GDI 엔진에서 왜 LSPI가 발생하는지 알고 계시나요? 가솔린 직분사 방식의 GDI 엔진에서 저속 조기 점화라는 LSPI 현상이 발생하는 원인과 부정적인 영향 그리고 LSPI 예방법까지 모두 정리하였으니 아래의 내용에서 자세히 알아보시기를 바랍니다.
1. 글을 시작하며
평소 출퇴근길이나 지하 주차장을 오를 때 또는 고속도로에 진입하기 위해 가속 페달을 밟는 순간 턱 하는 소리와 함께 자동차가 울리는 경험을 한 번쯤이라도 해보셨나요?
해당 현상을 겪었다. 하더라도 대부분의 운전자는 이 현상을 별로 대수롭지 않게 넘겨서 큰 위협이 발생할 수 있습니다.
특히나 요즘 차량에는 가솔린 엔진을 사용하는 차량이 많은데 그중에서도 가솔린 직분사 엔진을 사용하는 GDI 엔진의 경우에는 더욱 심각한 문제를 초래할 수 있으니 조심해야 합니다.
해당 현상의 주된 원인은 LSPI 라고 부르는 저속 조기 점화라는 현상입니다.
LSPI는 GDI 엔진의 성능과 효율을 많이 낮출뿐더러 최악의 경우에는 GDI 엔진을 더 이상 쓰지 못하도록 엔진을 파괴하여 자동차 수리비가 엄청 많이 나올 수 있습니다.
그렇다면 다양한 엔진 중에서 가장 좋은 엔진으로 칭송받는 GDI 엔진에서 어떻게 이런 위험한 현상이 발생했는지 많이 궁금하셨을 것 같습니다.
따라서 아래의 내용에서는 LSPI가 무엇이며 왜 발생하고 어떤 결과를 초래하며 LSPI가 발생하지 않도록 하기 위해서는 어떻게 해야 하는지 예방법까지 모두 자세히 정리하였으니 아래 내용을 통해 여러분들의 자동차를 안전하게 관리하시기를 바랍니다.
그렇다면 본격적으로 내용을 시작하기 전에 GDI 엔진과 LSPI 현상이 어떤 관계가 있는지 그에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.
2. GDI 엔진과 LSPI 현상
우선 LSPI를 제대로 이해하기 위해서는 지금 많이 사용하고 있는 가솔린 직분사 방식의 GDI 엔진은 무엇이며 LSPI가 기존에 발생했던 노킹 현상과 어떤 차이점이 있는지 먼저 알아보도록 하겠습니다
옛날에는 GDI 엔진이 아니고 MPI 엔진이라고 불리는 다중 포트 엔진을 사용했었습니다.
MPI는 연소실 밖에서 연료와 공기를 섞은 다음에 자동차 안으로 들어오는 방식을 사용했었습니다
하지만 가솔린 직분사 방식의 GDI 엔진은 실린더 밖이 아니고 실린더 내부인 연소가 폭발하는 그 자리에 연료를 직접적으로 높은 압력으로 분산하는 방식을 사용하고 있습니다
이는 기존에 사용했던 MPI 엔진보다 훨씬 더 작은 안개 입자로 연료를 만들어서 연소 효율을 높이는 것과 동시에 연비도 좋게 만들고 출력 또한 높일 수 있어 성능을 훨씬 더 높일 수 있다는 장점이 있습니다
하지만 그로 인해서 발생하는 것이 바로 LSPI 현상입니다
저속 조기 점화라고 부르는 LSPI는 마이크 대로 낮은 엔진 회전수에서 높은 부하가 걸릴 때 평소보다 점화가 되는 시점에서 훨씬 이른 시점에 강력한 폭발 현상이 발생하는 것을 의미합니다
여기서 말하는 낮은 엔진 회전수는 보통 1,500 RPM에서 2,500 RPM을 의미하는 것이며 높은 부하는 가속페달을 빠르고 깊고 강하게 누르는 것을 의미합니다
일반적으로 발생하는 노킹 현상이 따다닥 소리를 내면서 엔진에게 지속적으로 부활을 준다면 슈퍼 노킹이라고 부를 수도 있는 LSPI는 훨씬 더 강한 충격을 준다는 차이가 있습니다
예를 들어서 노킹 현상이 벽에다가 망치를 두드리는 것으로 이해한다면 LSPI는 건설 현장에서 사용하는 거대한 망치로 벽을 한 번에서 버리는 것과 같이 강력한 충격이 단숨에 발생하는 차이가 있습니다
그렇다면 이렇게 무시무시한 LSPI 현상이 왜 GDI 엔진에서 발생하게 되는지 그 이유와 관련하여 아래의 내용에서 자세히 알아보도록 하겠습니다.
3. GDI 엔진에서 LSPI가 발생하는 원인
1) 슬러지
LSPI 현상이 GDI 엔진에서 발생할 수 있는 가장 큰 원인 중 하나는 카본 퇴적물이라고 불리는 슬러지 입니다
기존에 MPI 엔진에서는 연료가 흡기 밸브를 지나가면서 자연스럽게 밸브에 묻은 퇴적물을 시선에 주어 카본 퇴적물이 쌓일 수 있는 것을 예방해 주었습니다
하지만 연소실에 연료를 직접적으로 분사하는 GDI 엔진에서는 기존에 사용했던 MPI 엔진에서의 클리닝 효과를 저녁 기대할 수 없다는 것이 단점 중 하나입니다
GDI 엔진에서는 엔진 내부에서 발생하는 각종 가스나 오일 증기가 흡기 밸브의 그대로 늘어 붓고 달라붙어서 딱딱한 카본 덩어리인 슬러지를 발생 하게 합니다
이렇게 발생한 카본 덩어리가 연소 과정에서 떨어져 나와 연소실에 있는 높은 열과 함께 강한 불씨를 형성 하게 되는데 이 불씨가 점화 플러그 보다 먼저 혼합기의 불을 붙이는 현상이 LSPI 현상입니다
따라서 흡기 밸브에 달라붙은 카본 찌꺼기 라고 불리는 슬러지가 LSPI 현상을 발생하게 하는 주된 원인 중 하나입니다.
2) 엔진 오일
GDI 엔진에서 LSPI 현상이 발생하는 두 번째 이유는 엔진오일 때문입니다.
평소에 엔진오일을 많이 사용하는데 이 엔진오일이 LSPI 현상을 발생할 수 있다는 것은 굉장히 큰 충격으로 다가 올 수 있다고 생각합니다.
사실 연소실에는 압력이 엄청나게 많이 발생 했는데, 그로 인해서 매우 작은 양의 엔진오일이 피스톤 틈으로 들어오는 것을 막기란 사실상 불가능해 가깝습니다.
여기서 발생하는 문제는 예전 엔진 오일에서 엔진의 세정 능력을 높이기 위해 사용했던 첨가제인 칼슘 계열 첨가제가 큰 문제가 될 수 있습니다.
이 칼슘 성분은 GDI 엔진에서 필연적인 고온 고압 환경에서 불안정하게 변할 수 있는데 그로 인해서 연습실에 들어온 엔진오일의 작은 방울들이 LSPI를 발생하는 원인으로 작동할 수 있습니다.
그렇기 때문에 요즘에 사용하는 엔진오일에서는 이 LSPI 현상을 막기 위해서 칼슘에 대한 함량을 매우 낮추고 있는 추세이긴 합니다.
다만 예전에 만들었던 엔진오일의 경우에는 칼슘 첨가제가 많이 들어가 있을 수 있기 때문에 만약 엔진오일을 사용한다면 이 칼슘 첨가제가 많이 들어가 있는 엔진오일인지 확인한 후에 사용하시기를 바랍니다.
3) 액체 연료 방울
GDI의 인젝터는 가솔린 연료를 높은 압력으로 분사하지만 만약에 엔진이 차갑거나 낮은 RPM으로 작동하는 등 일부 환경에서는 연료가 완전히 기체로 변하지 못하고 남아있는 작은 액체 방울인 상태로 남아 있을 수 있습니다.
이때 완전히 기체로 변화 하지 못하고 남아있는 작은 액체 방울이 엔진 오일과 마찬가지로 연소 실내에서 만나게 된다면 특정 조건에서 폭발할 수 있는 원인을 제공할 수 있습니다.
그렇기 때문에 기화하지 못하고 남아있는 작은 연료 방울이 LSPI의 직접적인 원인이 될 수 있습니다.
즉 LSPI 현상의 원인은 크게 세 가지로 카본 퇴적물이 쌓여서 남아있는 슬러지 나 엔진오일 방울 또는 기와 되지 못하고 남은 연료 방울이 연소 실내로 들어가 폭발하게 되는 것입니다.
그렇다면 이렇게 LSPI 현상이 발생하면 자동차 내부에서 어떤 부정적인 영향을 만들어내는지 아래 내용에서 자세히 살펴보도록 하겠습니다.
4. LSPI의 부정적 영향
LSPI 가 발생하게 된다면 연소실 내부의 압력은 평소에 비해서 수십 배나 높아질 수 있습니다.
그렇기 때문에 이로 인해 발생한 강력한 충격은 엔진 부품에 커다란 피해를 줄 수 있습니다.
그렇다면 LSPI 현상이 발생했을 때 어떤 손상을 입을 수 있는지 자세히 알아보도록 하겠습니다.
첫 번째 부정적인 영향은 피스톤이 부서지는 것입니다.
LSPI 가 발생하면 가장 자주 빈번히 발생하는 것이 피스톤이 부서지는 건데 피스톤의 가장 약한 부분인 피스톤링랜드라고 부르는 피스톤 링이 끼워지는 홈이 강력한 폭발로 인해서 깨지거나 피스톤 위쪽에 구멍을 내어 피스톤이 부서질 수 있습니다.
따라서 LSPI가 발생하면 피스톤이 제 기능을 못 하고 부서지는 것이 가장 큰 부정적인 영향 중 하나입니다.
두 번째 부정적인 영향은 커넥팅 로드가 휘거나 부서지는 현상이 발생할 수 있습니다.
피스톤과 엔진의 중심축이라고 불리는 크랭크축을 연결하는 커넥팅 로드가 수십 배의 압력을 받아내지 못해서 휘어진거나 부서질 수 있습니다.
다만 커넥팅 로드가 휘어지거나 부서진 경우에는 엔진이 제 기능을 제대로 발휘하지 못하기 때문에 사실상 엔진이 망가지는 것이랑 다를 바가 없습니다.
세 번째 부정적인 영향은 실린더 벽이나 베어링이 손상될 수 있다는 것입니다.
과도하게 높은 압력은 실린더 내벽에 커다란 손상을 끼칠 수 있고 크랭크축을 지지하는 메인 베어링에 커다란 손상을 줄 수 있기 때문에 엔진의 수명을 깎을 수 있습니다.
즉 LSPI 현상이 발생하게 된다면 사실상 엔진을 더 이상 사용하지 못한 수준으로 엔진이 고장 나게 되기 때문에 운전자는 도로에서 큰 위험이 발생할 수 있습니다.
그렇다면 LSPI 현상을 막기 위해서 어떻게 해야 하는지 LSPI 예방법에 대해 아래 내용에서 자세히 알아보도록 하겠습니다.
5. LSPI 예방법
1) 규격에 맞는 엔진오일 사용
가장 쉬우면서 가장 확실한 LSPI 예방법은 바로 규격에 맞는 엔진오일을 사용하는 것입니다.
특히, 엔진오일을 교체할 땐 엔진오일 통에 있는 국제 규격을 반드시 확인해야 하는데요.
LSPI를 예방하기 위해 만들어진 엔진오일 국제 규격은 API SP 등급과 ILSAC GF-6 등급이 있습니다.
API SP 등급은 LSPI의 원인이 되는 칼슘 첨가제를 줄이는 대신 마그네슘이나 몰리브덴과 같은 다른 첨가제를 사용하여 LSPI 발생 확률을 많이 줄인 등급입니다.
그렇기 때문에 만약 GDI 엔진이나 터보 GDI 엔진을 사용하는 차량이라면 칼슘 첨가제가 적게 들어간 API SP 등급의 엔진오일을 사용하시기를 바랍니다.
그다음으로 ILSAC GF-6 등급은 연비를 높이는 것과 더불어 LSPI를 예방할 수 있는 국제 규격입니다.
따라서 이젠 차량 정비소에서 좋은 엔진오일 넣어달라고 얘기하는 것보다 API SP 등급이나 GF-6 등급의 엔진오일로 교환해달라고 구체적으로 얘기하는 것을 권장 드립니다.
엔진오일 하나만으로 가격 차이는 크게 나지 않는데 LSPI가 발생할 위험을 대폭 낮출 수 있기 때문입니다.
2) 운전 습관 개선
두 번째 LPSI 예방법은 운전자의 평소 운전 습관을 개선하는 것입니다.
아무리 좋은 엔진오일을 넣었다 하더라도 평소 운전자의 운전 습관이 나쁘면 LSPI 현상이 언제든지 발생할 수 있기 때문입니다.
따라서 평소 갑자기 출발하거나 속도를 높이는 습관이 있다면 낮은 RPM에서 높은 부하를 일으킬 수 있습니다.
그렇기 때문에 가속 페달을 밟을 땐 부드럽고 천천히 밟는 운전 습관을 들이시기를 바랍니다.
그리고 너무 낮은 RPM으로만 달린다면 이 또한 엔진에 무리를 가할 수 있습니다.
따라서 단수에 비해 RPM이 너무 낮아서 차량에 부담이 가해진다고 생각한다면 기어 단수를 내려서 RPM을 2,000 이상 유지하시기를 바랍니다.
특히 오르막길에서는 RPM이 낮으면 차량에 너무 큰 부담으로 다가올 수 있으니 이 점 참고하시기를 바랍니다.
3) 주기적인 차량 관리
세 번째 LPSI 예방법은 주기적으로 차량 상태를 확인하는 것입니다.
평소 차량 정비소에 들러 지금 차량 상태가 어느 정도인지 확인하지도 않고 무작정 달리기만 했다면 차량의 위험 요소를 미리 확인할 수 없습니다.
따라서 평소 차량 정비소에 자주 방문하여 차량 점검을 주기적으로 받는 것을 추천해 드립니다.
그리고 GDI 전용 연료 첨가제를 사용하는 것을 추천해 드리는데 3천 ~ 5천 km 단위로 GDI 전용 연료 첨가제를 사용한다면 카본 퇴적물인 슬러지를 예방할 수 있습니다.
그리고 필수 사항은 아니지만 고급유를 가끔 사용하는 것입니다.
고급유는 옥탄가가 높아서 완전히 연소할 수 있게 도와주거나 조기 점화에 대한 저항성을 높일 수 있습니다.
물론 고급유 가격이 부담되어 매번 주유할 때마다 고급유를 넣을 수는 없더라도 가끔씩 생각날 때마다 고급유를 넣어 주면 보다 오랫동안 차량을 안전하게 관리할 수 있습니다.
6. 글을 마치며
지금까지 GDI 엔진은 무엇이며 이 GDI 엔진에서 왜 LSPI 현상이 발생하며 그로 인해 발생하는 위험 요소와 예방법까지 자세히 알아보았습니다.
물론 기존에 사용했던 MPI 엔진에 비해 GDI 엔진은 더욱 향상된 엔진인 것은 맞지만 LSPI 현상이라는 부작용을 피할 수는 없었습니다.
하지만 오늘 소개한 이 글을 통해 LSPI가 GDI 엔진에서 왜 발생하며 어떤 현상으로 나타나고 어떻게 하면 예방할 수 있는지 자세히 설명하였으니 충분히 피할 수 있을 거라 생각합니다.
따라서 이 글에서 정리한 내용을 바탕으로 평소에 조심한다면 GDI 엔진의 장점을 가져가면서 LSPI라는 부작용을 최대한 예방할 수 있다고 생각합니다.