[김동연의 로코모션] 쏟아지는 자동차 신기술, 국내 배기량 기준 세제로는 과세 어려워 : 월간조선

자동차업계에 불어닥친 변화의 바람이 거세다. 사물인터넷(IoT)으로 발현된 제4차 산업혁명은 이미 우리도 모르게 우리 곁에 깊숙히 파고들었다. 스마트폰으로 통제할 수 있는 우리 생활 주변의 기기 수도 늘어나는 추세다. 자동차도 그중 하나다. 스마트폰으로 자동차의 문을 열고 잠그는 것은 물론, 시동을 걸고 주차를 하는 일 등이 가능해졌다. 최근 출시되는 자동차의 엔진에 추가된 전자장비의 수도 늘어나고 있다. 과거에는 자동차 정비소에 들러야 조정이 가능했던 차량의 서스펜션의 단단한 정도, 스로틀 밸브 리스펀스(throttle valve response), 핸들링 민감도 등을 운전자가 자동차 센터페시아의 모니터로 직접 통제하거나 스마트기기에 연동해 조절하는 식이다.

이런 변화는 자동차의 엔진에도 적용되고 있다. 이미 많은 차의 엔진은 과거 기계식 장치였던 것들이 전자식으로 바뀐 지 오래다. 대표적으로 스로틀 밸브다. 이것은 차량 엔진의 공기흡입량을 운전자가 페달을 밟는 정도에 따라 개폐하는 장치다. 과거에는 가속 페달에서 일종의 케이블 등으로 연결된 기계적 장치였는데 최근에는 대부분이 전자식으로 바뀌어 케이블 따윈 사라져 버렸다.

이런 가운데 최근 자동차 업계에서는 기존 내연기관엔진(combustion engine)에 새로운 기능을 장착한 신개념 엔진을 출시했다. 이 엔진들의 특징은 기존 엔진이 가지고 있던 정형화한 프레임을 탈피했다는 점이다. 이런 새로운 시도는 분명 자동차 업계는 물론 국내 자동차 관련법 재정비를 재고하게 만든다.

주행중 엔진 배기량이 수시로 변하는 닛산의 신개념 엔진, 현행 배기량 기준 세제 재고해야

닛산이 새로 개발한 VC-터보 엔진에 대한 설명이다. 사진=닛산코리아

일본 닛산(인피니티)에서 개발한 엔진은 기존 엔진이 가지고 있던 틀을 완전히 깨 버렸다. 요약하자면, 주행중 주행상황과 환경에 따라 엔진의 배기량을 바꿔 버리는 것이다. 닛산이 선보인 이 신형 가솔린 엔진의 이름은 VC-Turbo이며, 2018년부터 출시되는 인피니티 차량에 장착될 예정이다. 물론 아직까지는 배기량 변화의 폭이 작은 편이다. 닛산코리아에 따르면 배기량은 1970~1997cc로 변한다. 배기량이 약 30cc 가량 변하는 셈이다. 배기량이 바뀐다는 것은 엔진 내부 실린더 공간도 변화된다는 것이며, 이는 곧 압축비에도 영향을 준다. 이 때문에 VC-Turbo 엔진에서 VC는 Variable Compression으로 ‘가변 압축’을 의미한다. 이 엔진의 최저 압축비는 8:1이며 최고 압축비는 14:1까지 주행중 변화한다. 보통 압축비가 높아지면 엔진효율이 증가함과 동시에 성능도 좋아진다. 이 때문에 보통 논터보 고성능 차량의 엔진은 그 압축비가 보통 12:1 내외로 설계된다. 그런데 14:1이라는 수치는 상당히 높은 축에 드는 것으로 이 엔진의 잠재적인 효율성을 보여주는 수치다. 그런데 압축비를 무작정 올릴 수만은 없다. 왜냐하면 올라간 압축비만큼 엔진이 자체적으로 버틸 수 있는 내구 마진율도 함께 높여야 하기 때문이다. 그런데 내구성을 위해 설계시 엔진블록의 두께를 두껍게 하면 엔진은 무거워진다. 즉 엔진설계는 여러가지를 고려해야 하는 복잡한 것이다.

과거 소형차는 1600cc 이하의 엔진이 주로 탑재되어 있었다. 대형세단의 경우 보통 3000cc 이상의 고배기량 엔진을 탑재, 강한 출력과 가속도를 냈다. 이 때문에 소형차는 대형세단 대비 엔진 배기량의 한계에 봉착했다. 즉 배기량이 높아질수록 엔진 힘이 강해진다는 것은 자동차 업계에서도 불변의 법칙처럼 내려왔다. 이 때문에 자동차 마니아들이나, 자동차를 튜닝하는 사람들 사이에선 “배기량이 깡패”라는 은어가 있었다. 즉 아무리 튜닝을 해도 저배기량 차로는 고배기량 차를 이길 수 없다는 말이었다.

저배기량으론 고배기량을 이길 수 없었기 때문에, 과거에는 엔진 실린더 내부를 깎아서 배기량을 늘리는 ‘보어업(Bore up)’이라는 고도의 튜닝도 존재했다. 가령 2000cc 엔진인 차량의 실린더 내부를 깎아 용적률(容積率)을 늘려 2500cc 로 만드는 식이다. 배기량이 늘어난 만큼 차의 출력과 성능이 향상되는 건 당연하다. 그러나 엔진은 정밀한 부품이라 약간의 편차도 허용치 않는다. 잘못하면 보어업이 오히려 엔진을 망칠 수 있다. 이 때문에 이런 보어업이라는 튜닝은 레이싱 전문숍이나 유명한 튜닝숍 등에서 종종 해 오던 방법이다.

닛산의 신형 엔진 VC-Turbo. 사진=닛산코리아

물론 최근에는 이런 보어업보단 터보차저(turbocharger)로 눈을 돌리는 게 일반적이지만, 논터보 자연흡기(N/A) 차량을 고수하는 경우 보어업은 성능 향상을 위한 최후의 보루였다. 그런데 닛산의 신형 엔진은 엔진 내부를 깎는 보어업 같은 튜닝을 할 필요가 없는 셈이다. 닛산은 엔진의 피스톤 크랭크의 높낮이를 조절해서 압축비를 달리하는 방법으로 이 신형 엔진을 개발했다.

다행히(?) 닛산의 VC-Turbo는 그 배기량이 변화한다고 해도 현행 국내 자동차법상에서 2000cc 에 속한다고 볼 수 있다. 배기량 변화의 폭이 작다는 것이 아직 국내 자동차법 기준으론 좋은 것일 수 있지만, 분명 향후 배기량 기준의 세금 부과 제도와 자동차 보험 기준은 재고해 봐야 할 문제임이 드러난 셈이다. 향후 출시될 엔진은 이보다 더 큰 폭으로 배기량이 변화할 수 있기 때문이다. 이미 국내 시중에서 판매되는 차량 중에는 그 배기량이 매우 작고 고가인 차량들이 있다. 하이브리드 수퍼카인 BMW의 i8 이 여기에 해당한다. 유명한 래퍼인 도끼의 애마로도 알려진 이 차의 배기량은 고작해야 1500cc이다. 이 때문에 일각에서는 우스겟소리로 수퍼카인 i8은 사고 나면 보험사의 렌터카 기준인 동일 배기량 대여 기준에 따라 국산 경차나 소형차를 빌려주냐는 말이 나오기도 했다.

이외에도 일본 마쓰다의 RX-7과 RX-8의 경우 모두 로터리엔진을 탑재해 배기량은 1300cc에 불과하다. 배기량은 경차 정도에 불과하지만 출력은 250마력 이상의 고성능 스포츠카다. 분명 배기량 기준의 세금과 보험사의 조항 등은 재고되어야 한다. 현행 배기량 기준 자동차법은 전세계 자동차 업계의 엔진 다운사이징(downsizing) 트렌드와 순수 전기차의 보편화를 내다보지 못한 구시대적 기준이다. 앞으로 저배기량 차의 수가 많아지면 경차에 국한된 경차유류세 환급의 기준도 모호해진다. 이미 우리의 배기량기준 세제법은 미국과의 FTA 체결과정과 순수 전기 택시차량 보급 때도 어려움을 겪은 바 있다.

현대차가 개발중인 플러그 없는 가솔린 엔진, 현행 유류세와 검차기준 개선해야

2016년 2월 한 주유소에서 내건 기름값이다. 사진=조선일보

현대자동차가 개발 중인 엔진도 앞서 닛산의 엔진만큼 전세계의 이목이 집중된 신개념 엔진이다. 기존 가솔린 엔진에서 플러그를 제거한 형태로 압축행정만으로 폭발을 일으키는 구조의 엔진이다. 이런 플러그가 없는 방식은 디젤엔진에서만 사용되어 왔는데, 현대는 델파이 사와 함께 개발한 끝에 가솔린에도 적용하게 된 것이다. 가솔린 엔진을 플러그 없이 구동하는 것은 말처럼 쉽지 않아 업계에서도 비슷한 시도가 있었지만 완전한 성공을 거두지 못했다. 그런데 현대의 플러그 없는 가솔린 엔진, GDCI는 양산형으로 투입할 수 있을 정도로 업계에서 가장 완성도가 높은 엔진으로 평가받고 있다.

GDCI 엔진은 가솔린 엔진과 디젤엔진의 장점을 한데 묶어 만든 것으로 엔진효율은 물론 높은 연비를 만들 수 있는 엔진이다. 이 엔진은 가솔린 엔진이지만 이론상으론 가솔린과 디젤 유종에 관계없이 운행이 가능하다고 알려졌다. 기존 디젤엔진처럼 플러그 없이 압축만으로 폭발시키는 구조이기 때문에 경유를 주유해도 동일하거나 비슷한 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 물론 환경규제 등 때문에 실제 양산차에 탑재될 GDCI 엔진은 가솔린만 주유하는 형태로 출시될 것으로 보인다.

그런데 이번 현대의 새로운 GDCI 엔진은 현행 유류 관련법을 재고하게 만들었다. 국내 환경기준과 관련 주유세 등은 가솔린과 디젤, LPG 등을 구분해 달리 적용하고 있다. 특히 환경기준상 디젤 차종에는 매연을 줄이기 위한 별도 장치인 DPF(디젤차량 매연저감장치, Diesel Particulate Filter)를 의무적으로 장착하도록 했다. 그런데 향후 자동차 엔진은 유종을 가리지 않고 주유하게 될 가능성이 높다.

이미 일부 유럽에서는 바이퓨얼(bi-fuel) 차량이 어느 정도 일반화되어 있다. 국내도 일부 차종은 LPG와 가솔린 겸용의 바이퓨얼 차종이 있기는 하다. 이미 플러그인 하이브리드의 경우에도 전기충전과 연료주입이 모두 가능한 구조로 되어 있다. 즉 차량 주행에 필요한 에너지원을 다양화함으로써 운전자에게 편리한 주행환경 제공 및 연비효율을 늘리는 것이다.

특히 전기차의 경우 충전소를 찾기가 어려운데 화석연료를 함께 사용해 충전의 짐을 덜어 주는 것이다. 따라서 향후에는 차량의 에너지원이 다양하게 적용될 것을 대비해 차량용 에너지원에 대한 자동차 법규를 어떻게 관리할 것인지, 얼마만큼의 세율을 적용해야 하는지 등을 고려하는 등 법적 제도 개선이 필요하다. 또 하나의 차량이라도 다른 유종을 관계없이 주유할 수 있게 되었을 때, 각각의 에너지원을 사용할 때 배출되는 배기가스 기준과 차량의 검사방식도 그에 맞게 적용해야 한다.

현재는 디젤차량은 디젤에 대한 법만을 적용하지만 향후에는 차량마다 1개 이상의 에너지원을 사용할 수 있게 된다. 가령 가솔린과 디젤 겸용, 가솔린과 전기 겸용 등 투인원(2 in 1) 혹은 쓰리인원(3 in 1) 엔진 등이 나올 수 있다. 이럴 때를 대비해 법적인 절차와 방향을 모색해야 한다. 향후 전기차에 대한 검차는 배터리의 노후 정도, 방전, 합선, 정전기 발생량 등 전기와 관련된 부분을 검사하도록 해야 할 것이다.

코닉세그의 캠(cam) 없는 엔진 개발, 자동차 업계 쏟아지는 신기술 대비해야

스웨덴의 수퍼카 제작사인 코닉세그(Koenigsegg)는 최근 캠 샤프트가 없는 엔진을 차량에 장착할 준비를 하고 있다. 프리밸브(Freevalve)라고 불리는 이 엔진기술은 엔진 상단부에 장착한 오버헤드 캠이 없다. 보통 캠 샤프트가 장착되어 회전하면서 엔진 실린더별 장착된 밸브의 개폐를 조정한다. 이 캠 샤프트는 엔진의 구동축과 벨트로 연결되어 엔진속도가 증가하면 밸브의 개폐도 같이 빨라져 행정속도를 높이는 구조로 설계됐다.

그런데 이 코닉세그의 프리밸브 엔진은 캠 샤프트를 없애고 전자적으로 제어되는 압축공기식(pneumatic) 밸브 시스템을 장착했다. 즉 밸브의 열고 닫음을 압축공기 제어장치에 연결된 전자장비가 기존 캠 샤프트를 대신해 직접 제어하는 것이다.

이 프리밸브는 실린더별 각 밸브를 동일한 속도로 제어하지 않고 직접 전자제어함으로써 엔진 효율이 증가한다. 엔진의 성능도 상당 부분 개선되었다고 한다. 이러한 신기술이 업계에서 빠른 속도로 출시되고 있는 만큼 향후 자동차와 관련된 법은 탄력적으로 운영되어야 할 것이다.

과거와 달리 정해진 틀을 깨는 신기술이 속속 등장하고 있다는 점을 인지하여 법이 기술을 따라가는 수동적 구조보다는 어떠한 신기술이 나와도 포괄적인 수용이 가능한 네거티브 규제 적용의 폭이 확대되어야 할 것이다.⊙