보행자 친화적 프리밸브의 낮은 실린더 헤드는 보닛 라인을 낮출 뿐 아니라 보행자의 안전을 위한 충격흡수 공간도 넉넉하게 확보할 수 있다.

전자식, 유압식, 공압식 밸브 액추에이터의 개념은 수십 년 동안 연구·개발됐지만 결국 로터스와 리카르도 같은 유명 엔지니어링 회사도 양산화에 실패하고 말았다. BMW, 피아트, GM, 르노 등 자동차 제조사들도 마찬가지였다. 하지만 하이퍼카 제조사인 쾨닉세그의 자회사 ‘프리밸브(Freevalve)’만은 아니었다. 그들은 이러한 개념을 양산 단계로 발전시킬 것으로 보인다.

프리밸브는 공압-유압-전자식 액추에이터를 위해 컴퓨터의 발달, 새로운 과학의 진보, 인간이 가지고 있는 독창성 등 그들이 접근할 수 있는 모든 방식을 적용했다. 움직이게 만드는 것은 공기다. 프리밸브의 연구진은 2006년에 ‘스쿠데리 분리형 사이클 에어 하이브리드 엔진’에 먼저 공기를 이용했다. 스쿠데리 엔진은 캠 구동식 설계보다 빠르게 열리는 밸브가 필요하다. 이를 위해 회수한 제동 에너지로 공기를 압축하고 그 공기로 즉시 밸브를 연다. 전자식으로 제어되는 유압식 압력이 밸브의 열린 상태를 유지하고 코일 스프링으로 닫는다. 그리고 수동적 유압은 닫을 때 충격을 완화한다. 전자식 코일은 모든 밸브의 위치를 매우 정확하게 탐지해낸다. 

이러한 시스템에 대해 누구나 가지는 첫 번째 걱정은 밸브가 타이밍을 잡지 못하고, 피스톤은 올라가는데 밸브가 열렸을 때 벌어지는 일이다. 하지만 걱정할 정도는 아니다. 프리밸브의 마케팅 디렉터 안드레아스 묄러는 말했다. “밸브 뒤에 단단한 기계적인 구조가 존재하지 않습니다. 그래서 피스톤은 아무런 저항 없이 밸브 조립 뭉치를 뒤로 밀어낼 수가 있죠.” 만약 저항이 있으면 유압식 개폐 회로가 자동으로 작동된다. 물론 밸브가 가파른 각도로 기울어지면 피스톤이 밸브를 구부러뜨려 아수라장을 만들지도 모른다. 하지만 묄러의 얘기는 다르다. “처음부터 프리밸브 시스템을 적용해 새롭게 설계한 연소실은 밸브가 수직으로 움직여서 피스톤과 접촉할 때 구부러질 가능성이 적습니다. 이로 인해 높은 압축비와 더 작은 부피 대 면적 비율을 지니게 됩니다.” 

두 번째는 에너지 소모에 관한 것이다. 압축기(일반적인 AC 압축기를 내장해 최고 300psi까지 압력을 낸다)는 일반적인 캠샤프트보다 더 많은 에너지를 소모하지만 캠과 밸브의 윤활에 필요한 엔진오일 사용량과 압력 감소로 일부 상쇄할 수 있다(프리밸브의 헤드는 전용 유압 회로를 이용한다). 가변 밸브 타이밍 시스템보다 고속 주행으로 인한 마찰 손실이 공회전과 저속에서의 손실보다 낮다고 묄러는 말했다.

가변 밸브 개폐 시간 조절은 연소 효율과 밀접하게 연관된다. 앳킨슨-밀러 사이클 밸브 개폐 시기, 스로틀 밸브 제거에 따른 펌핑 손실 방지, 실린더 내 배기가스 재순환, 새롭게 선보인 분할식 배기포트를 적용해 연소 효율을 개선한다. 분할식 배기포트는 배기밸브에서 나오는 배기가스의 절반은 터보로 보내고 나머지는 우회시켜 근접장착식 촉매가 필요 없을 정도로 빠르게 주 촉매를 가열시킨다. 배기가스의 배출을 향상하기도 한다.  

중국산 코로스 1.6리터 직렬 4기통 16밸브 엔진에 적용된 프리밸브 시스템은 엔진의 길이를 69밀리미터, 높이를 48밀리미터 줄였고무게를 20킬로그램 낮췄다. 컴퓨터를 이용해 밸브 개폐를 자유롭게 조정할 수 있게 되면서 일반적인 엔진에 비해 출력은 45퍼센트, 토크는 47퍼센트 증가하고 연소 효율은 14퍼센트 개선됐다(고속으로 항속할 경우). 공인 연비는 디젤 엔진과 비슷하지만 엔진 제작 비용은 더 적게 들 것으로 예상된다. 코로스는 캠샤프트가 없는 캠프리(Qamfree) 엔진의 개발을 올해 말까지 마무리 짓고 곧 생산에 들어갈 예정이다. 이 외에도 15개 제조사가 캠프리 엔진에 관심을 보이고 있다. 

연료 효율을 높이는 기막힌 발상은 내연기관 엔진의 종말을 조금이라도 지연시킬 것이다. 이러한 발상은 언제든 환영이다. 

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