은 가솔린 엔진과 전혀 다른 방식으로 동작합니다. 높은 압축비로 인해 연비가 좋고 가솔린 엔진과 전혀 다른 폭발방식과 실린더 스트로크가 길기 때문에 큰 토크를 만들어 냅니다. 

그럼 과연 이 네 가지 차이만 있을까요? 아닙니다. 정리해보겠습니다.

디젤 엔진과 가솔린 엔진의 성격

정리에 앞서 우선 디젤 엔진과 가솔린 엔진의 기본 성격을 집고 넘어가야 합니다. 널리 알려진 마력과 토크의 문제나 그외 일반적인 이야기들은 넘어가도록 하겠습니다.

가솔린 엔진은 한마디로 고상한 엔진입니다. 가솔린 엔진은 연료를 아끼기위해 만든 엔진이 아닙니다. 물론 연비를 높이기 위해 직분사같은 신기술들이 들어가고 있지만 태생이 그렇습니다. 가솔린 엔진은 최대마력이 높은 장점이 있지만 그 최대마력을 얻기 위해서는 높은 RPM으로 운행해야 하는데 그 때 들어가는 연료는 상상이상입니다. 즉, 일상적인 주행 위주의 운전자에게 최대마력은 사실 큰 의미가 없습니다. 

가솔린 엔진은 연료를 폭발시킬 때 점화플러그를 이용해 스파크를 발생시키게 되는데요 실린더 내부에서의 폭발은 일시에 쾅하고 일어나는 것이 아닙니다. 스파크를 통해 발생한 작은 폭발이 연쇄 폭발을 일으키게 되고 이 힘으로 피스톤을 밀어내 차를 전진시키는 것이죠. 이 연쇄 폭발로 인해 토크는 줄지만 소음과 진동도 줄겠죠. 그리고 중요한 것은 높은 RPM에서는 연쇄 폭발이 허당을 칠 수 있다는 것입니다. 이건 뒤에서 다시 설명드리도록 하겠습니다. 만약 가솔린 엔진이 연쇄 폭발이 아닌 한번에 "쾅"하고 폭발하게 되면 문제가 발생하는데요 그게 바로 노킹입니다. 노킹에 관한 자세한 설명은 "고급 휘발유 써야 하나?"를 참고해 주세요. 

반면 디젤 엔진은 꾸밈없는 엔진입니다. 이 엔진은 연료를 아낄 수밖에 없습니다. 디젤 엔진은 연료를 폭발시키기 위해 점화플러그가 없습니다. 공기를 16배(그 이하 또는 그 이상) 압축시키면 온도가 210도 이상으로 올라가는데요 거기다가 경유를 살짝 뿌려주면 스스로 폭발하게 되고 이 힘으로 피스톤을 밀어내어 차를 전지시킵니다. 또한 디젤은 안정적인 착화가 힘들기 때문에 가솔린 엔진과 같은 스파크 방식이 아닌 고온 고압의 압축을 통해 착화하는 방식입니다.  디젤 엔진은 점화플러그를 주기적으로 갈 필요가 없습니다. ;=)

자, 차이가 보이시죠? 디젤 엔진은 반드시 고온의 압축된 공기를 만들어야 하고 이렇게 압축 하려면 (짧지만)시간이 걸리겠죠. 하지만 압축된 공기에 경유를 살짝 뿌려주면 한 순간 쾅하고 폭발(연쇄 폭발 아님)하여 높은 토크를 만들면서 폭발로 발생하는 에너지의 상당수를 운동에너지로 전환합니다. 바로 이 기다림으로 인해 큰 토크와 높은 연비라는 장점을 얻지만 진동과 소음이 크고 높은 RPM을 못 만들게 되는 태생적 단점도 줍니다. 또한 연소속도가 느리고 구조를 견고히 하기 위해 엔진 중량이 늘어나고 그만큼 관성 질량이 커져서 가솔린 엔진과 같은 고속회전이 되지 않는 점도 높은 rpm을 낼 수 없는 이유입니다. RPM을 못 만든다는 것은 디젤 엔진은 5000 RPM을 못 넘긴다는 것입니다. 당연히 최대 마력이 클 수 가 없습니다. 

그런데 가솔린은 그렇게 기다릴 필요가 없습니다. 바로 점화플러그로 스파크를 만들어주면 터지니까요. 그런데 이렇게 해서 발생된 연쇄 폭발은 높은 토크를 만들 수 없지만 진동과 소음이 작고 높은 RPM을 만들 수 있습니다. 기다릴 필요가 없기 때문에 스파크만 터뜨려 주면 되는 것이죠. 이러다보니 가솔린 엔진은 7000RPM 이상의 높은 RPM을 만들 수 있어 마력이 상승하고 반응성이 좋을 수 밖에 없지만 연쇄 폭발이라는 태생적 한계로 인해 폭발 중 일부는 허당을 치게 됩니다. 특히 RPM이 높을 수록 허당이 높아지는데요 폭발의 에너지의 상당수가 피스톤을 밀어내는 운동이 아닌 고온과 고열로 날라가는 것입니다. 

"기름값 걱정할 필요가 없으면 굳이 디젤로 갈 필요가 없다?"

위에서 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 성격을 정리해 보았습니다. 그럼 슬슬 결론을 내려보겠습니다. 

일반적으로 디젤 엔진의 구매를 꺼려하는 이유는 소음과 진동이며 가솔린 엔진을 꺼려하는 이유는 좋지 않은 연비 때문입니다. 소음과 진동은 수치적으로 표현이 힘들고 감성적인 문제이기에 시승을 통해 직접 느껴보는 것이 중요합니다. 반면 연비는 수치적으로 표현이 가능하죠. 경제적 문제만 없다면 충분히 극복 가능한 문제인 것입니다. 그렇다면 "기름값 걱정할 필요가 없으면 굳이 디젤로 갈 필요가 없다?" 라는 말이 사실일까요? 이 질문에 대한 답을 하기 전에 아래 3가지를 아셔야 합니다.

1) 가솔린 엔진은 높은 RPM으로 운전해야 성능을 발휘하지만 RPM이 올라 갈수록 연비는 급격히 떨어진다. 

2) 디젤 엔진은 낮은 RPM으로 운전해도 성능을 발휘하며 RPM이 올라가도 연비는 거의 일정하게 떨어진다. 

3) 가솔린 엔진과 디젤 엔진 모두 높은 RPM으로 운전할 수록 보다 빈번한 관리가 필요하고 엔진의 수명은 단축된다. 

그럼 위 3가지에 대해 살펴보겠습니다. 

"가솔린은 높은 RPM으로 운전해야 성능을 발휘하지만 RPM이 올라 갈수록 연비는 급격히 떨어진다."

앞 서 가솔린 엔진의 성격에서 말씀드렸다시피 가솔린 엔진은 그런 아이입니다. 기다리기 싫어서 스파크로 폭발을 유도하고 이로 인해 한방에 쾅 터지는 것이 아닌 연쇄 폭발을 만들어 토크는 낮지만 소음,진동은 줄이고 연료를 아끼려 하지 않습니다. 그렇기 때문에 쭉 치고 나가는 맛을 느끼시려면 좀 밟아야 합니다. 얼마나 밟아야 하나? 최대마력 구간까지는 밟아야 하는 것이죠. Benz C200 CGI의 최대마력이 5250RPM에서 181마력이니 5250RPM까지는 가셔야 이 엔진의 맛을 느끼실 수 있습니다. 

그런데 일반적인 운전자들의 RPM은 1500~3000RPM 구간입니다. 즉 가솔린 엔진의 성능을 만끽하기 위해서는 정상 운행으로는 느낄 수 없고 엔진의 으르렁 소리를 들어가면서 5000RPM이 넘어가야지만 그 맛을 본 것입니다. 그러나 맛의 대가는 극악의 연비인데요 기름을 흘리면서 다닌다는 표현이 느껴지실 겁니다. 

"디젤 엔진은 낮은 RPM으로 운전해도 성능을 발휘하며 RPM이 올라가도 연비는 거의 일정하게 떨어진다."

디젤 엔진은 최대마력이 몇 RPM에서 나올까요? 벤츠 C220 CDI의 경우 3200RPM부터 최대마력이 발생하기 때문에 가솔린 엔진보다 낮은 RPM 구간에서 엔진의 최대 성능이 발휘됩니다. 그런데 또한가지 디젤 엔진의 장점은 토크인데요 디젤 엔진은 낮은 RPM 구간에서도 최대 토크를 낼 수 있습니다. 이로 인해 낮은 RPM에서도 자동차가 잘 나가게 되는 것이죠. 

언덕길 앞에서 신호에 걸려 정차되어 있는 C220(디젤)과 C200(가솔린) 이 있습니다. 녹색불이 들어와 동시에 출발을 하면 C220은 2000RPM 이하로 운행해도 뒷차에게 미안한 마음이 안 들지만 C200은 미안할 수 있습니다. 그래서 C200의 경우 악셀을 더 밟게 되고 2000RPM 이상으로 언덕을 통과하게 됩니다. 2500RPM쯤 되겠죠. 이 차이가 토크의 차이입니다. 

디젤도 밟을 수 있습니다. 최대토크를 낼 수 있는 영역이 초중반 RPM 에 넓게 분포되기 때문에 치고 나가는 맛도 어느 정도 있습니다만 RPM이 5000으로 제한되다보니 가솔린에 비해 못합니다. 그런데 디젤 엔진은 RPM이 높아질수록 소모되는 연료의 양이 일정하게(linear)하게 증가하는 성질을 가집니다. 그러므로 아무리 밟아도 연료를 흘리면서 간다는 느낌은 없습니다. 반면 가솔린은 밟을 수록 연료 소모가 급격하게(exponential) 증가합니다. 이는 위에서 설명한 엔진의 성격차이에서 발생합니다. 

RPM? 그거 신경안쓰고 타면 되지? 그게 간단하지 않습니다. 

"가솔린 엔진과 디젤 엔진 모두 높은 RPM으로 운전할 수록 보다 빈번한 관리가 필요하고 엔진의 수명은 단축된다. "

가솔린 엔진도 디젤 엔진도 모두 기계입니다. 기계는 자연치유 능력이 없습니다. 사용을 하면 그만큼 관리를 해줘야 하는 것이 오너의 의무이죠. 엔진은 내연기관입니다. 내부에서 연소를 하는 기관이죠. 그만큼 고온, 고압에서 견뎌야 합니다. 배기장치도 있어야 하고 냉각장치고 있어야 합니다. 

높은 RPM으로 운전하는 내연기관은 수명이 짧아집니다. 수명이 짧아진다는 건 바로 폐기한다는 것은 아니지만 사용하는 기간에 비해 관리 시간이 많이 들어 실용성이 떨어지는 상태를 이야기 합니다. 하루 주행하고 하루 관리를 해야 한다면 정말 타기 힘들겠죠.;-) 가솔린 엔진이건 디젤 엔진이건 내연기관은 높은 RPM에 수명이 줄게 됩니다. 일반적으로 2000RPM으로 24시간 동작하는 엔진의 수명이 6일이라면 6000RPM으로 동작하는 엔진의 수명은 2일이라고 합니다. 즉 RPM과 수명은 어느정도 반비례 관계를 성립합니다. 

그럼 한가지 예를 들어보겠습니다. 12만km를 꾸준히 2000RPM 근방에서 정속주행한 차와 6만km를 4000RPM 근방에서 스피드 주행한 중고차가 있습니다. 어느 차가 퍼질 확률이 클까요? 답은 비슷하다 입니다. 그만큼 RPM 이 높아지면 엔진의 수명은 반비례해 짧아집니다. RPM을 신경 안쓸 수가 없습니다. 

결론

정리하면 이렇습니다. 

치고 나가는 것을 좋아하고 급가속을 즐기는 레이서 스타일의 운전자는 가솔린 엔진이 어울립니다. 

고급스러움을 좋아하고 진동과 소음에 민감하며 정속주행을 주로하는 운전자도 가솔린 엔진이 어울립니다. 

일상의 운전에서 연비를 따지고 효율을 중시하는 운전자는 디젤 엔진이 어울립니다. 

소음과 진동에 민감하지 않지만 낮은 RPM에서도 토크를 이용한 운전을 즐기시는 분이라면 디젤 엔진이 어울립니다.  

장거리 운전이 다반사이고 연비에 민감하시면 디젤 엔진이 어울립니다.

마치면서 

가솔린 엔진의 추가적인 장점은 배기음입니다. 배기튜닝을 통해 풍부한 배기음을 만들 수 있지만 디젤은 배기음을 만들기가 매우 힘들다는(가변 배기 제외) 단점이 있습니다. 그리고 디젤 엔진의 소음과 진동에 너무 큰 감점을 주지 마시기 바랍니다. 어차피 가솔린 엔진도 시간이 지나면 적응이 되어 진동와 소음이 느껴지게 될 테니까요. 

전에 신문 기사를 보니 우리나라에서 디젤 세단을 꺼려하는 이유가 내가 느끼는 진동 소음보다는 자동차 밖에서 들리는 소음이 고급스럽지 못해서라는 내용이 있었습니다. 이점은 왜 디젤 세단이 젊은 유저들 사이에서 인기가 높은지를 말해주는 단서입니다. ;-)

<Reference>

http://www.articlesbase.com/cars-articles/petrol-engine-versus-diesel-engine-755760.html

http://www.automotiveforums.com/t295480-why_do_turbo_diesel_engines_have_such_high_torque_.html

http://www.thedieselstop.com/forums/f33/max-rpm-diesel-engines-98381/

http://wiki.answers.com/Q/Is_a_diesel_engine's_maximum_rpm_limited_by_the_diesel_burn_rate

http://www.diffen.com/difference/Diesel_vs_Petrol

http://en.wikipedia.org/wiki/Mercedes-Benz_C-Class#2011_Facelift