르노삼성차 XM3의 엔진인 'TCe 260(엔진 코드명 HR13)'은 르노그룹과 다임러가 공동 개발한 4기통 1.3리터 가솔린 직분사 터보 엔진이다. 국내엔 'XM3'를 비롯해 'SM6 TCe260', 르노 캡쳐 'TCe260'에 장착돼 판매 중이다.
XM3의 TCe 260 엔진은 고효율 특성이 가장 큰 특징이다. 13.7㎞/L(16·17인치 타이어 기준)라는 동급 최고수준의 복합연비로 이산화탄소(CO2) 배출량은 125g/㎞에 불과하다.
또한 다임러와 공동 개발한 신형 엔진답게 운전의 즐거움도 제공한다. 듀얼·클러치·변속기(DCT) 명가 독일 게트락(GETRAG)의 '7단 습식 듀얼클러치 트랜스미션'은 TCe 260 엔진과 완벽한 조화를 통해 최고출력 152마력, 최대토크 26.0kg.m의 역동적 성능을 구현한다.
XM3의 TCe 260은 같은 세그먼트의 경쟁사 차량에 장착된 1.6리터 엔진과 비교할 때, 동등한 출력 성능을 물론 이산화탄소 배출량과 연비 성능에 강점을 지녔다.
또한 르노의 기존 저배기량 엔진인 1.2리터 터보 엔진과 비교하더라도 TCe 260은 다임러와 르노-닛산 얼라이언스 기술의 결합을 바탕으로 높은 연소 효율과 마찰저항 감소효과로 인해 8%의 이산화탄소 배출량 개선(NEDC 기준) 효과를 보인다.
XM3 TCe 260 엔진의 가장 큰 기술적 특징은 '보어 스프레이 코팅(Bore Spray Coating)'을 적용한 점이다. 오늘날 대부분의 가솔린 엔진은 알루미늄 합금 실린더를 사용한다, 장점은 무게로 인한 경제성 및 다른 금속 대비 열교환율이 높기 때문에 연소실 온도를 이상온도로 잘 유지할 수 있다. 하지만 열팽창률이 높기 때문에 연소실 온도에 따라 피스톤 링과의 마찰 등으로 인한 엔진 내부 마모가 일어나기 쉽다. 이는 마찰저항뿐 아니라 오일 소모나 연소 불안정과 직접적인 연관이 있다. 이를 방지하기 위해 피스톤이 움직이는 연소실에 주철로 된 라이너를 입혀 온도에 따른 열팽창을 억제하도록 설계됐다. 또 라이너 형태에 따라 마찰저항을 감소시킬 수 있다.
TCe260 엔진에 들어간 보어 스프레이 코팅은 마찰저항을 획기적으로 줄인 기술이다. 기존 엔진에서 적용하던 2㎜ 두께의 주철 라이너 대신, 실린더 보어에 철성분이 포함된 얇은 막을 입혀 실린더 벽면의 두께를 극도로 낮춤(0.2㎜)과 동시에 미러와 같은 매끈한 표면을 만들어 마찰저항을 크게 감소시켰다.
또 기존의 주철 라이너보다 높은 열전도율과 두께로 냉각수와 열교환에 유리하다. 이를 통해 엔진 연소실 온도를 최적화해 이상연소를 방지하고, 엔진 효율을 높일 수 있다. 기존 라이너 대비 무게가 덜 나가기 때문에 연비와 출력을 더욱 향상시킨다는 장점도 있다.
내구성도 이미 검증됐다는 평가다. 4만시간 이상의 엔진 테스트와 시뮬레이션을 거쳤으며, 극한 조건에서 30만㎞ 이상의 주행 검증을 마쳤다.
보어 스프레이 코팅은 실제로 양산화가 힘든 제조 공정 때문에 일부 스포츠카에서만 사용되던 기술이지만, 르노-닛산의 기술력을 바탕으로 대량생산 공정에 적용됐다. 이는 TCe260 엔진뿐만 아니라 'SM6 TCe300' '메간 R.S.' 'Alpine A110' 등에 사용되는 TCe300 엔진에도 적용되고 있다.
또한 TCe 260 엔진에는 보어 스프레이 코팅 외에도 실린더 헤드와 가솔린 직분사 인젝터를 수직으로 배치한 '델타 실린더 헤드(Delta Cylinder Head)'를 적용해 엔진 경량화와 공간 최적화를 실현했고, 정중앙 분사로 연소 효율성을 높인 것도 주요 특징이다.
박태준기자 gaius@etnews.com
