한 번에 강하게 폭발하는 디젤 엔진

높은 효율로 친환경 엔진의 대명사였지만 이제는 규제 맞추기가 만만치 않다

2014년 폭스바겐 디젤 게이트가 터지기 전까지만 해도 디젤 엔진은 친환경이라고 각광받았었다. 불꽃을 일으켜 폭발을 일으키는 가솔린 엔진에 달리 디젤 엔진은 연료와 공기를 강하게 압축하여 스스로 폭발이 나는 원리로 동작한다. 그래서 엔진의 압축비가 가솔린 엔진보다 높게 설계되어 있다.

가솔린 - 디젤 엔진 차이. 쌍용차 블로그 참조

이 압축비가 클수록 연소를 통해 발생한 에너지가 운동 에너지로 전달되는 효율이 좋아진다. 폭발이 한순간에 일어나기 때문에 에너지를 다른 쪽으로 뺏기는 열손실이 적고,  피스톤을 밀어주는 스트로크도 길기 때문이다. 

또한 디젤 엔진이 연료보다 공기가 많은 상태에서 연료를 직접 분사해서 연소시키는 것도 연비 개선에 도움을 준다. 남자 100명 여자 100명이 서로 소개팅을 하면 대부분 쌍이 되어도, 서로 엮어지지 않는 5명은 있기 마련인데 여자는 100명인데 남자가 150명이라면 여자 기준으로 짝을 이룰 수 있는 확률이 더 높아진다. 남자를 공기, 여자를 연료로 생각해 보면, 공기가 더 많은 Lean 한 조건에서 연료당 연소 효율은 더 좋을 수밖에 없다.

마지막으로 공기량을 제어할 필요가 없기 때문에 쓰로틀 밸브를 통해 부압을 만들 필요도 없어서 흡기 과정에서 펌핑으로 손실되는 에너지도 없다. 비슷한 힘을 내는 2.0L GDI 엔진과 1.6L 디젤 엔진 연비는 보통 30 ~ 40% 차이가 난다. 

디젤 후처리 시스템 - EGR / DPF / SCR 모두 연비에는 손해다. - 상용차 신문 자료 참조

그러나 연소 시에 발생하는 질소산화물과 PM을 촉매만으로 정화하기는 쉽지 않다. SCR이나 DPF와 같은 후처리 장치가 필수가 되면서 규제가 강화될수록 디젤 엔진은 점점 복잡하고 비싸졌다. 그리고 후처리 장치 작동에 필요한 부가적인 연료들 때문에 연비의 장점도 사라지고 있다. 지금은 큰 힘이 필요한 SUV나 상용차에서만 주로 적용된다.   

디젤 차량 감소세 - 한국일보 자료