Nikkei Automotive_2026.03호

도요타의 GR GT에 새로운 V8 가솔린 엔진
배기가스 규제에 대해 “끝까지 싸우겠다”

도요타자동차가 2025년 12월, 시판되는 신형 스포츠 하이브리드차량(HEV) ‘GR GT’와 레이스 사양의 순수 엔진 차량 ‘GR GT3’를 발표했다. GR GT는 2027년에 양산될 예정이며, HEV에는 배기량이 4.0L로 큰 V형 8기통(V8) 가솔린 엔진을 새롭게 개발한다. 모터에 비해 독자성을 높이기 쉬운 엔진은 저가 전동차로 세계 시장에서 공세를 펼치고 있는 중국 업체 등과의 차별성을 부각시키기 쉽다. 도요타는 앞으로의 자동차 사업에 엔진 기술은 필수적이라고 판단하고 있다.

배기가스 규제가 강화되면서 배기량이 큰 엔진 채택의 장벽이 높아지고 있다. 도요타는 GR GT를 싱글 모터와 결합된 HEV로 하고, 연소 방식 등을 고안해 배기가스 규제에 대응할 방침이다. 도요타의 파워트레인 개발 담당자는 “배기가스 규제와 끝까지 싸우겠다”라고 말하며, 엔진은 앞으로도 중요해질 것이라는 견해를 강조했다.

도요타는 GR GT를 FR(프런트 엔진, 후륜 구동) 스포츠카의 플래그십 모델로 규정하고 대수를 제한하지 않는 일반 차량으로 판매. 플래그십 모델로 장기간 판매함으로써 브랜드 가치 향상으로 이어질 수 있도록 한다. 파워트레인과 섀시 등 주행 성능에 직결되는 부분은 전용으로 설계하고, 변속 레버와 스티어링 휠 등 내부 부품은 다른 차종과의 공용 부품을 늘려 양산이 용이하도록 설계했다.

도요타는 2010년에 V10 엔진이 탑재된 스포츠카 ‘Lexus LFA’를 500대 한정으로 판매한 적이 있다. 내∙외장이나 파워트레인 등에서 전용(專用) 부품이 많아 통상적인 양산차와는 다른 위치에 있었다. 도요타의 도요타(豊田) 회장은 LFA에 대해 “양산이긴 했지만, 한정 수량 생산이었다”라고 말하며, 브랜드에 미친 파급 효과는 제한적이었다고 밝혔다.

도요타 회장은 LFA가 주행 성능 면에서 해외 슈퍼카에 비해 부족해 “레이스에서 앞서 나가는 차량들이 많아 속상했다”라고 말했다. GR GT의 엔진은 터보차저 2개가 탑재된 트윈 터보로, 모터를 포함한 HEV로서의 시스템 최고 출력은 478kW 이상, 최대 토크는 850N·m 이상으로 높일 계획이다.

-- 엔진의 높이를 낮추기 위해 3가지 방법을 고안 --
GR GT의 외관에서 눈에 띄는 것은 낮은 프런트 후드다. 프런트 후드의 높이는 공개되지 않았지만, 배기량이 큰 엔진이 탑재되어 있는 타사의 스포츠카에 비해 확연히 낮다. 도요타는 새롭게 개발한 V8 엔진의 전체 높이를 낮추기 위해 주로 3가지 방법을 고안했다.

첫 번째는 양쪽 실린더 간의 각도(V뱅크)를 90도로 했다. 뱅크각을 넓힘으로써 실린더를 눕혀서 배치해 전체 높이를 낮출 수 있었다. 또한 실린더 뱅크 내부에 터보차저 2대를 배치한 ‘Hot V’ 구조를 채택했다.

두 번째는 보어-스트로크 비가 1을 밑도는 쇼트 스트로크(Short stroke)로 해 실린더 높이를 낮췄다. 보어(내경)×스트로크(행정)는 87.5×83.1mm, 보어-스트로크 비는 0.949로 했다. 쇼트 스트로크 엔진은 회전 수를 높이기 쉬워 스포츠카용 엔진과 상성이 좋은 측면도 있다.

세 번째는 엔진 오일 순환 방식에 드라이 섬프(Dry sump)를 채택했다. 일반적인 차량은 중력으로 오일을 되돌리는 웨트 섬프(Wet sump) 방식이 사용되며, 바닥이 깊은 오일팬이 엔진 하부에 배치된다. 반면 드라이 섬프 방식은 외부 탱크의 오일을 펌프로 순환시키기 때문에 오일 팬의 바닥을 얕게 만들 수 있어 엔진의 전체 높이를 낮출 수 있다.

배기량이 큰 엔진을 작은 공간에 탑재해야 했기 떄문에 열 대책 마련에 고심했다. 도요타는 “엔진 출력이 크면 발생하는 열 에너지 역시 커진다. 이에 대한 대책 마련에 어려움이 많았다”라고 밝혔다. 프런트 후드 아래에 고온 부품이 집중되지 않도록 배치했으며, 공랭 및 수랭 설계를 최적화했다.

-- 모터 탑재 위치는 차량의 후방 --
GR GT는 전륜 쪽에 무게가 큰 엔진을 탑재되어 있음에도 불구하고 앞·뒤 무게 배분이 45:55로 후륜을 무겁게 하여 주행 성능을 높이기 쉽게 설계했다. HEV용 구동 모터와 8단 자동변속기(AT), 기계식 LSD(Limited Slip Differential)를 일체화한 트랜스액슬을 후륜 측에 탑재해 실현했다.

엔진의 구동력을 프로펠러 샤프트를 통해 차량의 후방으로 전달하고, 트랜스액슬 내부의 모터로 힘을 보조해 최종적으로 후륜에 전달하는 흐름이다. 일반적인 FR 차량에서는 크랭크축 바로 뒤쪽인 차량 앞 부분에 변속기와 모터를 배치하는 경우가 많다. 후륜 측에 트랜스액슬을 배치하는 방식은 국산차 중에서는 LFA나 닛산의 ‘GT‑R’와 같은 고성능 차량에 채택된 사례가 있다.

트랜스액슬의 특징은 전방 엔진으로부터 전달되는 구동력을 차량의 후단에서 일단 역회전(반전)시켜 후륜에 전달하는 기어 메커니즘을 갖추고 있다는 점이다. 휠베이스는 2,725mm로 전체 길이 4,820mm에 비해 짧게 설계해 선회 성능을 높였다.

GR GT와 같이 후륜 쪽에 트랜스액슬이 탑재되어 있는 경우, 변속기의 후방에 바퀴와 연결되는 드라이브 샤프트를 배치하는 경우가 많다. 하지만 GR GT는 HEV이기 때문에 변속기 앞에 모터를 배치할 필요가 있다. 모터와 변속기를 앞뒤 방향으로 배열하면 트랜스액슬 전체가 앞뒤로 길어져 휠베이스를 늘려야 하기 때문에 선회 성능이 저하된다.

도요타는 트랜스액슬 안을 드라이브 샤프트가 통과하는 구조로 설계해 휠베이스가 늘어나는 것을 방지했다. 변속기의 후단에 기어 메커니즘을 배치해 힘 전달을 반전시켜 드라이브 샤프트에 전달하도록 설계했다.

AT에는 일반적인 토크 컨버터 방식을 채택하지 않고, 습식 다판 클러치를 채택했다. 토크 컨버터는 유체로 구동력을 전달하기 때문에 변속 충격을 억제해 부드러운 변속이 가능하다. 하지만 전달 효율이 떨어질 뿐 아니라, 스포츠카 특유의 변속 시의 직결감이 약해진다. GR GT는 전달 효율 향상과 직결감을 중시해 습식 다판 클러치 방식을 선택했다.

이번 발표에서는 GR GT와 GR GT3뿐만 아니라, 렉서스 브랜드의 전기자동차(EV) ‘LFA Concept’도 공개되었다. 도요타는 복수의 파워트레인이 병존하는 ‘멀티 패스웨이’를 통해 탄소 중립을 실현하겠다는 방침을 내세우고 있다. HEV와 엔진 차량, 더 나아가 EV 스포츠카를 제시함으로써 멀티 패스웨이 방침을 견지하고 있다는 것을 보여주고 있다.

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Nikkei Automotive_26.03호 목차

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Cover Story
엔진의 역습

[Part 1] 50년 후에도 남아 있을 세 가지 이유
유럽연합 위원회, ‘엔진 차량 금지’ 철회 추진
[Part 2] 일본의 7개 사의 엔진 전략
일본은 HEV 백화점
[Part 3] 유럽, 탈엔진의 대가
중국 기업들이 ‘경쟁력이 약해진 전통 자동차 회사’를 공략
[Part 4] 다이쇼 와세다대학 명예교수
일본의 엔진은 왜 최강인가

Features
E2E 자율주행, 곧 대중차에 도입, NVIDIA가 보급 촉진

인터뷰
2028년에 첫 FCV 양산, “개발은 최종 단계”
마이클 라스 BMW 그룹 수소연료전지 차량부 부장

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도요타가 미국에서 HEV 증산, 9억 달러 투자는 ‘5년 간 100억 달러 투자 계획’의 일환, 미국에서 처음으로 ‘코롤라’ 생산

Market Watch
2025년에 ‘N-BOX’가 1위 ‘야리스’가 2위, 12월에 6개월 만에 플러스 기록, 연간으로는 전년 대비 3.3% 증가

독자로부터
HEV 찬양·EV 비판에 위기감

편집실로부터
2026년 3월호

 -- 끝 --

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