6기통 엔진과 830마력, 페라리 296 GTB 공개

페라리가 296 GTB를 공개했다. 6기통 엔진을 탑재한 최초의 양산형 페라리로, 낮은 성능을 발휘할 것 같지만 전기모터와 함께 830마력을 발휘해 강력한 슈퍼카의 모습을 보여준다.

6기통 엔진이 탑재된 최초의 페라리는 1957년 디노(Dino) 156 F2를 통해 처음으로 등장했다. 당시 1.5리터 배기량을 갖고 있었다. 1958년 프론트 엔진 스포츠 프로토타입인 196 S와 296 S, 마이크 호튼이 F1 드라이버 챔피언십 우승을 차지했던 246 F1 차량에서 더 큰 배기량을 가진 버전이 등장했다.

미드십 방식의 6기통 엔진이 최초로 탑재된 페라리는 246 SP다. 출시된 해인 1961년과 그 이듬 해인 1962년에 타르가 플로리오에서 우승을 차지했다. 또한 1961년에는 120° V6엔진을 탑재한 156 F1으로 F1 월드 챔피언십에서 최초의 컨스트럭터 타이틀을 거머쥐었다.

페라리는 1981년에 처음으로 126 CK의 엔진 실린더 뱅크 사이에 터보를 장착했고, 이어서 1982년에는 126 C2에도 이를 적용했다. 이 차량은 포뮬러 원 컨스트럭터 월드 챔피언십 타이틀을 획득한 최초의 터보차저 차량이 되었고, 1983년에는 126 C3가 그 뒤를 이어 우승을 차지했다. 현재도 F1에 V6 터보 하이브리드 방식이 2014년 이후부터 사용되고 있다.

296 GTB는 차량의 엔진 배기량(2992cc) 중 29와 6기통을 뜻하는 숫자가 더해 만들어졌다. GTB는 그란 투리스모 베를리네타(Gran Turismo Berlinetta)를 뜻한다. 296 GTB은 SF90 스트라달레와 마찬가지로 경량화 옵션과 에어로 모디피케이션(aero modification)을 포함한 아세토 피오라노(Assetto Fiorano) 패키지를 제공한다.

296 GTB의 플러그인 하이브리드 방식을 사용한다. 전기모터만으로 25km를 주행할 수 있다. 엔진은 실린더 뱅크 사이에 120° 각도로 배치된 V6 터보와 전기 모터가 결합됐다. 296 GTB에 V6 엔진을 탑재하기 위해 페라리 엔지니어들은 페라리 차량 최초로 실린더 뱅크 내부에 터보를 장착했다. 덕분에 새로운 V6 엔진은 리터당 221마력으로 양상차 신기록을 기록했다. 296 GTB의 V6 터보 엔진은 후방에서 전기모터와 통합돼 있으며 총 출력은 830마력이다.

8단 DCT 및 E-Diff가 장착된 V6 터보 엔진, 엔진과 변속기 사이에 위치한 MGU-K로 구성된다. 엔진과 전기 모터 사이에 위치한 클러치는 eDrive 모드 시, 둘을 분리시키는 역할을 한다. 마지막으로 고전압 배터리와 전기 모터를 제어하는 인터버가 탑재돼 있다.

663마력을 발휘하는 296 GTB 엔진은 알루미늄으로 엔진 블록과 실린더 헤드가 제작됐다. 모두 신형 V6를 위해 특수 설계된 것이다. SF90 스트라달레에 도입된 최신 페라리 연소실을 장착, 성능이 향상됐다. 350바 압력 분사 시스템이 장착된 중앙 인젝터와 스파크 플러그는 연소실 내부의 연료-공기 혼합을 개선하고, 배출가스를 줄였다. 흡기 및 배기 덕트는 재설계 및 튜닝 과정을 거쳐 체적 효율을 높이고 연소실 내 난류 수준을 높였다.

IHI 터보차저는 고성능 합금을 사용해 완전히 재설계됐다. 이는 터보의 최대 회전수를 18만rpm까지 사용할 수 있으며, 성능과 부스트 효율을 24%까지 향상시켰다. V8 엔진용 대비 컴프레서 휠 직경을 5%, 터보 로터를 11% 감소시켰다. 회전 질량이 11% 감소해 터보차저 반응시간을 줄였다.

크랭크샤프트는 질화강(nitrided steel)으로 만들어졌다. 120° 크랭크 각도를 유지하기 위해, 거친 주괴를 1차적으로 단조한 이후 크랭크샤프트를 비튼 다음 심질화 열처리(높은 하중에 대한 내성 보장), 가공 및 밸런싱 처리를 했다. 점화 순서를 1-6-3-4-2-5로 결정했는데, 엔진 회전을 부드럽게 작동시켜 엔진 무게를 증가시키지 않고, 부싱 부하를 감소시키는 역할을 한다. 배기 매니폴드와 촉매 하우징은 니켈강 합금인 인코넬(Inconel)로 제작되어 배기관의 무게를 줄이고 고온 내성을 증가시켰다.

엔진 사운드는 터보의 힘과 자연 흡기 V12 고주파 음을 결합했다. 낮은 회전 속도에서도 실내에서 순수한 V12 배기음을 들을 수 있고, 높은 회전 속도에서는 전형적인 고음을 들을 수 있다.

296 GTB은 페라리 차량 중 최초로 내연기관 엔진과 후방에 장착된 전기 모터를 통합한 후륜구동 전용 PHEV 아키텍처를 적용했다. 포뮬러 원 기술에서 유래된 MGU-K(Motor Generator Unit, Kinetic) 모터를 부착하고 있어 최대 122 kW(167마력)의 출력을 발휘한다. 전기 모터와 엔진은 TMA(Transition Manager Actuator)를 통해 통신하며, 이 TMA를 함께 사용해 830마력의 결합 출력을 생성하거나 전기 모터가 단독으로 작동하도록 분리시킬 수도 있다.

8단 DCT 외에도 296 GTB에는 엔진과 기어박스 사이에 배치되는 MGU-K 전기 모터, ICE에서 전기 모터를 분리하기 위한 TMA, 7.45kWh 고전압 배터리 및 전기 모터를 제어하는 인버터가 포함된다.

MGU-K는 이중 회전자 단일 고정자 축방향 자속 모터(dual-rotor single-stator axial flux motor)다. MGU-K의 콤팩트한 크기와 구조로 인해 파워트레인의 길이를 줄일 수 있었으며, 이는 최종적으로 296 GTB의 휠베이스를 단축하는데 기여했다. 전기 모터는 고전압 배터리 충전, ICE 점화, 추가토크와 167마력 추가, eDrive 모드에서의 주행을 가능케한다. MGU-K의 개선된 설계로 인해 이전 용도 대비 약 20% 향상된 32.1kgf·m의 최대토크를 사용할 수 있다.

TMA(Transition Manager Actuator)는 전기에서 하이브리드/ICE 모드로, 그리고 그 반대로 매우 빠른 정적·동적 전환을 가능케하여 부드럽고 점진적인 토크를 지원한다. 페라리가 100% 자체 개발한 제어 소프트웨어는 DCT, 모터 및 인버터 소프트웨어와 교신하여 ICE 점화, 혹은 변속기에 대한 ICE의 연결 및 분리를 보다 효율적으로 관리한다. 이 시스템은 길이를 불과 54.3mm로 만드는 데 큰 영향을 끼쳤다. 이 아키텍처는 삼중판 건식 클러치(triple-plate dry clutch), 클러치 제어 링크가 탑재돼 드라이브라인과 일치하는 클러치 명령 모듈, ECU로 구성된다.

296 GTB의 고전압 배터리는 레이저 용접을 사용해 만들어진 설계로 인해 7.45kWh의 용량과 뛰어난 중량/출력비를 자랑한다. 배터리 팩은 차량 하부에 위치하며, 부피 및 무게를 최소화하기 위해 냉각 시스템과 구조 및 고정점이 하나의 부품으로 통합되어 있다. 셀 모듈은 직렬로 연결된 80개의 셀을 포함하고 있다.

296 GTB에서는 최초로 공기저항을 관리하는 것이 아닌, 추가적인 다운포스를 발생시키기 위해 능동 장치를 사용하고 있다. 후방 범퍼에 통합된 296 GTB의 액티브 스포일러는 라페라리에서 영감을 받은 것으로, 필요 시 높은 후방 다운포스를 발생시킨다. 이는 아세토 피오라노 패키지에 포함된 하이 다운포스 구성(High Downforce configuration)을 기준으로, 250 km/h에서 최대 360kg의 다운포스를 발생시킬 수 있다.

296 GTB의 개발 작업을 통해 낮은 공기저항 구성(low-drag configuration)에서도 더 많은 다운포스를 발생시킬 수 있게 됐으며, 하이 다운포스 구성에서는 액티브 스포일러 덕분에 추가적으로 100 kg의 다운포스을 얻을 수 있다.

엔진와 변속기는 프론트 휠 앞쪽에 장착된 2개의 라디에이터에 의해 냉각되며, 여기에는 고전압 배터리 냉각을 위한 2개의 콘덴서도 탑재돼 있다. 뜨거운 공기는 측면 상부를 따라 인터쿨러로 가는 냉각 공기를 방해하지 않도록 하부를 따라 이동된다. 이를 통해 효율을 높여 흡기구 크기를 최소화하고, 차량의 깔끔한 스타일을 만들었다. 하이브리드 시스템을 위한 라디에이터는 스포일러 측면 섹션 바로 아래에 위치한다.

엔진 베이는 900° 이상의 최고 온도에서 작동할 수 있는 일반 엔진 부품과 저온에서 작동해야 하는 전기·전자 부품을 통합하고 있다. 이를 통해 터보 레이아웃과 배기 라인 전체는 완전히 재설계됐다.

브레이크 냉각 시스템은 SF90 스트라달레에 도입된 에어로 캘리퍼(Aero Calliper) 중심으로 개발되었다. 이 에어로 캘리퍼에는 주물에 통합된 환기 덕트가 탑재됐다. 이러한 브레이크 냉각 시스템을 사용하려면 전방 범퍼 흡기구를 통해 유입되는 찬 공기를 휠아치로 올바르게 유도하기 위하여 전용 덕트가 필요하다. 296 GTB의 경우, 흡기구가 헤드라이트 디자인에 통합되었다. DRL 바로 아래의 내부 섹션을 통해 브레이크에 찬 공기를 공급한다.

전면부에서 차량을 보면 차량 측면이 안쪽으로 급격히 주름지면서 사이드 스플리터 위로 완전히 접힌 것을 알 수 있다. 이를 통해 만들어진 빈 공간은 공기의 흐름을 유도해 범퍼 하부에서 공기 흐름을 높이는 역할을 한다. 사이드 스플리터를 지나는 공기의 흐름을 최대한 활용하기 위해, 휠 앞쪽에 위치한 범퍼는 수직으로 만들었다. 수직 엔드 플레이트는 국소적으로 재압축 영역을 발생시키는 데 이 영역은 다운포스와 라디에이터에서 배출되는 뜨거운 공기의 추출 용량을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 범퍼의 측면에서는 사이드 에어 커튼이 범퍼 전방부에서 나오는 공기를 휠아치에 특수하게 만들어진 구멍을 통해 환기시킨다.

중앙 부분의 가장 중요한 변경은 규정 허용치의 가장 낮은 높이까지 표면을 국소적으로 낮춘 것이다. 이는 차체 하부를 도로에 더 가깝게 만들어, 전방 다운포스 뿐만 아니라 그라운드 효과에 의해 만들어진 흡입력을 증가시키는 효과를 가져왔다.

에어로 브레이크 캘리퍼를 채택하여 서스펜션 암 아래의 흡기 덕트 없이 전용 냉각 시스템을 만들었다. 확보된 추가 공간은 하체의 평평한 부분을 넓히는 데 사용됐다. 이로 인해 다운포스가 발생하는 표면이 증가했다.

후미 스타일은 루프와 후방 엔진 커버 사이에 스파이더 같은 단절을 만들어내는 아키텍처를 채택하여 전통적인 페라리 쿠페 디자인에서 탈피하는 모습을 보였다. 후방 엔진 커버의 가장자리를 감싼 2개의 측면 날개로 확장되는 새로운 윙을 루프에 추가할 수 있게 됐다.

296 GTB 후방의 주요 공기역학적 특징은 액티브 스포일러로, 추가 다운포스를 발생시키고 고속에서 차량의 핸들링 및 제동 성능을 높인다. 액티브 리어 스포일러는 범퍼 디자인에 통합된다. 최대 다운포스가 필요하지 않을 때에는 스포일러가 후미 상부 공간 안에 들어가 있다. 이후 가속도를 지속적으로 모니터링해 수치가 특정한 영역을 초과하는 즉시 스포일러가 작동되고 차체의 고정 섹션에서 확장되게 된다. 그 결과 후륜축 다운포스가 100kg 증가되고, 이는 하이 퍼포먼스 주행 시 운전자의 제어력을 강화함과 동시에 제동 시 정지 거리를 최소화시키는 효과를 가져온다.

전기만 사용하는 eDrive모드에서 이 차는 엔진에 의존하지 않고 최대 135 km/h의 속도에 도달할 수 있다. 반면에, 하이브리드 모드에서 고출력이 필요할 때는 엔진이 전기 모터를 백업하는 역할을 한다. 부드럽고 일관된 가속을 보장하고 파워트레인의 힘을 가능한 신속하게 활용하기 위해 eDrive 모드 및 하이드리드 모드 간의 전환은 유동적으로 관리된다. 신형 ABS 에보와 6w-CDS 센서가 통합되어 마른 노면에서의 제동 거리가 단축됐으며, 반복적인 급제동 시 일관된 제동력을 지원한다.

섀시에서는, 차의 민첩성을 향상시키기 위해 휠베이스가 기존 페라리 대비 50mm 짧아졌다. 차의 핸들링과 성능을 위한 또다른 솔루션으로는 전자식 브레이크 시스템, “에어로” 브레이크 캘리퍼, 전자식 파워 스티어링, 후면 능동형 에어로 장치, SCM-Frs 자기유변유체 댐퍼 등이 있다.

경량화를 위해 V8 엔진 대비 30 kg 더 가벼운 신형 V6 엔진을 탑재하고 전반적으로 경량화 소재를 사용해, 하이브리드 시스템 도입으로 인해 증가한 중량을 상쇄시켰다. 공차중량은 1470kg 수준이다.

또한 후륜만 구동시키는 단일 전기 모터를 장착한 것도 중량 감소에 기여했다. 주요 충전 기능과 관련해서는, 정상적인 제동 상황뿐 아니라 ABS가 개입한 상황에서도 작동하는 회생 제동 장치가 후방에 설치돼 있고 리프트 오프 시 작동되는 후방 차축의 오버브레이킹 시스템, ICE와 전기 모터의 조합으로 관리되는 배터리 충전 시스템이 포함돼 있다.

296 GTB은 모든 작동 모드에서 유압 및 전자 시스템을 혼합해 사용하는 신형 전자식 브레이크 장치를 탑재했다. 또한 또다른 트랙션 제어와 분산 제어 솔루션인 신형 ‘ABS 에보(ABS evo)’를 세계 최초로 탑재했다.

페라리 전용으로 개발된 새로운 ABS 컨트롤 모듈은 ‘레이스’ 포지션 이상에서 사용이 가능하다. 이 시스템은 6w-CDS로부터 얻은 정보를 사용하여 지금까지 사용됐던 요 레이트 센서(Yaw Rate Sensor)에 비해 보다 정밀한 속도 추정 및 최적의 제동 분배 기능을 제공한다.

6w-CDS는 세 축(X, Y, Z)에 대한 회전의 가속도와 속도를 모두 측정하여 차량의 다른 역학 제어 장치가 차량의 동적 상태를 더 정확하게 파악하게 하고 개입을 최적화시킨다. 이를 통해 제동 거리가 많이 개선됐는데 F8 트리뷰토와 비교해 296 GTB의 200-0 km/h 제동거리는 8.8% 감소했으며 같은 속도에서의 반복 제동 효율 역시 24% 개선되었다.

사이드 슬립 컨트롤(SSC) 시스템의 그립력 추정 장치(grip estimator)가 추가됐다. SSC가 추정한 사이드 슬립 각도와 함께 EPS의 정보를 활용하고 참조해 주행 상태에 따라 컨트롤러가 정확하게 개입할 수 있도록 타이어의 그립력을 추산한다. 트랙 주행 시 그립 추정 속도는 이전보다 35% 더 빨라졌다.

주행모드는 전기모터만으로 주행하는 eDrive, 엔진과 모터를 함께 사용하는 하이브리드 모드, 강력한 주행 성능을 발휘하는 퍼포먼스 모드, 배터리의 모든 에너지까지 사용해 모든 성능을 끌어내는 퀄리파이 모드를 선택할 수 있다. 퀄리파이 모드에서는 배터리 충전보다 방전에 집중할 정도로 성능을 쏟아내는데 집중한다.

극한의 출력과 성능을 경험하고 싶은 소비자를 위해, 296 GTB 아세토 피오라노 패키지가 추가됐다. 가장 주목할 만한 것은 트랙 주행을 위해 최적화된 특수 GT 경주용 멀티매틱 쇼크 업소버(Multimatic shock absorber), 10 kg의 추가 다운포스를 발생시키는 프론트 범퍼의 하이 다운포스 탄소 섬유 부품, 렉산(Lexan) 리어 스크린, 그리고 실내와 외관 모두에 탄소 섬유와 같은 경량 소재를 광범위하게 사용한 것이다.

아세토 피오라노 패키지는 단순한 부품 교체 이상을 의미한다. 일부 구성 요소는 도어 패널을 포함해 기본 구조를 재설계해야 했으며, 12kg이 넘는 중량 감소가 이뤄졌다. 250 르망에서 영감을 받은 특별한 리버리는 아세토 피오라노 패키지를 선택한 오너들만 주문할 수 있는 옵션이다.

아세토 피오라노 패키지에서만 주문 가능한 또다른 부품으로는 전반적인 중량을 15kg까지 줄일 수 있는 렉산(Lexan)리어 스크린과 트랙 사용에 적합한 미쉐린 스포츠 Cup 2 R 타이어가 있다.