반켈 엔진

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분류

영어: Wankel Engine, (Wankel) Rotary Engine, Doritos Engine[1]
독일어: Wankelmotor[2]
1. 소개
2. 구조와 장단점
2.1. 장점
2.2. 단점
3. 일반 사용례
4. 레이싱에서
5. 관련 문서


1. 소개[편집]

파일:external/www.jdmracingmotors.com/1221_DSC_0025.jpg
마쓰다의 13B-Turbo 엔진. RX-7 FC3S에 탑재된 것으로 기존 13B 엔진에 터보차저와 인터쿨러가 장착된 형태이다.

독일의 기술자 펠릭스 반켈(Felix Wankel)[3][4]이 1951년에[5][6] 선보인 내연기관. 오늘날 흔히 로터리 엔진이라고 부르나 성형엔진과의 구분을 위해서는 로터리 앞에 '반켈'이라는 말을 붙이는 것이 좋다. 영어권에서는 rotary라고 하면 반켈엔진을, radial이라고 하면 성형엔진으로 통용된다.

반켈이 일하던 NSU에서 1964년부터 생산을 개시하여 자동차에 얹히기 시작했다. 나중에는 자동차만이 아니라 오토바이, 모터보트와 중장비, 항공기 등에도 반켈 엔진을 넣으려고 했고, 1960년대와 70년대 사이 시트로엥과 메르세데스-벤츠, 제너럴 모터스, 아메리칸 모터스 코퍼레이션[7]과 커티스-라이트 등의 다른 업체들도 여기에 관심을 보였지만 연비와 배기가스, 내구성 등의 여러가지 문제로 인해 점점 도태됐다. 결국 이 엔진에 대한 투자 실패로 NSU는 1969년 폭스바겐 그룹에 매각됐고, 마지막 자체 브랜드 차종인 Ro80이 1977년 단종된 후 완전히 아우디에 합병된다.

1970~1980년대만 해도 많은 자동차 메이커들이 달려들었고[8] 특히 일본에서 상용화를 많이 시도했기 때문에, 이 시기 일본의 학생용 과학서적을 번안하거나 그대로 베낀 과학 도서에는 "차세대 미래 엔진기술 로타리 엔진" 운운하는 내용이 꽤 많이 실려 있었다. 금성판 과학학습만화 1990년대판에조차 이 묘사가 나온다. 지금 다시 보면 격세지감인 얘기. 백과사전에서 설명할때는 주먹밥 모양의 로터가 들어있는 엔진이라고 설명한다. [9] 저 내용이 집필될 당시에는 차세대 기술로 각광받았지만, 실용화 후 여러 단점들이 발견되며 현재는 사장되어 극소수의 매니아들만 이용하는 엔진이다.

파일:avlh_2.jpg

현재 시점에서 이를 개발, 양산해서 일반 자동차에 탑재했던 회사는 일본의 마쓰다와 독일의 아우디[10] 둘 뿐이며, 실질적으로 유일한 양산 반켈 엔진 메이커는 마쓰다였는데, 2012년에는 RX-8을 단종시키며 현재는 시판 반켈 엔진 모델이 없다. 전기자동차의 발전용으로 다시 투입할 계획은 있는 것 같으나, 날이 갈 수록 강화되는 배출가스 규제로 인해 출시는 어려워 보인다. 게다가 전기 모터는 반켈 엔진의 장점인 저진동, 고회전 등등을 모두 갖고 있으면서 내구성, 환경 오염 등 반켈 엔진의 단점은 하나도 갖고 있지 않아, 전기자동차가 대중화된 21세기에는 반켈 엔진의 입지가 더욱 좁다.

그러다 2021년, 마쓰다에서 반켈 엔진의 희망적인 미래를 기대할 뉴스를 던진다. 바로 수소내연기관과 로터리엔진의 결합이다. 일반적으로 수소내연기관의 상용화에 걸림돌이 되는 것들 중에 하나가 수소의 빠른 가연성으로 인한 조기점화인데, 반켈엔진은 구조적으로 이를 방지하기 쉽다. 또한 아래에 후술된 반켈엔진들의 단점 중 절반은 수소연료이기 때문에, 혹은 수소연료를 적용하기 위한 기술때문에 어쩔 수 없이 해결해야 하는 문제들이다.[11] 다만, 안 그래도 내구성의 한계를 가진 반켈엔진인데, 수소는 너무 가볍다보니 보관/배급장치 자체가 수명이 있다고 알려져 있으니 적당히 타다가 통째로 버려야될 차가 나올 수 있다. 게다가 발열도 엎친데 덮친격이 될 수 있어서 무조건 장밋빛만은 아니다. 아직 수소 내연기관 자체가 개발단계고 마쓰다 역시 개발 중이니 좀 더 지켜봐야 할 듯.

21세기에는 반켈 엔진의 새로운 용도가 발견되어 해당 분야에서 널리 사용되기 시작했다. 바로 자폭 드론(UAV). 이 경우 엔진 수명이 짧다는 것이 전혀 문제가 되지 않으므로 이상적인 용도인 셈이다.

2. 구조와 장단점[편집]


반켈 엔진은 실린더와 피스톤으로 구성되어있던 기존의 엔진 형태에서 벗어나 챔버와 로터로 구성된 간단한 구조로 이루어져 있으며, 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변환하기 위한 크랭크 샤프트와 커넥팅로드가 없는 대신 메인샤프트와 유성기어[12]가 있다.
작동 원리는 다음과 같다.

  1. 로터가 돌면서 흡기포트가 열리고 혼합기가 챔버 내로 유입
  2. 로터의 회전에 의한 압축, 점화
  3. 폭발로 인해 팽창된 가스가 로터를 돌려 동력 발생
  4. 로터가 돌면서 배기포트가 열리고 배기가스 방출.[13]

배기량을 보어와 스트로크로 계산하는 왕복엔진과 달리 로터와 하우징이 이루는 공간(챔버)의 부피 변화량이 배기량인 관계로 계산이 매우 복잡하다.


2.1. 장점[편집]

  • 저배기량 고출력
위의 모식도에서는 배기행정 중에 폭발가스로 로터가 돌아가고 있으며, 흡기쪽에선 흡기가 이뤄진다. 즉 한 체임버 내에서 동력의 발생을 일으키는 폭발 행정이 거의 끊임없이 이어지는 특유의 구조로 인해 배기량에 비해 고출력을 낼 수 있으며, 마쓰다의 엔진은 1회전에 1번의 폭발행정(로터 1회전에 폭발 3회, 출력축 3회전)이 있기 때문에 동일한 크기의 4행정 기관 엔진에 대비해 약 2배 정도의 출력을 낼 수 있다.[14]

  • 저진동, 고회전
일반적인 엔진은 피스톤의 왕복운동으로 크랭크를 돌려 회전운동으로 전환하는 방식이다. 이런 엔진에서 느껴지는 진동은 바로 피스톤의 왕복운동으로, 이를 저감하기 위한 카운터발란스나 피스톤의 배치를 통한 상쇄 등 다양한 아이디어가 투입되어 있지만 완전히 없애는 것은 불가능하다. 반면 반켈 엔진은 왕복운동하는 피스톤이 아예 없으며 로터의 회전운동이 그대로 미션에 전달되기 때문에, 일반 엔진에 비해 진동이 자연스럽게 억제되어 있으며 엔진의 고속회전이 가능해서 고회전에서 출력을 쉽게 짜낼 수 있다. 또한 밸브기구가 필요없어서 고회전의 걸림돌인 밸브스프링 서징 현상따위를 걱정할 필요가 없다. 단적으로, 혼다 S2000의 V-TEC 엔진이 극한으로 쥐어 짜내는 9,000RPM은 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 장치 자체가 없는 로터리 엔진에게는 어려운 일이 아니다. 예를 들어 르네시스 엔진은 10,500RPM까지도 쥐어짜내며 돌릴 수 있다. 이 때문에 로터리 엔진 특유의 이이잉하는 엔진소리가 나온다

  • 감성품질
엔진 회전 감성이 부드럽다. 부드럽게 상승하는 회전은 요즘 최신 엔진에서도 어렵지 않게 볼 수 있어서 변별력이 높지 않지만 엔진 브레이크가 미미하다는게 체감할 수 있는 가장 큰 특징이다. 엔진 브레이크를 적극적으로 활용하는 운전자에겐 그 위화감이 상당히 큰데[15] 왕복 엔진 대비 로터리 엔진은 배기량도 작고 엔진 구동에 있어 저항 자체가 워낙에 미약하기 때문. 애초에 그렇게 고 RPM으로 세팅할 수 있는 이유가 에너지의 방향전환이 딱 한번 이뤄지기 때문. 따라서 에너지의 전달방향이 적어도 2번 이상 바뀌는 피스톤 엔진에 비해 엔진 브레이크가 약할 수밖에 없다.

  • 간단한 구조
로터리 엔진은 캠샤프트나 밸브기구가 필요없어 구조가 간단하므로 부품 수가 피스톤 엔진에 비해 몇 분의 일 수준까지 줄어든다. 따라서 엔진의 경량화와 소형화, 그리고 부품 정비면에서 현저히 강점을 지닌다. 소기포트를 쓰는 2행정 기관들이 역류 방지를 위해 흡기쪽에 리드밸브를 두는데 로터리 엔진은 흡기포트가 닫히는 순간까지 로터 내 연소실의 부피가 줄지 않으므로 역류현상이 없어 리드밸브도 필요 없다.

  • 설계확장성
요즘 자동차업체들이 원가절감을 위해 모듈화 엔진 설계를 하지만, 반켈 엔진은 메인샤프트만 새로 길게 깎으면 로터와 하우징을 두개 세개 네개씩 겹쳐서 얼마든지 확장형 엔진을 만들어 낼 수 있다. 일본이나 미국 등 해외에서는 기존 마쓰다 13B용 부품을 조합해서 3로터나 4로터 엔진을 자작하는 매니아들도 있다.

  • 엔진 배치의 유리함
마쓰다의 로터리 스포츠카들은 작고 가벼운 엔진 덕분에 엔진을 앞 차축 뒤쪽에 배치하는 프론트 미드십 방식을 도입해 전후 무게 배분을 50:50에 가깝게 유지하고 차 전체 무게를 낮게 하는 패키징이 가능해져서 핸들링에서 좋은 평가를 얻을 수 있었다. 스포츠카 외에도 외에도 소형인 반켈엔진의 장점 덕에 소형차에도[16] 쉽게 탑재 가능했다.

  • 낮은 세금
대한민국 자동차 세법의 특성상 배기량으로 세금을 매기기 때문에 소형차 등급의 세금이 나온다는 장점이 있다. 국토해양부가 자동차세 정산 기준을 연비로 바꾸려는 계획이 있었으나, 무산되어서 한국에서 극소수이긴 하지만 이 엔진이 달린 차량을 운전하는 사람들은 지못미가 되는 건 면했다. 일본은 출력과 연비가 동 배기량보다 높다는 걸 알기에 로터리 엔진이 달린 차는 따로 표시하고 실제 배기량에 1.5배 정도를 곱해 세금을 매기지만[17], 이래도 성능 대비 세금이 더 저렴하다. RX-7과 스카이라인 GT-R은 배기량 차이가 2배지만 RX-7은 일반 2L 차량과 동일한 세금을 내고, 스카이라인 쪽은 2.6L이기에 세금이 더 비싸다.

이러한 강점들과 구조적인 진동의 억제 때문에 이론상 스포츠카에 가장 적합한 형태의 엔진이라고 할 수 있다.


2.2. 단점[편집]

  • 내구성
반켈 엔진이 몰락한 가장 큰 원인. 구조상 기밀상태가 중요할 수밖에 없는데, 아이러니하게도 이 기밀상태를 유지하기가 힘들다. 따라서 피스톤 역할인 삼각형상의 로터의 끝부분에는 실링을 위해 패드와 장력이 강한 스프링[18]이 장착되어 있다. 스프링의 장력으로 패드를 밀어내서 기밀성을 확보했기 때문에, 이로 인해 장기간 사용시 이 기밀을 유지하는 부분이 마모될 뿐더러, 실린더 역할을 하는 챔버의 내벽을 마모시켜 성능이 점점 저하된다.[19] 거기다 폭발행정도 4행정에 비하면 거의 2배 가까이 일어나는덕에 내구성은 더더욱 시망. 내부가 마모됐을 경우 새 부품으로 교환해주는 리빌트를 하거나, 심한 경우 아예 엔진을 새 걸로 얹어야 하게 되어 엄청난 유지비가 문제 시 됐다. 예를 들면 90년대 모델인 RX-7의 엔진 리빌트 주기는 피스톤-실린더 방식의 엔진에 비해 매우 짧은 것으로 악명 높다. 대략 6만~9만km 선. 아무리 잘 정비해서 타고 다녀도 결국 15만선에서 엔진이 퍼져버린다.[20]
그래도 북미나 일본에서는 70~80년대의 로터리 차량들도 계속 근성으로 정비를 거쳐 주행하는 매니아들이 적게나마 존재하지만, 반대로 낮은 내구성과 그에 따른 유지비에 질린 유저들이 튜닝 노하우가 많은 타사 4~6기통 엔진이나 GM LS 엔진[21]을 스왑해서 타고 다는 경우도 있다.[22] 또 피스톤 엔진과 달리 사실상 연소실을 식히는 단계가 없기 때문에 열과 부하가 많이 발생하여 내구성이나 일상에서의 사용에 있어서 문제가 되기도 했다. 특히 유온상승이 굉장히 심해 터보를 단 RX-7은 장기전이 될수록 터보의 성능이 저하되는 문제가 있었다.
NSU에서 반켈 엔진을 개발하던 당시, Mahle에서 NSU의 의뢰를 받아 니켈-탄화규소의 복합전해도금 피막인 니카실 코팅이라는걸 만들었으나 시판된 반켈 엔진에 적용된 바는 없다.

  • 저연비
1회전에 3회정도 일어나는 폭발행정은 배기량 대비 고출력, 적은 진동과 부드러운 엔진 회전을 가능케 하지만 그만큼 연료를 많이 소모하게 한다.[23][24] 높은 출력을 실현하는 이 엔진의 특성 상, 같은 배기량의 일반 승용차와 연비를 비교하는 것은 어렵기는 하다. 동시기 비슷한 출력의 스포츠카, 특히 터보 스포츠카들과 RX-7의 연비에 알려진 것만큼 큰 차이는 없다. 하지만 기술이 발전하면서 연비가 비약적으로 상승 중인 왕복 엔진과 달리 로터리 엔진은 S/V비율[25]이 구조적으로 높을 수밖에 없어서 연비를 개선하는데 한계가 뚜렷한 편이다. NA상태에서 연비를 올리려면 압축비를 높여야 하는데 피스톤 엔진보다 고압축비로 설계하기가 어렵다. 그래서 구형 RX-7의 경우 이 때문에 어쩔 수 없이 터보차저를 사용한 측면이 있는데, 문제는 과급으로 인해 배기가스도 비례해서 많아졌고 RX-8에선 다시 자연흡기로 돌아갔다. 즉, 세금이 저렴하다 한들 연료비가 그 이상이기 때문에 연간 주행거리가 매우 짧은 오너가 아니라면 저렴한 세금의 강점이 퇴색된다.

  • 흡배기 타이밍 제어 불가
가변 밸브인 타이밍이나 리프트처럼 엔진 회전수에 적합한 흡배기 개방 타이밍의 조절 및 개도량의 조절 같은게 안된다. 애초에 밸브기구가 없이 로터의 움직임으로 포트가 열리고 닫히는 방식이라 그렇다. 이를 대응하기 위해 일부러 스파크 플러그를 위 아래로 장착해두긴 했지만, 가변 밸브 타이밍이나 리프트에 비하면 효율이 영 아니었다.

  • 환경문제
배기가스 배출규제에 대응하기 어렵다. 엔진이 고출력인 것도 문제이지만, 로터와의 마찰이 심한 연소실의 윤활에 엔진오일이 쓰이기 때문에[26] 오일 내의 유황이나 미연소 재(Ash)가 촉매변환장치를 망가뜨릴 수 있다.

  • 토크 부족
배기량 대비 출력이 높다는 것은 결국 출력 대비 토크가 낮다는 뜻이 된다. 미국의 OHV나 SOHC 설계의 대배기량 엔진이 리터당 출력이 50마력대에 머물 정도로 출력이 낮은 경우도 있지만[27] 그 대신 배기량만큼 토크를 뽑아주기에 고회전은 약할지언정 저회전 성능이 뛰어난 반면, VTEC이 달린 혼다 엔진이나 로터리 엔진과 같은 고회전 엔진은 저회전대의 토크가 절망적이다. RX-7까지만 해도 저회전에서의 낮은 토크를 극복해 줄 터보차저가 있었기에 나름대로 저회전에서 힘을 못 쓰는 건 아니었지만, 자연흡기로 변경된 르네시스 엔진은 혼다 S2000 이상으로 저회전 성능이 절망적이다.[28] 저회전 영역에서의 르네시스 엔진의 토크는 고작 2.7N·m[29]정도이다. 고회전영역에서 최대토크가 나오는데, 르네시스 13B-MSP 1.3리터 엔진의 경우 8500rpm에서 173kW에 216N·m의 출력과 토크가 나오는데, 동사의 스카이액티브-G 1.3리터 엔진이 62kW에 113N·m로 출력 대비 토크 비율에 있어 상대적으로 왕복 엔진에 미치지 못하는 저토크 특성을 가진다. 물론 고회전대에서는 일률이 당연히 높아지니 마력으로 승부를 보는 경향이 크다.

  • 고열
위의 장점으로 설명된 고 RPM때문에 안고가는 문제이다. 저회전에서는 토크가 없어서 차가 안나가고 시동 꺼트리기도 쉽기 때문에[30] 마쓰다 로터리 차량들은 8~9천까지는 밟아야한다. 문제는 이렇게 고회전을 지속적으로 유지하면 엔진이 과열되기 시작하며 트랜스미션 바로 위에 있는 컵홀더에 음료가 든 컵을 넣어두면 음료가 데워질 수준으로 발열이 심하다. 거기다 터보까지 장착된 RX-7은 열과의 전쟁이었다.
열은 모든 내연기관이 해결해야 하는 문제이지만 반켈 엔진은 크기가 작은 만큼 내구성이 떨어지는 주제에 폭발은 끊임없이 일어나서 열이 쉽게 쌓이고, 그래서 어떤 식으로든 파워를 쥐어짜려면 우선적으로 냉각계통에 많은 공을 들여야 나중에 피 안본다.[31] 심지어 순정상태 그대로 타고다니는 사람들도 운전 후에 본넷을 열어서 엔진을 식히는 수준이라고.

이렇듯 여러 가지 문제점들이 현실에서 반켈 엔진의 대중화를 어렵게 만드는 요인이 됐다.


3. 일반 사용례[편집]

치명적인 단점이라고 할 수 있는 엔진 내구성, 연비, 배기가스가 문제되어 널리 상용화되지는 못했다. 엔진 소재 및 기술이 크게 발전한 현재도 구조상의 난점과 특허 및 기술개발 비용 등의 문제 때문에 기존의 생산 경험이 없는 다른 메이커에서 굳이 새로 개발하고 생산할 이유가 많지 않은지라, 반켈 엔진의 대중화는 어려울 것으로 전망되고 있다.

이 엔진을 처음 개발한 NSU를 제외하면, 실질적으로 일반 자동차 용으로 이 엔진을 대량 생산하고 계속해서 개량해 나간 회사는 마쓰다가 유일하다.[32][33] 한때 마쓰다는 소형 파밀리아에서 대형 루체, 스포츠카 RX-7과 코스모에서 상용 트럭에 이르기까지 거의 모든 라인업에 로터리 엔진 모델을 투입했고 더 나아가서는 모든 피스톤 엔진 모델을 반켈 엔진으로 대체하려는 구상을 세우기도 했다. 하지만 위에 열거한 문제로 대부분의 반켈 엔진 모델들은 정리됐고, 나중에 가서는 스포츠카인 RX 시리즈나 코스모 등 몇몇 스페셜티 모델에서만 로터리 엔진을 사용하게 된다.

마쓰다는 1960년대에 코스모의 프로토타입에 반켈 엔진을 최초로 탑재했다. 최초의 프로토타입 엔진은 399cc 짜리 챔버 2개를 직렬 배치하여 총 배기량 798cc, 마쓰다 측 표기로는 399cc x2인 L8A 형식의 엔진이었다. 마쓰다는 이 이후의 로터리엔진에는 "챔버 배기량 x 개수"를 배기량 표기로 이용했다. 최초로 대량 생산에 이른 것은 이를 개량한 10A(491cc x2, 982cc)형으로, 1967년부터 1세대 코스모의 양산 모델에 사용됐다. 1970년에는 체임버 용적을 573cc로 늘려 배기량을 1,146cc로 늘린 12A 엔진이 처음 등장했고, 배기 가스 규제가 강화되기 이전인 RX-3에서 110마력, 배기 가스 규제가 강화된 이후 촉매 변환 장치를 단 1978년의 SA22C형 RX-7에서 100마력을 냈다. 그 이후 연료분사 방식을 카뷰레터에서 전자식 연료 분사 장치로 바꾸고, 터보차저와 인터쿨러를 탑재해 출력을 160마력까지 높이는 개량이 이루어졌다. SA22C의 후속 모델인 FC3S와 FD3S RX-7시리즈에는 체임버 용적을 654cc로 늘린 13B 계열이 탑재됐다. 가장 최근에는 13B를 개량하고 자연흡기 방식으로 돌아간 13B-MSP RENESIS 엔진이 RX-8에 탑재됐다.

대량생산된 로터리 엔진 중 가장 크고 강력했던 것은 1990년 코스모의 4세대 모델이었던 유노스 코스모에 탑재된 20B인데, 13B에 2개 사용된 654cc 연소실을 3개 탑재해 1962cc까지 배기량을 키웠고 FD3S RX-7에 도입된 것과 같은 방식의 시퀸셜 트윈 터보를 장착해 당시 일본 마력규제 허용 최대치이던 280마력의 최고출력과 41.0kg.m의 최대 토크를 자랑했다. 물론 그보다 작은 13B도 연비와 유지비가 많이 드는데, 더 크고 강력한 20B의 그것은 가히 슈퍼카의 것이라 할 수 있는 지경이었다. 때문에 버블경제의 활황기가 끝난 일본 시장이 감당할 수 있는 물건이 아니었으며, 판매 부진과 마쓰다의 경영악화 속에 코스모의 생산이 1996년에 끝나면서 3로터 엔진의 대량생산은 막을 내린다. 2017년 현재 마쓰다에서는 반켈 엔진 차량을 생산하지 않지만, RX-비전 등 다양한 컨셉트카를 내놓고 있으며 2018년 이후 발매를 목표로 새로운 엔진 개발과 RX 시리즈의 후속 모델 출시를 예고하고 있다. 하지만 마쓰다의 로터리 엔진 부활은 자동차계의 듀크 뉴켐 포에버급 베이퍼웨어라...

2020년 10월 8일 마쓰다의 첫 상용 전기차인 MX-30에 소형 로터리 엔진이 배터리 충전용 주행 거리 연장 장치로 탑재된다는 것이 발표됐다. 모터트렌드 영문판 기사 이미 아우디가 A1 e-tron에 주행 거리 연장 장치로 반켈 엔진을 사용했던 것과 유사한 방식으로 추정된다. 이렇게 매니아들이 갈망하던 마쓰다 반켈 엔진의 부활은 일단 제한적으로 이루어지게 됐다.

로터리 디젤 엔진은 제작 난이도가 극한에 달하진 않지만, 압축비가 낮고 연료분사가 까다로워 역시 별로 만들어지지 않았다. 롤스로이스의 시험용 엔진이 1990년대에 만들어지기도 했으며, 현대에 와선 얀마의 산업용 반켈, DARPA가 실험해보는 것들이 있다.

현재는 작은 크기로 고출력을 요하며 진동이 적어야 하는 분야에 많이 쓰이고 있는데, 경비행기나 초소형 원동기, 소형 무인 항공기에 많이 장착된다. 인도의 DRDO(Defence Research and Development Organisation)사와 NAL(National Aerospace Laboratories)사가 소형 UAV에 사용할 목적으로 배기량 324cc, 최대 출력 55마력/8,000rpm의 소형 로터리 엔진을 공동 개발하고 있다.
판매 수는 적지만 반켈 엔진이 장착된 오토바이가 시판된 적이 있었다.


4. 레이싱에서[편집]

파일:external/snaplap.s3-us-west-2.amazonaws.com/Mazda787BNo55_1991LeMansWinner_31.jpg
1991년 59회 르망 24시에서 4로터 R26B 로터리 엔진을 얹은 마쓰다 787B가 종합우승을 차지한 바가 있다. 이 해 가장 빠른 차라는 평가를 받은 것은 미하엘 슈마허가 소속된 자우버 메르세데스 C11이었고, 이 외에 포르쉐 962C, 푸조 905, 재규어 XJR-14와 XJR-12 등 강자들이 즐비했지만 다른 차량들이 문제에 시달리는 사이에 극적으로 우승을 차지했다. 이 우승은 반켈 엔진 최초이자 유일의, 일본 메이커 최초의 르망 24시 우승이었으며 27년간 유일한 일본 메이커의 우승이었다.[34] 하지만 검차가 용이하지 않은 엔진 구조[35]로, 규정이 빡빡한 레이싱에서는 활용하기 어려웠다. 종종 로터리 엔진이 높은 성능으로 인해 견제 혹은 저격을 당해 쓰지 못하게 됐다는 주장이 종종 있는데, 이는 사실이 아니다. 이에 대해서는 블로그 포스팅을 참고할 것.

그룹 C 문서의 규정 변경 문단을 보면 로터리 엔진 성능과 규정은 무관하는 걸 알 수 있다. 787B가 우승하기 이전 1988년 이미 규정 변경이 예고되어 있었고, 거기에 반켈 엔진도 금지 되어 참가하지 못하게 된 것이다. 실제 변경 의도는 그룹 C 제조사들의 포뮬러 1 참가 유도였지, 반켈 엔진의 사기성이 아니다. 반켈 엔진을 쓸 수 있는 사실상 마지막 기회에서 겨우 우승한 것이라고 보는 게 옳다.

그 이유로 LMP와 GTE 카테고리에서는 허용하지 않으며, 배기량을 아예 측정하지 않는 GT3에서만 허용되어 있다. 하지만 반켈 엔진 차량을 만드는 데가 없어서 GT3에서도 볼 수는 없다. 그런데 2021년 마력만 맞추면 되는 LMH가 출범하면서 반켈 엔진이 LMH에 한해 다시 허용됐고, 비스포크 엔진으로 쓰더라도 타 엔진에 비해 엔진 개조 제한이 더 풀렸다.

이외에도 1970년대 말, 90년대 초 마쓰다 RX-7이 일본, 미국, 유럽, 호주 등의 각종 투어링카 무대에서 활약했으며, 80년대에는 4륜구동차들을 앞세운 유럽 메이커들에 밀려 성과를 거두진 못했지만 RX-7을 베이스로 한 그룹 B 경주차로 WRC에 도전하기도 했지만 이쪽 역시 2.0L 이하 배기량을 지닌 4기통으로 700마력을 내는 광기가 넘치는 차량들이 많아서 활약하지 못했다.


5. 관련 문서[편집]

  • 마쓰다
    • 마쓰다 로터리 엔진 목록, 마쓰다 RX-7, 마쓰다 RX-8, 마쓰다 루체, 마쓰다 코스모, 마쓰다 패밀리아[36], 마쓰다 로터리 엔진 픽업[37]
  • NSU 스파이더[38], NSU Ro80.
  • 시트로엥 GS, 시트로엥 아미 - GS Birotor와 아미 8의 파생형인 M35에 반켈엔진이 장착됐다.
  • 라다 쥐굴리, 라다 사마라, 가즈 볼가 - 소련 시절 반켈 엔진 탑재형이 소수 생산됐지만 대부분 경찰이나 정보기관의 추격용 차량으로 쓰여 민간에는 거의 팔리지 않았다.


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[1] 안에 삼각 로터가 도리토스를 닮았다고 나온 별명(...)[2] 독일어이기에 폭스바겐과 마찬가지로 반켈이라고 읽는다. 하지만 외래어 표기법상으로나 실제 발음상으로나 방켈이라고 부르는 게 훨씬 정확하다.[3] 펠릭스 반켈은 뮌헨공대 명예박사를 받았으며, 반켈엔진 라이센스로 돈을 많이 벌었다. 그의 발명으로 Ro80이나 RX-7 같은 자동차가 나왔음에도 본인은 고도근시 때문에 운전면허를 취득하거나 운전을 한 적이 없다.[4] 흑역사로는 젊은 시절의 열렬한 나치 행적이 있는데, 위키에 따르면 그냥 출세를 위해 지나가는 정도가 아니라 1920년대 초창기에 이미 여러 반유대주의 극우 단체들을 거쳐 나치당에 가입하고 맥주홀 폭동 실패 이후 나치당이 공식적으로 금지를 먹은 기간에도 여러 하부조직에서 조직원 훈련 등의 활동을 하다 1926년 다시 당원이 됐을 정도의 열성 초기 멤버였다. 1930년대에는 히틀러 유겐트의 바덴 지역 지도자 역할을 맡기도 했다고 한다. 반켈 본인은 그레고어 슈트라서를 추종하는 나치당내 좌파 쪽 성향이어서 다른 당 간부들과 대립을 겪다 수감되기도 했으나 반켈의 친구이자 당시 히틀러의 경제자문이던 빌헬름 케플러의 빽으로 풀려나기도 했다. 반켈은 1937년에 나치 당원 제가입을 신청했으나 모종의 이유로 거절됐고, 1940년에는 돌격대에 상급돌격대지도자로 입단했으나 2년 뒤 역시 모종의 이유로 다시 나오게 됐다고 한다. 이 나치 행적 덕분에 나치 독일의 패전 이후 반켈은 프랑스에 수감되기도 했으나 50년대부터 다시 기술자로 활동을 재개했다.[5] 반켈이 이와 유사한 설계를 처음 고안한 것은 1924년이었다고. 단 51년 NSU에서 최초로 만든 반켈의 로터리 엔진은 로터뿐 아니라 연소실인 하우징 역시 회전하는 매우 복잡한 물건이었다. NSU의 다른 엔지니어인 한스 디터 파슈케(Hans Dieter Paschke)의 프로토타입은 보다 우리에게 익숙한 로터만 회전하는 설계였고 엄밀히 따지면 이 쪽이 실용화된 반켈 로터리 엔진의 근원에 더 가깝다.[6] 흔히 반켈이라고 알려져 있으나, Wankel은 외래어 표기법상으로나 실제 발음상으로나 방켈이라고 부르는 게 훨씬 정확하다.[7] 자사 소형차인 AMC 페이서에 로터리 엔진을 넣으려고 했다.[8] 상술된 서방세계의 자동차 메이커 이외에도 심지어 동독이나 이스라엘 같은 데서도 라이센스를 사갔다고.[9] 파일: E2EA8E99-B144-4003-8C24-D5CD37FD1326.jpg 해당 자료.
참고로 여기서 언급하는 주먹밥은 일본식 주먹밥인 오니기리이다. 한국에서 볼 수 있는 삼각김밥과 비슷한 음식인데 삼각김밥 자체가 오니기리의 편의점형 양산 모델이다. 한국에서 옛날 겨울철 성곽 보수를 할 때 같은 데에서 먹던 전통적 주먹밥은 현대에 와서는 흔히 폭탄주먹밥이라고 부르는 거대한 공 모양이다.[10] 폭스바겐이 NSU를 인수한 뒤 아우디의 전신이던 아우토 우니온과 NSU를 합병시키며 현재의 아우디의 형태가 됐다.[11] 예를 들면, 수소는 동일질량의 휘발유보다 2배 이상의 연비를 보여주므로 저연비 해결, 수소 자체의 폭발력 때문에 토크 문제도 어느정도 해결, 그런 수소 때문에 어쩔 수 없이 정밀한 분사가 이루어져야 해서 흡배기타이밍을 강제로 제어해야 하는 식. 환경문제는 말할 것도 없고.[12] 로터 자체는 완전한 회전운동을 하는게 아니기 때문에 이를 회전운동으로 변환하기 위한 역할을 한다. 또한 이게 있어야 로터가 하우징을 긁지 않는다.[13] 이 때 소량의 불완전 연소된 가스가 순간적인 오버랩(흡기/배기 포트가 동시에 개방된 상태)에 의해 챔버 내의 사이클을 다시 돌게 된다.[14] 일례로 마쯔다 RX-7 최후기형 FD에 들어가는 1.3 터보 로터리가 당대 JDM중 가장 강력했던 닛산 스카이라인 GT-R R34와 동일한 280마력 이었다. GT-R은 2.6 트윈 터보. 다만 당시 일본 자동차 법률상으로 280마력 180km/h으로 정해져있었다는 건 감안하자.[15] 엔진 브레이크를 시작하는 순간 “어, 클러치를 밟고 있나?”라든지 “기어가 중립인가?”라는 착각이 들 정도다.[16] 로터리 엔진 전문 튜너로 유명한 RE 아메미야에서는 이미 80년대에 경차인 마쓰다 샹테에 12A를 넣은 적도 있다.[17] 예를 들자면 1.3L 로터리 엔진은 일반 2L 차량과 동일한 세금을 내게 된다.[18] Apex Seal이라 불리는 부분이다.[19] 마쓰다에서는 이 문제를 악마의 발톱이라고 표현했다.[20] 일반 4행정 차량들은 한두 개 실린더가 심하게 마모되어 출력이 떨어지더라도 나머지 실린더에서 계속 에너지를 만들기 때문에 어떻게든 굴러간다. 아예 무보링으로 반켈의 10배가 넘는 150만 km 이상도 찍는 차들이 심심치않게 보일정도니...[21] 카마로, CTS-V 등에 사용되는 V8 OHV 엔진. 팩키징이 8기통 치고 작고, 가격도 V8엔진중 매우 저렴한 편이라 미국에서 엔진 스왑할때 1위 후보.[22] RX-7 자체가 1.3L 밖에 안되는 엔진이었지만 프론트 미드십 레이아웃을 실현하기 위해 엔진을 뒤로 쭉 빼는 과정에서 엔진룸이 길어져서 V8도 무리없이 들어간다고. 다만 이 경우엔 엔진과 기타 부품들의 무게나 무게배분 상의 차이 때문에 원래 RX-7의 패키징이 가져온 무게배분이나 핸들링상의 강점을 일부 손상시키기도 한다. 회전질감도 꽤 차이가 있고...[23] RX-8에 실린 13B-MSP에서 7.4km/L정도의 연비가 나왔고, 터보까지 달린 RX-7은 이보다 더했다. 중요한 건 둘 다 소형차 수준의 배기량(1.3L)이라는 것. 때문에 RX-7의 오너들은 달릴 때마다 배기구에서 500원짜리가 줄줄이 새어나간다는 표현을 쓰기도 했다. 이보다 안 좋은 연비를 지닌 차량은 얼마든지 있지만, 대부분 고급 차량이고 대체로 오너들은 그정도 유지비를 감당할 수 있는 수입이 있다. 반면 RX-7은 국내 중고차 거래가가 가장 높은 게 1,500 가량일 정도로 차덕후 사이에선 가난한 자의 스포츠카로 여겨졌지만, 악명 높은 연비로 인해 꺼리는 분위기였다. 그래서 슈퍼카들이 가끔 배기구에서 지폐가 떨어진다라는 농담을 하는 동안 RX-7은 모양새 빠지게 동전이 샌다라는 표현을 쓰게 된 것이다.[24] 특히 로터리 엔진과 카뷰레터의 조합은 충격적인 시너지를 만들어낸다. 70년대 초반까지 마쓰다 차량인 코스모, RX2, RX3는 전부 자연흡기 카뷰레터를 사용했는데 RX3은 15.4MPG, 약 6.5km다. 여기까지만 보면 엄청나게 나쁜 건 아닐지 모르지만 100마력안팎인 차량의 연비가 6km면 매우 심각하긴 하다.... 다만 예외로 67년식 코스모는 19mpg, 약 8km대의 연비를 보여준다. 다만 초기형 코스모의 배기량이 낮기는 했지만...[25] Surface/Volume 비율, 연소실의 표면적이 높으면 이를 통한 열손실이 많아 엔진의 효율이 줄어든다. 원통실린더+반구형으로 S/V비가 작은 피스톤 왕복엔진보다 평면이 많은 로터리 엔진이 불리하다.[26] 아예 2행정마냥 연료에 윤활유를 섞어 주유한다. RX-7 오너와 동승한 사람들이 "차에서 기름 냄새가 난다" 라고 흔히 평하는데, 그 기름 냄새가 이 윤활유와 휘발유 혼합물이 연소된 뒤의 냄새이다.[27] 포드 머스탱 5세대의 V6 4.0L SOHC 모델이 203마력밖에 되지 않는다. 물론 배기량만큼 토크를 뽑아주긴 했지만 특성을 감안해도 너무나 출력이 절망적이었던지라 페이스리프트 때 이 엔진을 치워버렸다. 새 엔진은 배기량이 줄어들었음에도 출력과 토크 양면에서 기존 4.0보다 더욱 뛰어났다.[28] 그나마 S2000은 이름답게 배기량이 르네시스보다 높은 2L라 저회전 토크가 쥐꼬리만큼이긴해도 높고, 나중 가서는 최고출력을 약간 깎고 배기량을 200cc 올려 저회전 성능을 어떻게든 극복하려고 했다.[29] 일반적으로 쓰는 kgf·m으로 환산하면 약 0.2753kgf·m가 된다... [30] 시내에서 최소 3000RPM은 넣어줘야 했다. 보통의 차량이라면 고속도로에서 급가속을 할 때나 3000RPM을 겨우 넘기는 편이다.[31] 가장 많이 하는 튜닝은 라디에이터 증축.[32] 이 엔진을 도입할 때 마쓰다의 앞길이 막막했다. 중소 규모의 메이커들은 무언가 특이한 기술이 없으면 일본 정부에 의해 자동차 산업 경쟁력 강화를 명목으로 강제 합병을 처리받을 수도 있었다. 그래서 개발을 시작한게 이 엔진. 이때문에 혼다도 4륜차 진출의 길이 막히기 전 부랴부랴 자동차를 만들기 시작하고, 스바루도 수평대향 엔진을 쓰게 됐다.[33] 아우디가 활용하고 있는 건 전기차에 모터 충전을 위해 쓰이는 조그만한 주행 거리 연장 장치로, 구동력을 직접 제공하는 엔진이라기보다는 차내에 달린 발전기에 가깝다.[34] 2018년에 드디어 토요타 가주 레이싱의 지겹도록 끈질긴 노력이 결실을 맺은것인지 빈집털이지만... TS050 하이브리드로 우승을 차지하면서 일본 메이커의 유일한 우승이라는 기록이 깨졌다.[35] 배기량이 규정을 만족하는지 확인하려고 해도 보통의 피스톤 엔진과 달리 배기량을 측정하기가 어렵다.[36] 2세대 한정.[37] 무려 세계 최초의 로터리 엔진 픽업이다.[38] 반켈 엔진이 장착된 최초의 자동차로. 슈포르트 프린츠를 기반으로 만들었다.

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