지난해 폭스바겐의 디젤게이트 이후 국내외에서 경유차에 대한 판매량이 감소하긴했지만 여전히 경유차가 인기를 누리고 있을 뿐 아니라 국내 자동차 애프터마켓에서는 여전히 메인 정비아이템으로 손꼽히고 있습니다. 현재 국내 자동차시장에서 경유차의 비중은 전체 자동차등록대수(2199만 4213대, 국토교통부 3월말 기준)의 42.1%를 차지하고 있습니다.
특히 수입차의 경우에는 신규등록대수의 55.5%(수입차동차협회 4월말 기준)를 차지할 정도로 여전히 높은 비중을 차지하고 있습니다(디젤게이트 이전에는 거의 70% 가까운 판매량을 기록하기도 했었지요). 경유차가 이렇게 인기를 끄는 이유는 아무래도 휘발유차보다 상대적으로 뛰어난 연비와 월등한 토크로 인한 가속성능을 자랑하기 때문일 것입니다. 반면 연료비 절감효과에 비해 정비 및 수리비용이 증가하는 단점도 있습니다.
흔히 커먼레일(CRDi) 엔진으로 불리는 최근 디젤엔진은 전자제어 직접연료분사시스템을 적용하고 있는 것이 특징인데 커먼레일 디젤엔진은 이러한 디젤연료분사시스템(Common Rail Direct Injection)을 이르는 말이기도 합니다.
커먼레일시스템은 갈수록 강화되고 있는 자동차배출가스 기준을 만족시키기 위해 개발된 디젤연료시스템으로 기존 기계식 디젤연료시스템(플런저방식의 연료펌프, 정비현장에서는 일명 ‘브란자’라는 말로 널리 사용되었습니다) 대신 전자제어로 작동되는 고압연료펌프와 어큐뮬레이터(축압기) 등을 적용해 연료분사를 정밀하게 제어하는 것이 특징입니다.
일반적으로 디젤엔진은 고온고압으로 압축된 공기에 경유를 분사해 폭발력(엔진동력)을 얻는데 커먼레일은 이러한 연료분사를 예비분사(파일럿분사), 주 분사, 후분사 등 여러 단계로 나눠 고압으로 연료를 분사함으로써 완전연소에 가까운 엔진연소를 통해 질소산화물과 같은 배출가스는 물론 엔진소음과 진동 등을 줄여주는 것입니다.
커먼레일 시스템의 작동원리는 고압펌프가 연료를 1400~1800bar(유로6의 경우 2000bar)의 고압으로 압축해 커먼레일에 저장한 후 실린더 내부에 장착된 인젝터를 통해 연료를 분사하는 방식입니다. 제조회사와 연료압력 제어방식에 따라 여러 가지로 분류되지만 기본적으로 저압펌프와 연료레일(컨먼레일), 고압펌프, 인젝터(연료분사노즐), 연료펌프, 각종 센서류, 배출가스 후처리 시스템(EGR, DPF, LNT, SCR) 등으로 구성되어 있습니다.
이러한 디젤 커먼레일시스템은 배출가스기준이 강화되면서 다양한 후처리시스템이 적용됨에 따라 시스템이 복잡해지고 제어방식 또한 보다 정밀해지고 있는 추세입니다.
과거 유로3 기준의 경우 커먼레일시스템과 배출가스재순환장치(EGR)만으로 이산화탄소(CO2)뿐 아니라 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx), 입자상물질 등을 획기적으로 줄일 수 있었지만 유로4 기준이 적용되면서 디젤매연저감장치(DPF, Diesel Particular Filter)와 전자식 EGR이 적용되기 시작했습니다.
그리고 유로5 기준을 만족시키기 위해 피에조 방식의 인젝터를 적용하는 등 연료분사시스템의 제어가 이전보다 정밀해졌습니다. 유로5 배출가스기준보다 질소산화물을 50퍼센트 이상 더 줄여야하는 유로6 기준을 만족시키기 위해서는 선택적 환원 촉매장치(SCR, Selective Catalytic Reduction)나 질소저감장치(LNT, Lean NOx Trap) 등 후처리장치를 추가적으로 적용해야 했습니다.
하지만 이러한 후처리시스템의 증가는 배출가스를 획기적으로 줄여주는 효과를 가져왔지만 엔진 내구성 측면이나 관리측면에서는 관리가 까다롭고 수리비가 비싸다는 것이 단점으로 작용하고 있습니다.
커먼레일 디젤엔진은 배출가스를 줄이기 위해 배출가스의 일부를 다시 엔진연소실로 유입시키는 EGR로 인해 흡기통로 주변과 흡기밸브에 카본슬러지가 생성될 수밖에 없습니다. 때문에 EGR 밸브가 고착되거나 인젝터 노즐막힘 등이 흔히 발생하는 대표적인 고장사례라고 할 수 있지요.
EGR 밸브가 고장나거나 인젝터의 연료분사가 원활하지 못하면 멀쩡한 차가 갑자기 시동이 걸리지 않거나 시동이 늦게 걸리고 주행중 시동이 꺼지는 현상이 발생합니다. 주행습관이나 엔진관리 상태에 따라 다르지만 이러한 현상은 대부분 주행거리가 6만~10만km 사이에서 주로 발생합니다.
한편 제대로 관리되지 않는 차의 경우 DPF 등 후처리장치 내부가 슬러지 등으로 막혀 막대한 수리비용을 지불하기도 합니다. 따라서 커먼레일 디젤차는 엔진오일을 정기적으로 교환해 주어야 함(유로5 이후 차는 DPF 전용 엔진오일 사용을 권장하고 있습니다)은 물론 흡기클리닝이나 인젝터 상태를 점검해 주어야 합니다.
DPF의 경우에도 일반적인 주행과정에서 일부 재생과정이 있지만 시내주행 등 짧은 거리를 반복적으로 주행하는 차 등은 정비업소에서 장비를 이용해 강제적으로 필터내부의 불순물을 제거해 주어야 하는 경우도 있습니다.
정비업계 관계자는 “커먼레일 차의 경우 엔진오일을 정기적으로 교환해 줌은 물론 흡기클리닝과 7만~10만km마다 인젝터를 오버 홀 해 주면 100만km까지도 주행할 수 있지만 대부분 이를 소홀히 해 20만~30만km 정도가 되면 100만원이 넘는 비용으로 수리하거나 폐차할 만큼 막대한 비용과 시간낭비를 하게 된다”고 말합니다.
개인적인 경험을 말씀드리자면 저 역시 커먼레일 차를 10년 넘게 약 40만km 가까이 주행하면서 엔진오일을 5000~8000km마다 정기적으로 교환하는 등 각종 소모품과 오일류를 정기적으로 교환해 준 결과, 100만원이 넘는 수리비를 지불한 적은 한 번도 없었습니다.