하이브리드

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하이브리드

두 개의 심장으로 내일을 달리다

한때 물과 뭍을 넘나드는 수륙양용자동차에 신기해하던 시절이 있었습니다. 하지만 자동차에 대한 기억이 아직도 거기서만 멈춰져 있다면 곤란합니다. 작금의 자동차 생태계는 우리들 기억의 속도보다 훨씬 더 빠르게 발전해가고 있고, 이제는 엔진과 모터의 동시 사용으로 화석 연료의 소비를 줄인 하이브리드 자동차(HEV)와 플러그인 하이브리드(PHEV)가 각광받으며, 배기가스 제로 에미션(Zero Emission)을 구현한 전기차(EV)와 궁극의 친환경차로 불리는 수소연료전지차(FCEV)까지 그 범위가 넓혀진 상태니까요.더 이상 자동차는 환경 오염을 만들어내는 원인이 아닙니다. 현대자동차는 Bluedrive technology를 통해 공해 없는(Pollution-free) 세상을 향해 달리고 있습니다. 그리고 그 출발점이자 가장 대중적인 친환경차가 바로 현대자동차의 하이브리드 모델입니다.

친환경 자동차의 탄생, 하이브리드

‘Hybrid’는 우리말로 ‘혼합’이란 뜻이며, 자동차로는 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차종의 통칭입니다. 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)는 기존의 내연 엔진과 전기자동차의 배터리 모터를 동시에 장착해 기존 차량보다 연비가 높고 유해가스 배출량을 획기적으로 줄인 차세대 자동차로, ‘친환경 자동차(Eco-friendly car)’로도 불립니다. 친환경 자동차라는 이름에서도 알 수 있듯, 하이브리드 자동차는 사용된 전기량만큼 가솔린이나 디젤, LPG 등 화석연료의 사용을 줄일 수 있어 공해 유발이 적고 자원 고갈 속도를 늦춘다는 1석 2조의 효과가 있습니다.

완벽한 하모니로 고효율을 실현한 두 개의 심장

하이브리드 자동차는 시동 시 엔진이 아닌 전기 모터를 사용합니다. 차량 구동에 필요한 기본 에너지를 화석연료의 도움 없이 확보하는 것이죠. 원리는 간단합니다. 운전자의 가속 요구가 전해지면 엔진과 모터 사용을 적절히 분배해 우수한 연비를 제공하고, 언덕길 등 높은 파워가 요구될 때는 출력을 높여 안정적인 주행성능을 확보합니다. 현대자동차의 하이브리드 기술이 높은 에너지 효율을 구현하는 데는 감속 시 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전하는 회생 제동 브레이크 시스템도 큰 역할을 하고 있습니다. 또 높은 효율의 영구자석형 전기모터를 채택해 최대 120km/h까지는 엔진의 도움 없이도 주행이 가능합니다.

친환경 위해 성능과 안전 양보하는 건 ‘옛말’

사실 지금까지의 하이브리드 자동차는 연료 절감과 그에 따른 배출가스 저감 등 친환경성을 최우선으로 고려해야 했기 때문에 승차감이나 가속성능 등 퍼포먼스 쪽은 한발 양보할 수밖에 없었던 것도 사실입니다. 그러나 현대자동차는 친환경 자동차에 관한 모든 신기술을 집약해 올해 초 출시한 쏘나타 하이브리드를 시작으로 ‘친환경’을 넘어선 새로운 가치 하나를 더하고자 했습니다. 바로 ‘안정성’과 ‘고성능’입니다.

지난 2015년 3월 충주에 위치한 배터리 시험장과 남양연구소 안전성능시험장에서 개최된 Trust Hybrid Tech & Safety 시연회는 바로 이 하이브리드 자동차의 안정성과 성능을 직접 검증할 수 있는 자리였습니다. 자동차 블로거와 기자들이 함께한 자리에서 혹여 트렁크 하단부에 위치한 배터리가 후방 충돌 등 불의의 사고로 폭발하거나 연소하지 않을까 우려하는 목소리에 대해 쏘나타 하이브리드는 정확한 후방충돌 시연으로 그 안전성을 확인받았습니다. 또한 차량의 침수와 충돌 상황에 대한 모의 테스트에서도 누전이나 발화 및 폭발사고 없이 배터리의 안정성을 다시 한 번 입증했습니다.

“친환경”을 넘어선 주행 성능, ‘잘 달리는 하이브리드’의 비밀

쏘나타 하이브리드를 통해 입증된 ‘잘 달리는 하이브리드’의 첫 번째 비결은 바로 현대자동차가 독자 개발한 ‘병렬형 하드타입 하이브리드 시스템’입니다. 기존의 복합형 시스템과 달리 엔진과 직렬로 동력 성능이 구현되는 병렬형 시스템은 고속 연비에 절대적인 장점을 갖고 있습니다. 특히 이 시스템은 엔진과 모터의 동력 제어를 담당하는 엔진 클러치와 하이브리드 전용 6단 자동변속기를 적용해 간단한 구조와 적은 모터 용량으로도 효율을 극대화하여 달리는 재미를 완성했습니다.

직분사 하이브리드 전용 엔진

‘잘 달리는 하이브리드’가 가진 또 하나의 비결은 ‘직분사 하이브리드 전용 엔진’에 숨겨져 있습니다. 직분사 방식으로 엔진 효율을 높인 누우 2.0 하이브리드 전용 엔진을 탑재한 쏘나타 하이브리드는 4% 향상된 최고 출력 156마력과 5.5% 향상된 최대 토크 19.3kgm의 동력 성능을 확보했습니다. 여기에 전기모터의 8.6% 출력 향상과 최대 토크 20.9kgm의 성능으로 강력한 구동 능력을 완성시켜, 그동안 하이브리드 자동차의 최대 약점으로 꼽히던 초기 가속 문제를 상당 부분 해결했습니다.

하이브리드를 위한 6단 자동변속기

하이브리드/플러그인 하이브리드를 위한 현대자동차의 6단 자동변속기는, 일반 자동차에 적용되는 자동 변속기와는 다른 구조를 보입니다. 기존의 변속기가 엔진에서 발생되는 동력을 차량 구동에 알맞은 속도 비율로 바꾸어 전달한다면, 하이브리드/플러그인 하이브리드 전용 자동변속기는 알맞게 제작된 새로운 하우징에, 변속기와 모터를 함께 담아 기계적 움직임은 물론 손실되는 출력까지 최소화시킵니다. 전동식 오일퍼프(Electric Oil Pump, EOP)로 모터 회전수에 따라 필요한 오일의 양(유량)을 조절해 변속기 내부에 항상 최적의 유량을 제어합니다. 6단 자동변속기의 모터 일체형 구조는 그 무게도 130kg 정도로 가벼워, 연비를 향상시키는 데도 큰 역할을 합니다.