Q & A
게시판에서 하이브리드 이야기를 듣다가 질문합니다.
글 중에 가스차(LPI방식의 차량)의 열효율이 가장 떨어진다고 했는데, 조금 이해가지 않는 부분이 있습니다.
이미 이론적으로 휘발류보다 더 차가운 연료와 더 높은 옥탄가로 LPG가스가 더 효율적인 연료 아닌가요? 연비야 연료 밀도라는 부분에도 관계가 있으니 가스가 나쁠 수 밖에 없고, 실제로 이산화 탄소 배출량으로 비교하면 휘발유와 비교시 적은걸로 알고 있고요. (NF쏘나타 기준 2.0 휘발유 오토 204g/km, 2.0 가스 오토 196g/km)
더군다나 쏘나타로 비교할 경우 출력이 떨어지는 것은 가솔린엔진만 듀얼VVT와 VIS등 효율적인 장비를 가지고 있는걸로 알고 있습니다.
물론 이 것만으로 가스가 더 효율적이다고 이야기하긴 어렵고, 모닝으로 비교하자면 현재 VIS를 달고 개량한 입실론 엔진이 아닌 구형 입실론 엔진과, 이번에 나온 입실론 LPI엔진 중에 LPI모델이 기록상 파워가 높았습니다.
사실 서로 약간의 엔진 구성의 차이도 있고, 출력곡선의 차이도 있기 때문에 직접적인 비교를 하진 어렵지만, 분명 전 LPG가 휘발유보단 더 효율적인 연료라고 생각하는데, 다른 분들은 그렇지 않는가 보네요?
제가 잘못 생각하고 있는 점의 지적 부탁드립니다.
카액션엔 빨리 질문을 받고 싶어 동시에 올렸습니다. ^^ 혹시 카액션에서도 활동하시나요? ^^
역화와 빨아들이는 힘은 이해가 안갔는데 밑에 글을 보니 LPI에 대한 설명은 아니군요. 그리고 냉각된 연료때문에 공기 압축 문제를 말씀하신것 같은데 저는 그저 그 방식이 공기를 냉각시켜 공기밀도를 향상시키는 결과만 오는 줄 알았는데 역류나 강하게 빨아들이는 힘이 생기므로써 연료혼합에 문제점이 있기도 하군요.
도움이 많이 되었습니다. 또 전기 생산식이 아닌, 수소 폭발 방식의 수소엔진이 12기통에만 적용되는 이유도 알게되었습니다. 감사합니다.
실질적으로 lpg차량을 운행해보면...여름과 겨울이 다른특성을 보입니다..
여름에는 lpg의 부피가 커지고 기화가 잘되서 3만원정도면 가득충전하고 300km를 주행할수 있었습니다.
겨울에는 보통 5만원을 넣어야 가득충전되고 300km를 간신히 타더군요..(리터당 가격은 동일)
차종은 포터 lpg입니다..
사실상 겨울엔 좀 불리한 연료라고 보이더군요..lpi에서는 조금 완화되었긴하지만....
주워들은 이야기라 정확한지는 모르지만 LPG의경우 컨트롤이 쉽지가 않아서 고회전에 불리하고 확실하지는 않지만 화염전파속도가 늦어서 더욱 불리하다라는 이야기를 들은적이 있습니다..
그래서 구형 lpg의 경우 휘발류 대비 레드존도 낮게 설정되있고 최고출력이 나오는 rpm도 상당히 낮습니다.
지금의 LPi엔진들은 이런문제를 많이해결해서 휘발유와 비슷한 성능이 나오고있지만..
아직 휘발유만큼의 고출력은 어려운 상태이죠..
그리고 여름과 겨울에 연비차이가 나는것은 LPG의 경우 부탄과 프로판을 혼합되 있는데..
그 비율에 따라서 차이가 납니다. 프로판의 비율이 높아질수록 연비가 떨어지게 되죠..
기온이 높은 여름에는 부탄의 비율이 높고 겨울철에는 상대적으로 기온이 낮아서 부탄의 끓는점(-0.6)이하로 기온이 떨어지기 때문에 끓는점이 낮은 프로판(-42도)의 비율을 높여서 LPg의 전체적인 끓는점을 떨어뜨려서 보관성을 용이하게 하기 위함으로 알고있습니다.^^;
저도 잘 모르지만 줏어들은 풍월로는 -_-;;
일단 가솔린과 LPG의 효율성 부분은 어떤 것이 효율적이다 라고 정의하기 굉장히 어렵습니다. 제가 보기엔 그래도 굳이 비교하자면 가솔린이 낫다고 봅니다.
이산화탄소 배출량의 경우 단순히 주행거리당 배출량으로 비교하는 것 보다 연소방정식에서 1몰의 연료가 연소할 때 발생하는 이산화탄소 몰수를 먼저 계산하고 판단해야 합니다.
아무래도 LPG가 몰당 C원소 숫자가 적어서 당연히 덜 나오죠. -_-;; 보통 이종연료간 비교를 하려면 굉장히 까다로운데 공연비를 맞추던가 비출력을 맞추던가 단위 싸이클당 연료 발열량을 맞춥니다. 배기규제 맞추기는 LPI가 가솔린보다 더 힘듭니다. 자세한 건 고수님들께 패스.
회전수 문제는 예전에 기화기 쓰던 시절 일반 가솔린 엔진들 한계회전수 생각하시면 되겠습니다.
판매 볼륨이 전용 시스템을 통째로 개발하기엔 너무 적어서 여기 저기서 가져다 짜집기해서 그렇긴 합니다만 LPI만 가지고 있는 효율적인 요소들도 있습니다.
유승민님/ 역화는 LPI는 거의 보고되지 않습니다. 공기가 빨리는 것에 대해서는 LPI에서 액상 연료가 분사되서 기화될 때 주변의 열을 끌어 당기고 공기 냉각효과가 있어서 밀도가 약간 증가하는 경향은 있습니다만. 어짜피 LPI의 경우 포트분사 하기 때문에 터빈에 혼합기가 들어가는 것이 아니라 별 상관 없습니다. 오히려 연료 이물질로 연료펌프 브러쉬가 잘 마모됩니다.
김지호님/ 화염전파속도는 보어싸이즈에 제한조건을 걸지만 가솔린과 LPI의 고회전은 별 차이 없습니다. 프로판 부탄 혼합에 대해서는 일단 우리 나라는 가정용 LPG는 프로판, 차량용은 부탄으로 고정되어 있고 이건 세제문제 때문입니다. 물성치가 조금 다르긴 하지만 가장 큰 차이는 소비자가격이 다릅니다. 겨울에 프로판을 많이 (그래봐야 20~30% 정도 됩니다만.) 첨가하는 것은 vaporizer에서 기화를 쉽게 시켜 시동성을 개선하기 위함입니다.
제가 학과때 배운 지식으로는 일단은 연료발열량이 휘발유/경유에 비해서 낮고요...
연료자체 냉각효과가 좀 떨어지고, 흡기밸브 윤활기능이 없는것 정도......
고회전이나 가속시 불리한건 기존의 베이퍼라지어방식에서는 정확한 연료량 제어가 안되서이고요...
이탈리아 메이커에서 베이퍼라이져/믹서 적용차량들은 빠른반응과 고회전시 안정적인 반응이지요
굿이 국산차용 전자제어(듀티제어) 베이퍼라이져는 너무오랫동안 발전을 안하고 바로
액체분사타입(LPI) / 가스분사타입(LPGI)적용해서 인지 그래도 효율이 많이 올라가고, 출력이 나아졌지만...
가격상승이 높더군요....
정확한 건 아니지만 현재까지는 국내여건으로는 경쟁력이 있는 연료입니다..
LPi의 애당초 개발목적중에 중요한 것 하나가 삼원촉매사용에 필요한 적정공연비를 신뢰성있게 유지하기 위함도 있습니다. 비출력향상에 못지않은 중요한 개발이유이죠.
액화석유의 경우도 일반 가솔린이 캬브레이터방식에서 MPi방식으로 옮겨간 것처럼 LPi나 LPGi쪽으로 결국은 수렴하게 되지 않을까 생각해봅니다.
그리고 염박사님이 위에 언급하신바와 같이 프로판의 함유는 동절기 시동성개선이 주요목적이고, 이에 따라 남부지역과 북부지역등 동절기 평균온도편차가 지역적으로 바뀔 경우에 혼합비율도 바뀌는 것으로 알고 있습니다.
LPG엔진의 여러가지 문제점을 현-기차가 LPI방식으로 많이 해결해서
지금의 출력과 효율이 나올수 있었죠.
연료 분사압 자체도 가솔린 직분사보다는 못하지만 일반적인 가솔린 엔진
보다는 높아서 냉각효율을 끌어올렸고 고알피엠에 연료를 정확하게 컨트롤
하기 위해서(연료 라인내에서의 기화를 막음) 각 RPM별로 여러개의
컴프레셔를 컨트롤 하는걸로 알고있습니다.
LPG도 나름 청정연료인데다가 엔진도 충분히 발전가능성이 있다고 생각하고
차후에 CNG나 수소를 연료로 사용하는 차량에도 기술이 일부분 적용될수
있으므로 연구가 계속되는게 바람직하다고 생각합니다.
실제로 LPG차들을 운행하는 소비자 입장에서는 현재 LPI차들은 겨울철에도
시동이 잘걸리고 수치뿐인 연비와는 별개로 연료비 자체는 많이 절약되죠..
실연비가 가솔린 차에 비해서 많이 떨어진다던가 하는 말은 옛말인것 같구요
예를 들어서 아반떼 하이브리드가 가솔린 유가 기준으로 변환 했을때 39KM/L이라는데
실연비가 20%이상 떨어진다고 쳐도 가솔린 기준 리터당 30키로 넘게 주행할수 있다는 겁니다.
여러가지 불편이 있겠지만 가솔린과 두배의 연료비 차이가 나는것인데...충분히 매릿트있다고 봅니다.
마지막 부분은 글의 요지에 많이 어긋났내요 ..^^;;
저도 비슷한 생각을 가지고 질문했습니다. 테드에 글을 보고는 아니고 신문기사를 주고 보고 느끼는데 왜 lpi 하이브리드로 개발했냐? 가솔린이 아니고 라는 식의 글이 많아서 난해하게 느꼈습니다.
분명 제 생각엔 이론상이라도 lpg가 더 친환경적이고, 어차피 연비를 따지는것도 연료비를 줄이기 위함인데, 몇몇 분들은 연비않좋은 lpi로 만들어서 그저 생생만 내고 있다는 식의 글이 있어 정말 lpi가 비효율적인 연료인가 의문을 품고 있었습니다. 그런데 테드분께서 열효율이 별로라고 하시니 제가 뭔가 잘못 생각하고 있나 생각되서요 ^^:
기술적의문은 위의 리플에서 벌써 해결된거 같구요..
오너의 입장에서 보면 LPGI와 LPI모두 경험한 저의 경험으로는 역시 lpi의 힘은 대단하다 입니다.
2.0 수동 쎄타lpi지만 솔직하게 가솔린과 차이는 정말 거의 없다고 생각하셔도 됩니다.
연비는 뭐 악셀링에 따른 차이가 있지만 가솔린이랑 큰 차이가 없는거 같습니다. 물론 조금은 떨어지죠 하지만 이 정도의 차이는 정말^^(120~140이하의 연비위주 주행하면 꼬박 꼬박 8~9km/l은 나와주고 주구장창 있는 힘을 다써도 6km/l은 나와주니까요.. 참고로 고속도로 출퇴근입니다.)
이미 lpi차량에는 터보튜닝,na고압축 같은 튜닝도 시행되었고 그에 따른 문제점도 어느정도는 해결되었다고 합니다.
물론 가솔린 튜닝카 처럼 완벽하지는 않지만 그 차량들이 아직도 잘다닌다니 앞으로의 잠재력도 크겠죠.. 단 연료펌프나 인젝터의 용량이 아직도 문제라고 하더군요. 계절마다 틀린 연료비율도 어려운 숙제로 알고 있구요..
그렇더라도 저렴한 연료비를 생각해본다면 역시 lpg는 매력있습니다..
가까운 시일안에 '피터지고 박터지는 배틀후에 너는 고급유~~ 나는 lpg'라는 재미있는 상황을 기대해 봅니다..^^
하지만 LPi는 인젝터 문제가 해결이 안되요... 뉴카렌스 LPi타는데 다른차들 주행도중 시동꺼지고 시동불량에 엔진부조있어서 사업소 들어가보면 타르때문에 인젝터나 ISC벨브가 막혀있어서 그런경우가 대부분 입니다.
뭐... 우리나라의 LPG품질과 충전소의 양심에 맞겨야죠... LPi는 겨울철에도 프로판을 섞을 이유가 없으니까요..
하지만 프로판이 싸서 몇몇충전소는 아직도 섞는다죠... 그런곳 잘못가면 뉴카렌스 경운기 됩니다. 출력도 잘 안나오고요
카액션에도 동일한 글을 올리셨더군요..
말씀하신대로 LPG의 옥탄가는 108 정도 되지만 연료 밀도(energy density) 가 디젤이나 휘발유보다 낮습니다. 덕분에 연비도 낮은거죠.
휘발유 연료와 디젤 연료의 차이점 중에서 엔진 자체의 차이점을 보면 휘발유는 연료를 집어 넣고 불을 붙여서 연소를 시키는 거고, 디젤엔진은 압축되는 충격에 연소가 시작되는 것인데.. lpg를 놓고 보면 반대로 불을 붙이기 시작하면 엔진에서 끊임없이 끌어 당깁니다. 설명이 좀 이상하게 되었는데..
여튼.. 휘발유는 연료 분사량과 혼합율을 조절해서 엔진 컨트롤이 되고, 디젤은 반대로 배기 브레이크처럼 역으로 컨트롤이 가능한데에 반해 lpg는 다른 연료에 비해서 컨트롤이 쉽지 않습니다.
예를 들어 국내 LPG엔진 초기부터 현재 까지 가장 자주 발생하는 문제가 역화 현상으로 인해서 에어클리너가 역으로 폭발(?)하는 케이스 입니다. 소나타 2/3 부터 현재의 LPG 엔진들까지 이렇게 주행중에 에어클리너나 EVAP 등이 '펑'소리를 내며 주행중에 작살나는 케이스가 이런겁니다. 그래도 요즈음에는 이런 현상이 많이 줄긴 했지만요..
수소엔진을 개발하고 있는 BMW 쪽의 개발진도 비슷한 이야기를 하더군요. 아마도 액체상태로 사용되는 연료가 아니라 기화상태로 된 연료의 대부분이 이런식으로 제어하기 힘든 특성들을 가지고 있다고 합니다.
한가지 추가적인 예를 들면, LPG차에 터보를 달지 못하는 이유가 이런식으로 터보의 날개가 견디지 못할정도로 강력한 빨아들이는 힘(?)이 걸리기 때문이고, BMW가 12기통 엔진에만 수소 연료를 적용하고 있는 이유도 이러한 압력에 가장 분산되게 반응 할 수 있기 때문이라고 합니다. 직렬 6기나 8기통 엔진에 적용 했는데 어지간한 블락이나 Vanos등이 자기네 내구성 기준에 부합하게 견디지 못하기 때문이라고 하더군요.