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Bi-Fuel, Dual-Fuel
1. 개요
두 가지 다른 연료를 쓰는 엔진 시스템 또는 이 엔진을 적용한 차량을 가리키는 단어. 바이퓨얼은 하이브리드 시스템의 일종이지만, 두 가지 연료를 하나의 엔진에서 쓴다는 설명에서 유추할 수 있듯, 각 연료마다 아예 다른 엔진을 쓰는 하이브리드 시스템은 일반적으로 바이퓨얼이라 하지 않는다. 따라서 전기를 사용하는 대부분의 하이브리드 자동차는 바이퓨얼로 분류하지 않는다. 플렉스퓨얼(Flexible-fuel)과는 두 가지 연료를 하나의 엔진에서 연소시킨다는 점에서는 매우 유사하지만, 플렉스퓨얼은 서로 다른 연료를 혼합하여 하나의 연료통에 저장하는 반면, 바이퓨얼은 연료를 각각 따로 저장했다가 엔진에서 혼합하여(혹은 교차적으로) 연소한다는 점이 다르다. 따라서 플렉스퓨얼은 보통 가솔린 + 에탄올이나 디젤 + 바이오디젤 같이 서로 유사한 형태의 연료를 조합하는 반면, 바이퓨얼은 일반적으로는 액체 연료와 기체 형태 연료(LPG, CNG, 액화 수소 등)를 조합하는 경우가 흔하다. 물론 연료 간의 연소특성이 다르므로, 평지에선 LPG로 달리다가 언덕길에선 가솔린으로 달리는 식으로, 엔진이 한번에 하나의 연료를 받아들이는 형태가 많지만, 하나의 엔진에서 두 가지 연료를 동시에 연소시키는 형태도 있다. 이러한 방식은 구조가 상대적으로 복잡하여 흔하지는 않지만, 두 가지 연료의 장점만을 최대한 뽑아낼 수 있어 조금씩 시도가 이뤄지고 있다.2. 특징
현재 쓰이고 있는 대부분의 바이퓨얼 체계는 휘발유-LPG의 조합이다. LPG 엔진은 가솔린 엔진에 비해 폭발 에너지는 부족하지만, 약간의 개량만으로 상호 전환이 가능할 정도이기에 휘발유-LPG의 바이퓨얼 시스템은 연료 공급 시스템을 제외하면 엔진에 커다란 개량이 필요하지 않아 개발이 쉬운 장점이 있다. 이러한 엔진은 보통 LPG를 기본 연료로 하고 휘발유를 보조 연료로서 쓴다.휘발유-CNG의 바이퓨얼 시스템도 존재한다. 이러한 엔진은 주 연료가 휘발유에 CNG같은 가스가 보조 연료가 된다. [1] 굳이 LPG나 CNG같은 가스 형태의 화석연료 대신 수소를 써도 되는데, 과거에 마쓰다에서 RX-8의 휘발유-수소 바이퓨얼 차량을 공개한 바 있다. 하지만 휘발유-경유의 꿈과 같은 바이퓨얼 체계는 2018년 7월 기준 HCCI 엔진이 양산되기까진 사실상 없을 예정이다.
2.1. 장점
- 두 가지 연료의 장점만을 최대한 취할 수 있다 - LPG는 국가의 보조를 받아 연료비가 저렴하지만 출력이 약하고 연비가 낮다. 휘발유는 LPG에 비해 무난하게 시동걸 수 있고 가속력이 높지만 연료비 부담이 크다. 바이퓨얼 체계는 이러한 부분에서 각각의 연료가 갖는 장점을 최대한 살릴 수 있다. 예를 들어 가장 일반적인 휘발유-LPG 바이퓨얼은 시동을 걸 때와 큰 힘이 필요한 가속에서 휘발유를 쓰고, 일반적인 주행에서는 LPG를 써 주행 거리 대비 연료비를 아낄 수 있다.
- 특정 연료 부족에 대비할 수 있다 - 대한민국은 LPG 충전소 인프라가 압도적으로 부족하고 연료 용량이 비교적 낮기 때문에[2] LPG 차량 운전자는 휘발유, 경유차보다 연료량을 유지하는 것에 더 민감해야한다. 바이퓨얼 체계는 LPG가 떨어져도 다른 연료로 어느 정도를 주행할 수 있어 연료 부족으로 차가 멈춰서는 문제를 최소화할 수 있다. 물론 보조용으로 쓰는 연료의 양은 한계가 있지만[3] 그래도 긴급용으로는 쏠쏠한 수준이다.
2.2. 단점
- 줄어드는 연료통 - 차량의 설계에 매우 여유가 있어 두 가지 다른 연료통을 싣고 남는 여유 공간이 있다면 다행이지만, 대부분의 차량은 설계에 그리 여유가 없다. 어떠한 보조 연료를 싣게 되면 주 연료통의 용량이 줄어들게 된다. 기아 모닝과 레이의 바이퓨얼 모델은 LPG 순수 모델이 없어 단순 비교는 어려우나, 비슷한 체급의 쉐보레 스파크의 LPG 모델과 비교하면 LPG 용적이 약 7L정도 줄어든다. 그만큼 휘발유 탱크가 들어가는 만큼 실제 주행 거리는 비슷하다면 비슷하지만, 이는 두 연료를 모두 채워 관리할 때의 기준이 된다. 만약 깜빡 보조 연료의 주유를 잊었다면 주 연료의 용적이 줄어든 만큼 주행거리가 줄어들게 된다.
- 복잡한 구조와 정비성 - 바이퓨얼 차량은 두 가지 다른 연료 체계를 유지해야 한다. 하나의 엔진을 두고 연료통과 연료 운송 체계, 그리고 연료 분사 체계가 따로 분리된다. 각각의 연료에 맞게 조정이 필요한 만큼 ECU도 그만큼 복잡해진다. 당연히 안정성이 떨어지기 마련.
3. 적용 차량
국내에서는 1.0L 현대 카파 엔진을 탑재한 기아 모닝(TA)과 기아 레이(TAM)에 적용이 되어 있다. 바이퓨얼 모델은 차량 뒤에 'Bi-Fuel' 스티커가 붙어 있어 쉽게 구분할 수 있다. 이 두 차량에는 일반 LPI 엔진 모델이 없고 그 대신 바이퓨얼 시스템이 적용되어 있다.하지만 올뉴모닝(JA)으로 바뀐 모닝은 바이퓨얼을 단종했으며, 이 자리에 일반 LPi 엔진을 적용하고 있다. 이어서 더 뉴 레이 역시 2017년 말 페이스리프트를 통해 바이퓨얼 모델을 단종시켰으며, 이후 2018년 초 LPi 모델을 출시하며 신차로 구매할 수 있는 바이퓨얼 승용차를 국산차 시장에서 한동안 구매할 수 없었다.[4]
2023년 1월에 KGM 토레스의 바이퓨얼 모델이 출시되면서 국산차 시장에 다시 바이퓨얼 차량이 등장하게 되었다.
모닝와 레이의 바이퓨얼을 단종한 이유는 공식적으로 알려지지 않았으나 LPG 연료 차량이 경차부터 시작하여 현재 전차종 일반인 구매가 가능해진 것이 가장 크다. 또 바이퓨얼의 단점인 구조적인 복잡성으로 인한 가격 상승과 정비의 복잡성, 연료량의 감소, 그리고 두 연료를 따로 관리해야 하는 운전자의 피로라는 단점에 비해 LPG 충전소의 부족 문제 해결이라는 장점이 크게 드러나지 않았기 때문으로 볼 수 있다. 특히 모닝과 레이 모두 경차라 연료탱크 용량 자체가 무척 작은 것이 큰 문제로 꼽히고 있다. 차량 특성상 LPG가 사실상 주 연료인데, 모닝과 레이의 37리터 봄베에 보통 28리터 정도가 만땅이며 이정도의 연료로는 주행거리가 300km 남짓 밖에 안나온다. 겨울철에 시내 주행 위주로 운전을 한다면 주행거리는 200km대로 떨어진다. LPG의 경우 충전소가 많지 않은게 가장 큰 단점으로, 택시처럼 최소한 용량이 70리터 이상은 되어야 어느정도 거리를 주행할 수 있는데, 모닝과 레이 바이퓨얼의 형편없는 충전 용량 때문에 운전자는 항상 주유 스트레스에 시달릴 수 밖에 없다. 10리터 용량의 가솔린은 잘해야 100km정도를 달릴 수 있어 그야말로 보조수단에 불과하다. 대부분의 차량이 주행거리가 50km 정도 남았을 때 경고등이 켜진다는 점을 보면 10리터 가솔린 연료통이 결코 주행용도로 만들어진게 아니라 LPG가 다 떨어졌을 때 주유소까지 갈 수 있는 보조용도로 만들어진 것에 가깝다는 것을 알 수 있다. 게다가 애초에 바이퓨얼차를 운용하는 목적 자체가 연비를 줄이기 위한 경우가 많아 가솔린의 사용을 원치 않는 경우가 많다. 이럴바에는 차라리 가솔린 탱크를 없애고 그만큼 LPG연료통을 키우는게 더 나은 선택이라고 보여진다. 실제로 경차 바이퓨얼이 단종되고 LPG전용차량이 후속 모델로 나온 것은 이런 문제점을 반영한 것으로 볼 수 있다.
현대차그룹의 LPI 방식은 기화기 방식 LPG 엔진의 저온 시동성을 비롯한 단점이 없는데다 충전소 부족 역시 내비게이션의 보급과 오피넷 등의 주유소 가격비교 앱의 보급으로 불편이 줄어든 것이 바이퓨얼의 장점을 살리지 못하게 된 칼날로 돌아온 것. 정말 급할 때는 썬연료 등 휴대용 부탄가스를 찾으면 된다는 점도 무시할 수 없다.
외국에서 역시 유럽 소형차에서 주로 적용되는 편이며, 한 예로 2021년 현재 란치아 입실론이 휘발유-CNG 바이퓨얼 옵션을 선택할 수 있다.
[1] 물론 LPG차를 개조해서 CNG-LPG바이퓨얼 차도 있긴 하다[2] 택시로 많이 쓰이는 중형차(쏘나타, K5) 기준으로 보통 72L 봄베를 사용하는데 안전을 위해 80~85%밖에 충전하지 않는다. 또한 LPG 차량은 연료 용량이 낮을 경우 연료 펌프에 무리가 가기 때문에 좋은 습관이 아니다. 물론 연료펌프/필터는 소모품이므로 주기적으로 교체해야하지만 펌프의 경우 주기가 6만까지도 가기 때문에 LPG차량에 익숙하지 않은 일반인은 펌프 고장으로 시동이 꺼지는 경우가 종종 발생한다.[3] 한국의 바이퓨얼 차량인 모닝 바이퓨얼, 레이 바이퓨얼의 휘발유 용적은 10L이며, 120~180km 정도를 주행할 수 있는 양이다.[4] 이후 모닝 LPI도 2020년 페이스리프트 출시후 단종되었다.[5] 2023년 9월부터는 진짜 토레스 하이브리드가 2025년에 출시된다는 점을 고려해서인지 바이퓨얼으로 바꿨다.