아우디 A6 3.0 TFSI 슈퍼차져오일교환 - 흡기클리닝, 어답테이션까지 한방에 끝!

입고된 차량은 A6 C7모델로, 얼마 전까지 현역으로 뛰며 아우디의 중추를 담당했던 모델입니다. 초창기 C7과 동일한 외형을 유지하고 있지만, 슈퍼차져쪽 진공제어와 일부 세세한 부분들이 한 차례 개선된 모델로, 이런 소소한 변화는 페이스리프트 이후 16년식까지 그대로 이어졌습니다. 16년식부터는 50TFSI로 명칭이 변경되었으며 이후, 슈퍼차져 풀리에 마그네틱 클러치를 장착하여 부스트가 요구되지 않을 때, 슈퍼차져로 하여금 엔진의 동력을 불필요하게 잡아먹지 않도록 하는 등의 변화를 통해 효율성을 도모하고자 하는 한편 출력을 333마력까지 끌어올리기도 하였습니다. C7모델은 토센 트랜스퍼케이스를 장착(디젤 제외)한 현재 아우디의 위상을 높힌 진짜 기계식 콰트로와 슈처차져를 장착한 마지막 모델이기도 합니다. 아쉽게도 이 두 상징적이면서도 경쟁사와 차별점을 제공했던 특징들은 모두 사라져 버리고 현 모델에는 일반적인 배기가스를 사용하는 터보와 전자식 콰트로가 적용되어 버리게 됩니다. 역시 시대의 키워드는 효율과 다운싸이징이 맞나봅니다.

 

오늘 입고된 차량은 아우디 A6 3.0TFSI 모델로, V6 직분사 3,000cc 의 배기량으로 무려 310마력과 44토크를 발생시키는 놀라운 엔진입니다. 통상 300마력대 초반과 40Kg 대 중반의 토크는 자연흡기 엔진이라면 4,000cc 이상의 V8 엔진을 탑재해야 실현 가능한 파워인데요, 아우디 3.0TFSI 엔진인 이런 고 배기량의 출력을 낮은 RPM부터 꾸준히 낼 수 있는 비결은 바로 슈퍼차져라는 장치가 과급을 하여 직분사 엔진의 연소체적을 높여주기 때문입니다.

​

일반적으로 한정된 배기량 내에서 출력을 올리는 방법은 흡기를 높은 압력으로 과급하여 실린더 내 연소 체적을 올리는 방법이 있는데요, 바로 과급기의 도움을 받아 연소실에 강한 압력으로 공기를 주입하는 것 입니다. 이런 과급기는 크게 두가지 종류가 있습니다.

​

​

첫 번째는 터보차져로 가장 많은 방식으로 애용되는 과급기인데요, 엔진에서 연소 후 배출되는 고압의 배기가스를 동력으로 이용하여 흡기를 과급하는 방법입니다. 어짜피 버려지는 배기압력을 동력으로 사용하여 흡기를 과급시키는 임펠라를 돌리는 방식이기 때문에 별도의 동력이 필요하지 않아 효율성이 높으며, 매우 강한 압축력으로 높은 출력을 낼 수 있습니다. 하지만 배기가스 압력이 거의 없는 초기 발진시나 정속 주행 중 즉각적으로 강력한 힘을 요구하면, 배기압이 생성되기까지의 시간이 소요되기 때문에 일종의 지연현상을 느끼게 됩니다. 바로 터보랙이라고 하는건데요, 터보차져 구동에 필요한 압력이 생성되기까지 불과 1초도 안될 만큼 짧은 시간이지만, 운전자에게는 답답함과 머뭇거리는 현상도 느껴지게 되고, 초반에 반응이 없다가 갑자기 쌓이는 배기압으로 인해 한꺼번에 힘이 확 쏟아지는 경향이 있기 때문에 출력 자체가 일정하지 못하고 차량이 울컥인다는 느낌도 들게 합니다. 물론 이런 와일드한 성향자체도 터보차져의 재미로 볼 수도 있지만요.​

하지만 최근들어 터보차져의 제어 기술이 발달하고 압력을 다루는 능력이 섬세해짐에 따라 이런 단점들은 많이 사라지는 추세이며, 각 RPM 영역대 마다 단계적으로 빠른 응답성 제공을 위해 터보차져를 2개에서 4개까지 용량별로 여러 개를 운용할 수 있는 기술도 더해져 터보차져 특유의 초반 답답함과 과거 "꽝터보"라고 불리우던, 반응이 없다가 한번에 힘이 쏟아져 나오면서 불쾌한 울컥거림을 느끼게 하는 일들도 점차 추억 속으로 사라지고 있습니다. 무엇보다 유닛자체의 크기가 작아 전체적인 엔진 패키징에 유리할 뿐더러, 효율이 높아 최근 정교한 제어기술의 발전과 함께 거의 대부분의 과급 차량에 적용되는 방식으로 자리잡고 있습니다.

​

​

​

그리고 또 하나의 과급방식은 오늘 입고된 아우디 차량이 사용하는 슈퍼차져 방식입니다.​

터보차져가 버려지는 배기압을 흡기에 압축공기를 제공하는 원동력으로 사용하는 반면, 슈퍼차져는 과급을 위해 임펠러를 회전시키는 힘을 엔진 크랭크축에서 가져 옵니다. 에어컨 컴프레서나 발전기같이 크랭크 축에서 벨트로 연결되어 회전시키는 원리입니다.

​

그래서 버려지는 배기압을 사용하는 터보차져와 달리 엔진의 힘을 일정부분 차지하게 됩니다. 엔진마다 다르지만 공회전 상태나 과급이 불필요 할 때는 거의 부하가 없지만, 최대로 과급할 때, 많게는 50마력까지 엔진의 출력을 빼앗게 되기 때문에 전체적인 시스템 효율성을 내려가게 됩니다. 그리고 슈퍼차져는 대부분 거대하고 무거운데, 이 장치는 흡기 쪽에 위치해야하기 때문에 대부분 엔진 상단에 장착이 되어, 무게중심면이나 패키징면에서 분리합니다. 무거운 장치를 엔진 꼭대기에 장착해야 하니까요. 그리고 결정적으로 과급이 필요하지 않을 때에도 크랭크축과 직결되어 늘 회전하는 구조이기 때문에 (필요없을 때는 동력을 차단시키는 커플러를 장착한 모델도 있음. 예. 같은 엔진의 아우디 50TFSI, 과거 벤츠 1.8 컴프레서 모델들 등) 막상 과급이 불필요한 경우에도 일정부분 회전하며 엔진에 약간의 부하(과급상태는 아니기 때문에 큰 부하는 아님)를 주는 구조입니다.

​

이렇게 분리한 점이 많은데도 불구하고 몇몇 메이커에서 꾸준하게 슈퍼차져를 도입하는 이유는 바로 출력의 양이나 효율은 부족할지 몰라도 출력의 질 자체가 터보차져보다 월등히 뛰어나기 때문입니다. 예를 들면 슈퍼차져의 경우 엔진회전축에서 동력을 얻기 때문에, 공회전 상태던 정속주행 중이던 곧 바로 큰 출력을 요구하여도 즉답식으로 매우 빠르고 리니어하게 출력을 끌어낼 수 있습니다. 터보랙같은 지체현상이나 꽝터보와 같이 파워가 뒤늦게 한번에 터져나오는 현상이 없는 것이죠. 그리고 토크 밴드자체도 대배기량 엔진과 같이 전 회전구간에서 부드럽고 플랫하게 일정하게 올라가게 설계가 가능합니다. 즉 터보차져와 같이 순간 순간 힘이 팡팡 터지는 점은 부족할 지 몰라도, 어느 속도 어느 RPM 구간에서도 지체나 이질감 없이 대배기량의 자연흡기 엔진과 같이 바로바로 강한 힘을 부드럽게 끌어낼 수 있다는 매력이 있습니다.

 

​

이러한 성향은 즉답적인 반응을 요구하는 스포티 성향의 차량이나, 시종일관 강한 힘을 지연 없이 부드럽게 바로바로 제공하여야 하는 고급차량 모두 만족시키게 되기 때문에, 효율성의 우선순위가 상대적으로 낮은 하드코어한 성향의 스포츠 모델이나, 스포티한 성향의 럭셔리 차량들에 애용되고 있습니다. 슈퍼차져를 장착한 대표적인 차량은, 미니의 일부 스포츠 모델과 랜드로버, 재규어의 초고성능 모델 그리고 아우디 V6 TFSI 등이 있으며, 2010년도 초반까지는 벤츠 C200, E200 등에 쓰이는 1.8 compressor 엔진이 슈퍼차져 엔진을 사용한 바 있습니다. 그리고 최근에는 출력의 양과 질을 동시에 잡고자, 슈펴차져와 터보를 동시해 사용하는 차량도 있습니다만(VW1.4 TFSI, 볼보 폴스타 2.0 엔진), 제조 공정이나 패키징이 까다롭고 생산원가가 높아지기 때문에 흔한 조합은 아닙니다.

​

아쉽게도 현재 아우디의 V6 TFSI 엔진들은 현행 엔진을 끝으로 신형부터는 모두 일반적인 터보차져로 변형되었습니다. 아무리 출력의 질이 좋고 이점이 많고 C6 후기형 부터 적용되어 소소한 개선사항들이 적용되며 완성도가 높아질 때로 높아진 슈퍼차져지만, 효율, 환경, 경량화, 원가절감 등의 키워드에서는 자유롭지 못했나 봅니다. 물론 터보차져의 제어 기술이 발전함에 따라 슈퍼차져 못지 않게 부드럽고 즉답적인 응답을 실현하는 것이 가능하게 된 이유가 제일 크겠지만요.

​

​

슈퍼차져든 터보차져든 두 시스템 모두 초고속으로 회전하며 초고온으로 압축되는 공기를 밀어 넣어주는 역할을 하기 때문에 윤활의 중요성은 매우 높은데요, 터보차져의 경우 회전축 마찰부의 윤활을 담당하는 오일은 엔진오일의 일부가 흘러 들어가 그 역할을 함께 해 주고 있습니다. 그렇기 때문에 별도의 관리 없이 터보차에 맞는 내열성이 높은 메이커 권장 규격의 엔진오일 교체 만으로 터보차져의 윤활유도 함께 교체가 되게 됩니다.​

하지만 슈퍼차져의 경우 엔진오일과는 별개로 독립된 윤활 체계가 존재합니다. 바로 크랭크케이스에서 벨트로 동력을 받아 두개의 임펠라를 연결시켜 주는 기어부가 오일에 잠겨있게 되는데요, 이 오일은 매우 빠르게 회전하는 기어에 잠기기 때문에 엔진오일 보다 낮은 점도의 전용 합성유 성분의 윤활유를 사용하게 됩니다. 이 오일은 밀봉된 기어회전부 씰의 경화를 방지하여 압력소손을 방지하고 기어부 마찰절감과 마모방지를 위한 역할만 수행하지만, 초도 주입량이 155ml (아우디 이튼 슈퍼차져 기준)로 매우 적고 통상 10만 키로 내외가 되면 거의 자연적으로 소모되어 없다시피 하게 됩니다. 물론 없는 상태에서도 대부분의 유닛은 수만키로는 거뜬히 버텨 줍니다(상태나 운행 환경에 따라 다르겠지만요). 그래도 회전저항이나 냉각기능이 안되니 효율은 많이 떨어지겠죠.

​

실제 아우디 V6 TFSI 엔진에 슈퍼차져를 제공하는 이튼사에 문의를 해보면, 무교환이라는 제작사 말과 달리 10만키로 내외 마다 오일 교체 또는 보충 서비스를 실행할 것을 권장하고 있으며, 과거 차량들에 장착된 슈퍼차져 유닛들은 짧게는 2만키로 권장 교환주기(과거에는 오일의 품질이나 기술이 부족하여 현재처럼 장기간 사용이 어려웠을 듯)에 슈퍼차져 오일 레벨게이지까지 따로 존재한 차량이 많았던 것을 보면, 오일관리를 등한시할 것은 아니라고 생각이 듭니다. 같은 이치로 물론 미션오일도 제조사는 무교환이라 하지만 ZF에 직접 문의해 보면 대한민국과 같은 환경에서는 8만 키로 마다 교체를 권장한다고 하며, 많은 분들이 미션오일교체 후 달라지는 운행감과 고장없이 수명이 연장되는 점을 많이들 체험하고 계십니다.

​

​

​

엔진룸 후드를 열면 딱 중간에 보이는 저 부분이 몽땅 슈퍼차져 유닛입니다. 흡기구 상단에 위치하여 크랭크케이스 축에 벨트로 연결된 풀리가 동력원이 되어 두개의 길쭉한 임펠러를 회전히키게 됩니다.

​

​

 

슈퍼차져? 그게 뭐지? 별도로 오일 교환이 필요할까요?

 

 

 

가장 먼저 슈퍼차져구동벨트를 탈거합니다. 하부 벨트 텐셔너 압력을 해제한 후 손으로 벨트를 제거합니다. 참고로 슈퍼차져 유닛은 발전기, 에어컨 컴프레서와 같이 크랭크축 동력을 이용하는 장치와 벨트를 공유하지 않으며 오로지 단독으로 별도의 벨트를 사용하여 회전합니다. 해당 벨트의 권장 교체주기는 10만키로 내외로, 일반적인 원벨트보다 부하가 크기 때문에 수명이 짧습니다.

​

​

​

인테이크파이프를 잘 제거해 주고 기타 연결된 피팅도 모두 탈거하여 탈착 시 걸리지 않는 위치에 둡니다.

​​

​

진공호스들과 진공을 제어하는 엑츄에이터의 커넥터들은 모두 똑같이 생겨 마커를 이용해 마킹을 합니다.

​

​

​

각종 커넥터들과 각 뱅크의 부스트 압력 센서들을 탈거하고요. 고열의 엔진룸에 노출된 플라스틱 부품들은 과자처럼 잘 부러지기 때문에 약간의 노하우가 있어야 파손없이 제대로 탈거 할 수 있습니다.

​

​​

슈퍼차져를 고정하는 너트들을 탈거합니다. 워낙 무겁기 때문에 강한 압으로 체결되어 있지는 않습니다. 체결토크도 약한 편이고요. 양 끝단에서 마주보는 사선으로 왔다 갔다 하며 최종적으로 가운데 볼트가 제거가 되는 순서로 진행합니다.

​

​​

마지막으로 수냉식 쿨러에 냉각수를 공급하는 냉각수 IN, OUT 호스를 각각 탈거해 줍니다. 저 호스가 물리는 부분도 모두 플라스틱입니다. 살살 달래가며 적절한 힘만으로 탈거해야 합니다.

​​

​

2인 1조로 최대한 수평을 유지해가며 슈퍼차져를 탈거합니다. 수평이 깨지면 바로 긴 볼트에 걸려 탈거가 어렵습니다. 무게가 25키로에 육박하기 때문에 어설프게 들었다 놨다하면 근처 부품들이 파손될 가능성도 높습니다. 단번에 수평으로 쏙 뽑아내야 합니다.

​​

​

드레인볼트 개방 후 세워봅니다. 누적키로수가 그래도 입고되는 차량 중에는 적은 편이기 때문에(10만 키로도 안되었음) 부패된 오일이나마 나와 매장에 악취를 가득 채울 것 같았는데, 한방울도 안나오네요. 해당 차량보다 주행거리가 2배는 많아도 어느정도 배출된 차량도 있었는데(정량보다는 턱없이 모자르긴 했지만) 차량의 운행상태에 따라 복불복인 것 같습니다. 그래도 무부하 상태에서 손으로 풀리를 손으로 돌려보면 회전저항이 큰 편은 아니었기 때문에 아마 오일이 소손된지 얼마 되지 않은 것 같긴 하고 이상마모나 기타 특이사항도 없어 보입니다. 아마 한 1~2만 키로전에 작업을 했다면 어느정도는 나왔을 거란 생각은 듭니다. 그래도 확실한건 막상 풀 부스트가 걸리는 상황에서는 회전 저항의 강도가 오일 유무에 따라 차이가 클 것입니다.

​​

​

초도주입량은 155ml 이고 서비스 필 오일은 150ml로 출시 됩니다. 아마 소량은 케이싱 내부나 기어부에 부착되어 있어 탈탈 털어도 드레인되지 않기 때문에 이를 감안하여 150ml로 출시되는 것 같습니다. 즉 총 용량은 155ml, 교환용량은 150ml로 보면 될 것 같습니다.

​​

​

주입을 마쳤으면 신품 드레인볼트를 사용하여 토크렌치를 이용해 규정토크로 체결해줍니다.

​

​

​

유닛을 탈거한 김에 내부 수냉식 쿨러핀에 잔뜩 부착된 오일 때와 카본도 잘 세척해 줍니다. 안그래도 비좁은 냉각핀인데 거기에 끈쩍한 때까지 잔뜩 껴 있으니 공기가 원활하게 지나가고 냉각되기가 어려웠을 겁니다. 오일교체와 더불어 이 작업 하나만으로도 중저속 부스트가 걸리는 가속상황에서 느껴지는 힘이 확연히 달라짐이 왠만한 튜닝보다 더 크게 체감할 수 있습니다.

​

​

​

때가 잔뜩낀 트로틀바디도 잘 세척합니다. 실제 오염물의 부착은 유량의 영향을 주기보다는 닫혔을 때 틈이 커지거나 작동부나 힌지등에 낀 때가 저항으로 작용하여 정상 구동을 방해하며 가끔 경고등도 띄우게 됩니다.

​

​

​

잘 세척된 수냉 인터쿨러 냉각핀입니다. 이제서야 공기가 저항없이 빠르게 잘 통하고 잘 냉각될 수 있을것 같습니다. 잔여하는 약품은 유닛을 거꾸로 놓아 전량 배출하고 잘 건조합니다.

​

​

​

핸드펌프를 진공라인에 연결 후 가변흡기 플랩의 정상 구동도 확인 해 봅니다. 뱅크1과 뱅크2의 플랩이 핸드펌프로 가하는 진공 세기에 따라 똑같은 속도로 정확하게 잘 작동하고 있으며, 진공을 한참을 걸어놓아도 진공누설없이 한참동안 열린상태를 잘 유지하고 있습니다.

​

​

​

 

플랩을 임의로 개방해 흡기 밸브의 카본을 전용세척제를 사용하여 잘 불렸다가 석션을 진행합니다. 투명했던 석션호스가 시커멓게 보이네요. 역시 직분사 엔진은 어쩔 수 없나 봅니다.

​

​

​

슈퍼차져 재조립 시 가장 많은 문제를 일으키는 어답터입니다. 슈퍼차져 하부 오일세퍼레이터와 유닛 간을 연결하는 부위인데 슈퍼차져의 강한 압력을 고스란히 받는 부분으로 꼭 신품으로 교체 후 조립하여야 경고등이나 압력소손으로 인한 문제가 안생깁니다.

​

​

​

장착 전 하부 방음패드와 어답터를 잘 채결합니다. 어답터의 고무씰링은 흡기세정제를 소량 도포해 체결시 씰이 파손되지 않도록 윤활해 줍니다. 그리고 최종적으로 결합 시 찝히거나 방해될 만한 요소는 없는지 꼼꼼하게 점검합니다.

​

​

​

장착도 정확하게 수평을 유지하며 한번에 조심스럽게 결합합니다. 중간에 뭐가 끼거나 수평이 안맞아서 들었다 놨다 하면 안되는 작업입니다. 단번에 안들어 갔다면, 다시 제거하여 어답터며 각종 체결부의 원위치 여부를 확인 후 재 장착에 들어가야 탈이 없습니다.

​

​

​

결합 확인 후 토크랜치를 사용하여 고정볼트를 조여줍니다. 결합은 탈거의 역순으로 중간부터 시작하여 사선으로 왔다 갔다 하며 맨 끝쪽 너트에서 마무리 되는 순서로 진행합니다. 이후, 각종피팅, 진공호스와 커넥터를 빠짐없이 원위치 시키고 냉각수 호스도 원위치 시켜줍니다. 그리고 가장 마지막으로 슈퍼차져 벨트를 조심스럽게 걸어줍니다.

​

​

​

시동을 걸기 전 소손된 냉각수를 보충해 주고요. 시동을 걸고 슈퍼차져 쿨러 상단 브리더를 개방하여 에어를 배출시키고 한번 더 보충 후 공회전 상태에서 방치합니다.

​

​

​

그동안 엔진룸에 작업흔적이나 유닛 탈거시 불가피 하게 흘러내렸던 냉각수 냄새를 제거하기 위해 엔진룸 클리닝을 진행합니다. 클리닝이 끝날 때 쯤 냉각수 수온이 오르고 순환이 골고루 되며 보조탱크 상단에 에어가 모이게 되는데요, 이때 냉각수 뚜껑을 개방 후 에어를 제거하고 에어가 빠진 자리만큼 감소한 냉각수 원액과 증류수(초순도 3차 증류수 사용)를 비중계로 확인 후 필요한 만큼 보충해 줍니다.

​

​

​

테스트드라이빙을 통해 작업이 잘 확인되었음을 확인하고 RPM도 4천을 조심스럽게 넘겨 봅니다. 플랩제어에 문제가 생기면 rpm이 4천이 넘어가는 시점에 경고등을 띄우거든요. 그리고 복귀하여 냉각수 레벨을 다시한 번 확인합니다.​

메뉴얼 상 주행 전 완전 냉간상태에서 MAX마크, 그리고 열간상태에서 MAX 마크를 약간 초과하는 지점으로 명시되어 있습니다.

​

​

​

시동을 끄고 키온상태에서 트로틀바디 어답테이션을 진행합니다. 기존 열림과 닫힘 상태의 각 끝단에 완벽한 밀착을 방해하고 작동부에 부하를 주던 때를 제거하였으니, 기존 END 값과 저항값을 삭제하고 새로운 값으로 입력시켜 줍니다.

​

​

​

터보차량의 웨이스트게이트 역할을 하는 레귤레이션 플랩의 값도 깨끗하게 세정된 상태의 작동값으로 다시 어답테이션 시켜 줍니다.

​

​

​

마지막으로 ECU값도 초기화 시킵니다. 크리닝을 통해 밸브카본 및 수냉쿨러핀을 통하는 공기에 부하가 상당히 완화되었기 때문에 새로운 공기흐름에 맞는 값으로 다시 학습되도록 합니다. 과거 트로틀 밸브 클리닝 후 배터리 단자를 잠시 제거하여 초기화시키는 이치와 동일합니다. 단, 요즘 차량들은 진단기 없이는 배터리를 아무리 오래 제거하여도 초기화가 되지 않거든요.​

여하튼 어답테이션 진행 후 시동을 끈 후 다시 시동을 켜고 폴트값 여부를 확인합니다. 깨끗하게 잘 완료되었습니다.

​

​

​

감사합니다. 정확하고 합리적인 정비와 함께 사랑하는 나의 애마, 오래도록 효율적이고 재미있게 유지해 보세요!