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[기타] 자동차도 속도에 따라 숨을 쉰다…가변밸브리프트 기술 특허 출원 동향
테크포럼
2012-04-16 06:34:21

우리가 빠르게 뛸 때 심장 박동수가 올라가고 더 많은 공기를 호흡해야 하는 것과 마찬가지로, 자동차도 고속으로 주행할수록 엔진의 회전수가 빨라지고 엔진으로 공급되는 공기량 또한 점점 많아져야 한다. 이를 위해 실린더마다 흡배기 밸브수를 2개에서 4개로 늘리는 DOHC(Double Over Head Cam) 기술이나 밸브의 열림-닫힘 시기를 엔진의 회전수에 따라 변경하는 가변 밸브 타이밍(VVT, Variable Valve Timing) 기술은 이미 일반화되었다.

최근에는 사람이 걸을 때와 달릴 때 호흡이 다른 것처럼, 엔진의 회전수에 따라 밸브가 열리는 정도를 변경하여 고속과 저속에서 동시에 고출력과 저연비를 가능하게 하는 가변 밸브 리프트(VVL, Variable Valve Lift) 기술이 등장하여 계속 발전하고 있다. 밸브 리프트란 엔진의 흡배기 밸브가 열리는 정도를 의미하는데, 기존의 엔진에서는 차량의 저속과 고속 운행시에 밸브의 열림 정도가 동일한 상태에서 가속 페달만으로 공기량이 조절되기 때문에 공기량의 정밀한 제어가 쉽지 않았다. 이에 비하여, VVL 기술은 엔진의 속도나 출력에 따라 밸브 리프트를 최적으로 변경하여 공기량을 제어함으로써 연료의 불필요한 손실을 막고 유해 배기 물질의 배출을 줄이는 첨단 기술이다.

포르쉐(바리오캠 기술), BMW(밸브트로닉스 기술), 혼다(i-VTEC 기술), 토요타(VVTL-i 기술), 닛산(CVTC 기술) 등의 해외 유명 자동차 업체에서 VVL 기술을 탑재한 차량이 최근 속속 출시되고 있는 가운데, 국내에서는 현대자동차의 2012년형 쏘나타에 연속 가변 밸브 리프트(CVVL, Continuous Variable Valve Lift) 기술이 처음으로 적용되었다.

특허청 자료에 의하면, 최근 10년간 VVL 관련 특허가 총 300여 건 출원되었는데, 2002년에 3건에 불과하던 출원 수가 계속 증가하여 2007년에 61건으로 정점을 기록하였고, 그 이후에는 매년 30~40건의 VVL 관련 특허가 꾸준히 출원되고 있다. 총 출원 중 84%가 내국인의 출원이었고, 16%가 외국인에 의한 특허출원이었다. 국내에서는 현대자동차, 기아자동차, 모토닉 등 완성차 업체나 자동차 부품 회사의 출원이 많았고, 외국인 중에서는 미쯔비시, 토요타, 닛산 등 일본의 자동차사가 많은 VVL 관련 특허를 출원하였다.

VVL 장치는 밸브의 열림량을 조절하는 방식에 따라 크게 기계식, 전자식 및 유압식의 세 가지로 구분될 수 있는데, 이 중에서 현재 많은 시판 차량에 적용되고 있는 유압식 VVL에 관한 출원이 가장 많았다. 기술 분야별로는, VVL 장치의 제어에 관한 발명이 전체 출원의 36%로 가장 큰 비중을 차지하였는데, 이는 최신 자동차 기술이 대부분 전자제어 방식을 이용하는 트렌드를 반영한다고 볼 수 있다.

특허청 관계자에 따르면, 최근 유가가 급등하여 고효율 저연비 자동차에 대한 소비자의 관심이 날로 증가하고 있고 유해 배기가스 배출에 대한 규제가 점차 강화되고 있어서, 머지않은 장래에 VVL 기술이 대부분의 승용차에 적용될 것으로 예상되고, VVL 기술에 대한 자동차 업계의 연구개발도 점차 강화될 것으로 전망된다. 따라서, 다양한 방식의 VVL 기술에 관한 특허출원이 꾸준히 계속될 것으로 보인다.
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