저도 걍.. 왜 주철엔진일까 알루미늄이 아니고.. 생각 했는데...
이것도 어찌보면 더 획기적인 기술이라고 하네요..
물론 외국의 경우도 이미 몇년전부터 서서히 사용하는 소재이긴 하지만요..
뭐 차세대 엔진의 소재라고 하고.
알루미늄 못지 않게 가볍고 내구성이나 강도가 훨씬 뛰어난 소재라고 합니다...
검색해보니 나온 글입니다...
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아우디의 엔지니어들은 CGI 실린더 블록을 채용한 차세대 고성능 디젤엔진을 개발하고 있다. 이는 영국의 다겐햄에서 생산되는 포드의 신개발 V6 라이온 디젤엔진에 대응하기 위한 것이다. 포드가 2003년형부터 2.7리터 V6 라이온 디젤엔진의 실린더 블록으로 CGI(Compacted Graphite Iron; 강화 흑연강)을 사용하기로 한 결정은 다른 메이커들에게도 하나의 경종이었다. 라이온 엔진의 생산규모는 1년에 8만대에서 20만대까지 성장할 것으로 보인다.
아우디가 가장 먼저 이에 반응을 보였으며 2003년 데뷔를 목표로 CGI 블록을 채용한 3리터 V6엔진을 개발하고 있다. 생산규모는 연간 15만대에서 20만대 수준. 아우디 엔지니어들은 생산 진행계획과 장비 주문을 이미 올해 초 마쳤다. 신형 아우디 V6 엔진은 현행 155마력과 180마력 사양의 TDi V6를 대체하게 된다. 신형 엔진은 적어도 220마력의 최고출력과 400Nm의 최대토크를 발휘할 것이라고 한다. 포드가 가장 먼저 CGI(강화 흑연강) 블록 채용 재규어와 랜드로버, 볼보 등 양산차 엔진에 CGI 블록을 채용한 것은 포드가 첫 번째일 것이다. 포드는 나중에 V8 버전도 내놓을 것이라고 하는데 지금 아헨(Aachen)에 있는 포드의 엔지니어링 센터에서 구상단계에 있다. 포드는 이 엔진개발을 위해 10년 동안 10억 달러를 투자하고 있다. 독일의 한 관계자는 ‘포드가 CGI에 아주 공격적인 자세를 보이고 있다’고 했다. 또 아무도 ‘첫 번째라는 위험을 감수하려 들지 않으며 그 때문에 다른 많은 회사들은 포드의 선도를 뒤쫓을 수밖에 없을 것’이라고 주장했다. 아우디 실린더 블록의 100여개 프로토타입이 최근 미국의 램 테크니콘(Lamb Technicon)에 의해 개발된 고속 회전삽입 밀링커터를 포함해 새로운 테크놀로지를 평가하기 위해 곧 장비될 것이다. 이 실린더 블록은 독일의 브루엘(Bruehl)사에 의해 주조된다. CGI는 또한 상업용 디젤엔진에도 잠재력이 큰 것이다. 적어도 하나의 새로운 CGI 블록을 채용한 엔진이 2002년 내에 등장할 것이다. 트럭 메이커 DAF는 CGI 실린더 블록을 월 50개 장비하고 있으며 닛산은 10개 수준이다. 독일의 MAN은 그들의 철 주조를 이용한 엔진을 위해 CGI 부품을 개발하고 있다. 프로토타입 엔진이 이미 작동이 되고 있다. 유럽을 비롯해 북미, 극동지역의 다른 승용차와 트럭 메이커들이 뒤를 이을 것으로 보인다. 2006년이 되면 연간 50만기의 CGI 블록을 채용한 승용차와 경트럭용 V6엔진이 생산될 것이다. 만약 이 기술이 직렬 4기통 디젤엔진에도 보급된다면 CGI 베이스 엔진은 수백만기에 달할 수 있다. CGI는 미래의 배기가스 규제 대응에 유리
아우디는 이미 CGI 블록을 독일의 할베르그(Halberg) 주조에서 제조된 3.3리터 V8 터보차저 엔진에 사용하고 있다. BMW 또한 4리터 V8 디젤엔진에 사용하고 있다. 아우디가 연간 3천기를 생산하고 있는데 비해 BMW의 V8 엔진은 2천기 정도밖에 생산되지 않는다. 그런데 왜 이처럼 갑작스럽게 CGI에 주목할까? CGI는 고강도 철강으로서 고성능 디젤엔진이 미래의 배기가스규제에 대응하는데 유용하기 때문이다. CGI의 높은 강성은 디자이너로 하여금 미래 배기가스 요구수준에 의해 필요한 높은 실린더 압력의 엔진을 만들 수 있도록 해주기 때문이다. 이 고강성 물질은 엔진을 경량화-CGI 성분의 디젤은 알루미늄 디젤엔진과 같은 정도로 가볍고 더 콤팩트하다-할 수 있고 일반 주철 디젤보다 더 낳은 연료효율, 배기가스, NVH를 실현할 수 있다. 포드가 새로운 프리미엄 V6 디젤 계획을 시작했을 때 처음에는 알루미늄화를 추구했었다. 이 엔진은 크고 무거우며 미래 연료효율과 배기가스에 요구되는 실린더 압력 아래로 최저점이 떨어졌다. 그래서 포드는 CGI로 선회했다. 포드 유럽의 디젤엔진 유닛의 이사 케빈 오닐은 CGI를 선택하게 된 것은 정말 행운이었다고 말한다. 알루미늄 엔진 신봉자인 그는 CGI의 장점을 빨리 알아챘다. 포드는 알루미늄에서 CGI로 전환할 수 있었던 것은 여러 회사와 다국적 R&D에 의해 가능하게 되었다. 그리고 그 일은 미국의 기계설비 제조업체 램 테크니콘에 의해 이루어졌다. CGI는 마그네슘 내용물이 중요한 특별한 등급의 철이다. 사실 안정적인 CGI 생산은 대략 ±0.003% 범위 내에서만 가능하다. CGI는 반복적이고 강하지만 정확히 컨트롤된 과정을 통해 만들어진다. CGI의 주 이점은 내구성이다. 전형적인 CGI는 적어도 75% 높은 내구성과 40% 높은 강성, 그리고 회색주철보다 2배의 피로강성을 보여준다. 일반 강철은 25kg/m㎡ 장력을 갖고 있다. CGI 사양은 45kg/m㎡가 요구된다. CGI는 강하며 NVH 특징이 좋다. 하지만 1996년 포드가 미래 엔진을 구상하고 있을 때 CGI는 불가능한 것으로 여겨졌었다. 오펠에 의한 시도는 일반 철강에서 8000 실린더 보어가 장비 마무리 전에 기계화될 수 있음을 보여 주었다. CGI로는 그 수치가 단지 10이었다. CGI는 고성능 엔진에는 비경제적으로 보였다. 해결책은 CGI가 미래의 양산 철강엔진에 경제적으로 적용이 되면 찾을 수 있었다.
1995년에 두 동반자가 이 문제를 연구하기 시작했다. 아우디, BMW, 다임러 벤츠, 포드, 오펠, 그리고 스카니아가 한 그룹을 형성하고 포드는 지명도가 높은 독일의 PTW 연구소를 포함한 독일의 주조회사인 아이젠베르크 브루엘과 재료기술과 비생산적인 CGI 기계화에 달려든 신터캐스터(SinterCast)와 함께 두 번째의 조인트 프로그램을 설립했다. PTW는 일반 철강에 망간황화물의 존재는 기계화에 기여하는 반면 CGI(재료의 독특한 특질에 필요한)부재는 반대로 장비 성능의 저하에 효과를 미친다는 것을 발견했다. 이 발견은 특수고성능 커팅 툴과 툴 인서트를 유도했으며 이는 램(Lamb)과 다른 툴 메이커들에 의해 계속 개발이 이루어지고 있다. 새로운 툴 개발로 CGI 가공
새로운 타입의 밀링과 보링 툴은 툴 반경과 높이 주변에 엇갈려 있는 복합 카바이드를 포함해 작업부하가 방사상으로 축상으로 분배된다. 비록 커팅 속도가 100~120m/min의 카바이드 범위 내로 제안되어도 복합적인 삽입의 존재는 높은 공급률을 가능케 한다. 회전당 2mm의 비율은 일상적으로 사용된다. 저속/고속 공급의 대체로서 램(Lamb)은 회전 인서트를 갖춘 커터를 개발했다. 이 툴로 800m/min 혹은 1,200m/min의 커팅 속도가 거친 보링 동안에도 가능하다. 이 두 새로운 툴링 컨셉은 14초 이내의 사이클 타임에 3mm의 재료를 제거할 수 있다. 실험은 또한 무쇠의 티타늄 내용물은 CGI의 가공에 아주 중요한 역할을 한다. 낮은 티타늄 내용물이 좋은 가공을 가능케 한다. 포드는 또한 최근에 기존 수정된 트랜스퍼 라인를 이용해 영국과 독일에서 블록 가공 시도를 수행했다. 이런 시도들과 관련된 협력개발 프로그램들이 몇몇 중요한 해결책을 가져왔다. 이런 포드의 시도는 CGI를 라이온 엔진의 실린더 블록의 재료로 선택하는 과감한 결정을 이끌어 냈다. 포드는 여기에 그치지 않고 같은 테크놀로지를 랜드로버에 탑재되는 V8 버전에도 적용할 계획이다. 생산량은 V6보다는 적다. 프로토타입 작업은 올해 안에 시작할 것으로 알려졌다. 신터캐스트(SinterCast) 또한 승용차와 상업용차에 CGI 프로토타입을 제공하게 위해 힘을 보탤 것이다. 포드 과감한 결정으로 CGI 양산 추진 포드의 결정은 두 가지 면에서 과감하다. 하나는 어느 엔진 메이커도 CGI를 양산 디젤엔진으로 선택하지 않았다는 것이다. 그리고 어느 주조소도 아직 양산 CGI 실린더 블록을 생산하지 않았다. 두 번째로 어느 엔진 메이커도 양산용 CGI 실린더 블록이나 실린더 헤드를 가공하지 않았다.
포드는 신터캐스트에 의해 높은 수준의 CGI를 생산하기 위한 기술을 사용하는 브라질의 투피(Tupy) 주조소를 선택했다. 램 테크니콘은 양산 CGI가공 솔루션을 제공하게 된다. 램(Lamb)은 로터리 테크놀로지 Inc.에 의해 처음으로 개발된 기술을 이용해 가공도구와 고속 가공과정을 동시에 사용할 수 있는 특수한 전문기술을 개발했다. 포드는 램(Lamb)에게 신형 V6 엔진블록을 마무리 가공하기 위한 다겐햄에 있는 첫 번째 양산 가공라인을 고안하고 건설하는 것을 위임했다. 투피(Tupy)는 브라질에 있는 비슷한 가공 시스템에 영국으로 선적하기 전의 밀링과 보링작업을 조절해주기를 요구할 것이다. 주조 실행과 가공 테크놀로지의 관점에서 CGI에 대핸 포드의 발전은 다른 자동차회사들, 즉 아우디와 폭스바겐, BMW, 메르세데스 벤츠(독자적인 CGI 공정개발을 시도하고 있다) 등에 의해 자세하게 모니터될 것이다. PSA는 포드가 취한 발전으로부터 얻으려 하고 있다. PSA 입장은 디젤기술과 공급에서 세계의 리더를 목표로 하는 PSA-포드간의 조인트벤처가 가치가 있을 것이다. 어쨌든 다른 디젤 엔진생산업체들은 이 개발과정을 면밀히 지켜볼 것이다. 유럽의 디젤 분야에서 오랫동안 리더의 입장에 있어온 르노와 최근 GM산하에서 3리터 이하 소형 디젤을 담당하고 있는 피아트, 등도 포함된다. 또한 오랫동안 디젤분야에서 확고한 입지를 구축해 온 이스즈 역시 이 테크놀로지 개발에 참여를 원할 것이다. 현대자동차는 앞으로 2년 동안 디젤엔진의 개발에 1억 1천550만 달러를 투자한다고 발표했다. CGI에 대한 포드의 개척자적인 모험은 독일의 가공기구업체들이 그냥 지나칠 리 없다는 점도 간과할 수 없는 내용이다
제목
【디젤엔진기술동향/CGI 실린더 블록의 고성능 디젤엔진...】
이건 뭐 자동차 전문 정비 잡지의 2002년 기사인데요...
나름대로 참고가 좀 되시리라 봅니다..
아무는 cgi라는것도 국산 엔진으론 획기적인 것이라고 하네요....
저말대로라면 잘하면 국산 엔진의 어떻게 보면 숙명(?)또는 약점이라고 할수 있는 내구성이 개선될것도 같네요...