독일의 고급 스포츠카 제조사 포르쉐(Porsche AG)와 일본의 스바루(Subaru)가 사용하고 있는 것으로 유명한 엔진이 있다. 바로 박서 엔진(Boxer Engine)이다. 박서 엔진이란, 크랭크축을 중심으로 양쪽에 실린더가 수평대향(水平對向)으로 배치된 구조에 양쪽 실린더의 피스톤이 서로 대칭으로 왕복운동을 하는 구조를 말한다.
박서 엔진의 '박서(Boxer)'는 권투선수를 말한다. 이는 폭발 행정시에 양쪽 피스톤의 대칭 운동이 마치 서로에게 주먹을 부딪히는 권투선수의 모습을 연상시켜 이러한 이름이 붙게 되었다. 박서 엔진은 실린더의 배치 형상에서 기인한 수평대향(水平對向) 엔진, 혹은 플랫 엔진(Flat Engine)으로도 불린다. 이번 기사에서는 박서 엔진의 장점과 단점을 중심으로 한 특징을 살펴본다.
박서 엔진의 장점
박서 엔진은 현재 통상적으로 가장 널리 쓰이고 있는 직렬 엔진이나 V형 엔진들과 비교했을 때 다음과 같은 장점들을 갖는다.
1. 낮은 엔진 높이
박서 엔진은 실린더가 실린더가 세워져 있는 직렬엔진에 비해 엔진 자체의 높이를 현저히 낮게 만들 수 있다. 실린더가 누워있는 구조를 띄는 덕분에 실린더 헤드 또한 좌우 양쪽에 설치되므로, 실린더 헤드의 부피를 크게 늘리는 OHC(OverHead Cam) 방식의 밸브트레인을 적용하는 경우에도 엔진 높이에 큰 영향을 주지 않는다.
이렇게 낮은 엔진 높이 덕분에 박서 엔진은 직렬 혹은 V형 엔진 대비 엔진을 더욱 낮게 배치할 수 있으며, 이러한 특징으로 인해 무게중심을 낮추는 데 유리하다. 무게중심이 낮다는 것은 직선 구간은 물론, 회전 구간에서도 높은 안정성을 유지할 수 있다는 것을 의미하며, 차량 동역학적으로 우수한 특성을 제공한다. 앞서 언급한 두 제조사가 아직도 박서 엔진을 사용하는 가장 중요한 이유 중 하나가 이 낮은 무게중심 덕분에 만들어지는 고유한 핸들링 특성을 유지하기 위함이다.
또한 박서 엔진을 전방에 배치하는 스바루 차종들과 같은 경우에는 엔진 자체의 높이가 낮은 특성을 이용하여 충돌시 엔진이 실내로 침입하는 현상을 원천적으로 차단, 충돌 안전성의 향상에도 활용하고 있다.
2. 부드러운 동력전개
박서 엔진의 두 번째 장점으로는 특유의 부드러운 동력전개 특성을 꼽을 수 있다. 이는 서로 마주보고 있는 피스톤의 상사점과 하사점이 동일한 관계로 폭발행정시의 1차 진동을 수평방향으로 상쇄하는 효과가 있어, 진동이 상대적으로 적다. 따라서 좋은 정숙성을 기대할 수 있다. 그 뿐만 아니라 더 가벼운 크랭크 샤프트를 사용할 수 있는 덕분에 회전관성으로 인한 동력의 손실 저감도 기대할 수 있다.
이렇듯 박서 엔진은 일반적으로 통용되고 있는 직렬엔진이나 V형 엔진과 확연히 차별화되는 장점들을 지니고 있다. 특히 엔진 자체의 높이가 낮은 점은 박서엔진의 가장 큰 장점으로 손꼽힌다. 하지만 빛이 있는 곳에 항상 그림자가 존재하듯이, 단점도 명백히 존재한다. 박서 엔진은 현재 통용되고 있는 엔진들에 비해 다음과 같은 단점들이 존재한다.
1. 낮은 대신 '넓다'
박서 엔진은 위/아래는 낮은 대신, 좌/우로 넓은 특유의 구조를 지닌다. 이는 박서엔진의 가장 큰 장점을 만들어내는 근간임과 동시에, 가장 치명적인 단점을 만들어내는 근간이기도 하다. 엔진이 좌우로 넓다는 점으로 인해, 박서엔진은 같은 배기량의 직렬 엔진은 물론, V형 엔진에 비해서 훨씬 큰 부피를 갖는다. 이 때문에 배기량을 늘리는 것에도 한계가 있다. 포르쉐가 1990년대 초반까지 911의 엔진 냉각에 비효율적인 공랭식을 사용해 왔던 것도 911의 비좁은 후방 엔진룸 크기에 맞추기 위한 궁여지책이었다고도 볼 수 있다.
또한 박서엔진은 특유의 구조로 인해 장점을 제대로 살리기 위해서는 전용 플랫폼의 존재가 필수적이다. 또한 넓은 좌/우 폭으로 인해 서스펜션을 설계하는 데 있어서도 어려움이 따른다. 현재 포르쉐에서 박서엔진을 사용하는 차는 911과 718 박스터 계열 차종 뿐이고, 스바루의 경우에는 아예 엔진(및 구동방식)에 맞춘 플랫폼을 사용하고 있다. 이에 따른 단가 상승도 피할 수 없는 단점이며, 스바루 차량의 가격이 경쟁사 대비 높은 이유도 여기서 비롯되었다고 보면 된다. 즉, 엔진 자체의 구조적인 한계로 인해, 자동차 제조사 입장에서는 매력도가 떨어지는 엔진인 것이다.
2. 유지 보수가 까다롭다
특유의 좌우로 넓은 구조 때문에 엔진의 유지 보수에도 불리하다. 즉, 정비성이 직렬 엔진이나 V형 엔진에 비해 크게 떨어진다. 실린더 헤드가 좌우 양쪽에 2개가 설치되는 것은 V형 엔진과 같지만, V형 엔진의 실린더 헤드가 상부에 위치하는 반면, 박서엔진은 좌우에 위치하며, 엔진의 구조 또한 복잡하기 때문에 정비성이 나쁘다. 하다못해 점화 플러그를 교환하는 간단한 작업부터 난이도가 크게 오르며, 실린더 헤드를 들어내야 하는 작업이라도 해야 하는 경우에는 꼼짝 없이 엔진을 들어 내야 한다.
또한 특유의 구조로 인한 윤활의 문제도 단점으로 꼽히며, 중력으로 인해 실린더 내벽이 편마모되는 현상에 취약하다는 단점도 존재한다. 물론 오늘날 생산되고 있는 최신의 박서 엔진 차량들의 경우에는 이러한 문제들을 여러가지 방법으로 극복하여 내구성에 큰 문제는 없지만, 구조적으로 불리하다는 점은 변하지 않는다.
박서 엔진은 장점도 분명하지만 단점도 그만큼 분명한 엔진이다. 따라서 박서 엔진은 현재 포르쉐와 스바루의 2개사만 자사 양산차에 적용하고 있다. 포르쉐는 현재 스포츠카 911과 718 계열(박스터 및 케이맨)에만 박서 엔진을 적용하고 있으며, 스바루의 경우에는 전차종에 박서엔진을 적용하고 있다.
