최근 아반떼 하이브리드, 쏘나타 하이브리드 연비는 동급 타사 하이브리드와 비교하면 연비가 꽤 좋습니다.
이젠 현대기아자동차의 병렬형 하이브리드 기술은 물이 오른 것 같습니다. 토요타 하이브리드와의 비교글이 궁금하신 분들은 아래에서 확인해주세요.
2021.03.21 - [자동차] - 토요타 하이브리드(직병렬형) vs 현대차 하이브리드(병렬형) : 누가 낫냐고? 이젠 둘다 좋다
토요타 하이브리드(직병렬형) vs 현대차 하이브리드(병렬형) : 누가 낫냐고? 이젠 둘다 좋다
하이브리드 자동차 하면 가장 먼저 떠오르는게 토요타(Toyota) 일 것입니다. 2000년도 초기에 가솔린 차량은 연비가 잘나와야 대략 10km/L 초반대였는데에 반해, 토요타의 프리우스(Prius)라는 하이브
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현시점('21.3)에 판매중인 현대자동차 하이브리드 리스트 입니다. 기아자동차 하이브리드도 있지만 내용물은 같은 자동차들이라고 보면 되겠죠. 같은 현대자동차그룹 소속이니까 말이죠.
- 아반떼 하이브리드
- 쏘나타 하이브리드 (K5 하이브리드)
- 그랜저 하이브리드 (K7 하이브리드)
- 코나 하이브리드
- 투싼 하이브리드
- (쏘렌토 하이브리드)
현대자동차 하이브리드 차량중에서 차급에 비하면 연비가 높다고 생각되는 자동차가 있습니다. 무슨 차냐구요? 예전에 가솔린 대비 하이브리드인 차량중에 연비 향상도가 유난히 높은 차량이 있다고 글을 남긴적이 있었습니다. 바로 DN8 쏘나타 하이브리드 인데요, 요새 현대차가 왜 이렇게 연비가 좋아지는 걸까요?
1. 차급별 무게를 고려한 최적화된 고전압 배터리 용량 (전압 270V 리튬 이온 폴리머)
[고전압 배터리 용량 비교]
아반떼 하이브리드 : 1.32kWh (기존 1.56 예상)
쏘나타 하이브리드 : 1.46kWh (기존 1.62)
그랜저 하이브리드 : 1.76kWh 예상
투싼 하이브리드 : 1.38kWh (기존 1.56 예상)
코나 하이브리드 : 1.32kWh 예상 (기존 1.56 예상)
쏘렌토 하이브리드 : 1.49kWh 예상
약 270V정도 되는 고전압을 하이브리드 차량에서는 사용합니다. 그 정도의 전압은 되어야 1.5톤 가까이 되는 무게의 차량을 모터 출력으로만 주행할 수 있으니깐요. 참고로 가정집에서 에어컨, 냉장고, 겨울철 히터 등 다 돌리는 가정용 전압이 220V임을 감안하면 개개인의 차량에서 270V는 꽤 큰편임을 짐작할 수 있죠.
고전압 배터리의 용량은 제조사에서 디테일하게 발표하고 있지 않습니다. 구전동화처럼 물어물어 전해오는 정보를 모아놓은 자료입니다. 100% 신뢰도 있다고는 할 수 없지만, 현재까진 어느정도 맞는 수치가 아닐까 싶습니다. 차량 무게에 비하면 확실히 투싼/코나/쏘렌토 하이브리드의 고전압 배터리 용량은 아쉬운 수준입니다. SUV다 보니 차량 무게가 세단보다 더 나가기 때문이 용량의 제한을 좀 더 둔게 아닐까 싶긴 합니다.
반대로 생각해보면 세단은 차량 무게가 가벼우니 비슷한 배터리 용량을 싣더라도 효율은 더 극대화 될 수 있는거겠죠.
2. 차량용 12V 배터리(납산 배터리) 제거
자동차 12V 배터리를 들어본적 있으신가요? 직접 갈아보셨다면 아시겠지만, 성인 남자 혼자 들기에도 버거운 무게 입니다. 물론 17년 전이지만, 병무청 신검 1등급의 건강한 대한민국 평균 성인남자 정도는 된다고 자부합니다만, 한손으로 10M 정도 옮기다보면 어깨에 무리가 갑니다. 사이즈는 A4 용지 박스 하나 정도 되니까 가벼울 거라고 생각하지만 생각보다 나가는 무게 때문에 깜짝 놀라곤 하죠.
그 무게는 약 15KG 정도 합니다. 납산 배터리라는 이름에서 알 수 있듯이, 전해질 용액이 납 성분이기 때문에 비중이 높아 꽤 무겁습니다.
이 12V 차량용 납산배터리가 최근 현대 하이브리드에는 없어졌습니다. 고전압배터리에 통합시키고 있습니다. 그럼 어떻게 시동걸고 스마트키 안테나를 켜놓고, 시동을 끈 상태에서도 전동시트를 움직일 수 있냐구요?
바로 위에서 잠깐 언급했듯, 고전압 배터리의 일부를 쓰기 때문입니다. 운전석 근처에 '12V BATT RESET' 버튼이 보이면 고전압 배터리 통합형 입니다.
- 아반떼 하이브리드 : 납산 배터리 없음
- 쏘나타 하이브리드 : 납산 배터리 없음
- 그랜저 하이브리드 : 납산 배터리 있음
- 투싼 하이브리드 : 납산 배터리 없음
- 코나 하이브리드 : 납산 배터리 없음
- 쏘렌토 하이브리드 : 납산 배터리 있음
이 때문인지, 2.0 자연흡기 쏘나타보다 하이브리드가 겨우 90kg 무거운 수준입니다. 보통 하이브리드 배터리와 모터 및 기타 부속부품들로 인해 150kg은 족히 무거웠는데, 그랬던 과거의 하이브리드와 비교하면 많이 차이가 줄어들었죠. 이 무게 절감에도 큰 영향을 주었을 겁니다.
3. 3세대 플랫폼
고전압 배터리 무게가 못해도 40kg 이상은 될 겁니다. 이 배터리를 기존에는 트렁크에 있던 것을 2열 시트 하단으로 옮겼죠. 그렇게 되면서 무게 중심이 뒤쪽에서 중앙, 그리고 더 밑으로 이동한 효과를 본 것이죠. 무게 중심 5:5 비율을 중요시하는 스포티한 주행감의 BMW가 그렇듯이, 주행감과 안정감, 더불어 연비까지 무게중심이 정말 중요한 거죠.
그리고 더 가벼워진 효과도 있겠죠.
후드와 차고가 낮아져서 공기저항도 적어졌습니다. 시트 포지션도 낮아져 좀 더 안정감 있는 승차감과 주행감을 보여주구요. 플랫폼의 변화가 기존 샤시, 차체 부품들로는 도저히 커버가 안되는 수준을 한방에 바꿀 수 있게 되어준 것이죠. 뼈대 자체가 좀 더 진화했다고 할까요?
4. 하이브리드 전용 엔진 (예. 쏘나타하이브리드 직분사형 누우 2.0)
하이브리드 전용 엔진을 개발하고 사용하고 있죠. 저속에서는 모터가 개입하기 때문에 상대적으로 저rpm에서 출력이 높을 필요가 없죠. 그래서 고속에서 효율적인 맵핑을 할 수 있습니다. 일반 동일 배기량의 같은 타입의 엔진보다 더 고연비쪽으로 초점을 맞추어 개발 했을 겁니다. (린번 타입). 거기에 누우 엔진은 다른 엔진에 비해 롱 스트로크이기 때문에 고속에서 연비가 더 잘 나옵니다. 롱스트로크의 단점은 진동이 심하는 것이지만, 실제로 하이브리드 차량을 주행해보면 ev모드에서 엔진이 켜지고 개입되는 순간에도 이질감이 거의 느껴지지 않기때문에, 스트로크 길이 차이가 느껴질 정도는 아니라고 볼 수 있을 것 같습니다.
5. 하이브리드 전용 6단 자동변속기
현대의 병렬형 하이브리드의 특징이 바로 엔진과 변속기 사이에 모터가 있다는 것이라고 말씀드렸습니다. 현대 트랜시스라는 변속기 회사에서 만들고있는 하이브리드 전용 6단 변속기가 꽤 괜찮은 기술력이라고 생각됩니다. 모터 일체형이라 기존 6단 변속기와는 약간 차이가 있습니다. 토크 컨버터가 없는 것이 특징이죠. 모터로 토크 컨버터 역할을 대신해서 구조도 간단하고 무게도 가볍습니다.
6. 배터리 용량, 전기모터 출력/토크, 중형차 공간, 무게의 조화로운 밸런스
결국엔 고전압배터리 용량, 엔진, 변속기 등의 조화로운 밸런스가 완성도를 높인다고 생각합니다만, 아반떼, 쏘나타, 그랜저 등은 이미 여러 세대를 거듭한 하이브리드를 통해서 점차 발전했다고 봅니다. 그리고 하이브리드 전용 엔진과 변속기를 직접 독자적으로 설계하고 개발하는 자동차 회사가 세계적으로도 몇 군데 안되기 때문에 가능한 조화이겠죠.
최근에는 1.6T 엔진, 6단 DCT도 하이브리드에 엮으면서 정말 다양한 조합을 보여 최적의 결과물을 찾아내고 있습니다.
7. 실도로 연비 개선 기술 (Off-cycle 기술)
LED 램프, 고효율 알터네이터, 파워트레인 예열 시간 단축, 에어컨 시스템 효율 개선 및 부하 저감 등이 있습니다.
결국 단순 12V 배터리뿐이라도 전기를 충전하기 위해서는 엔진에서 동력을 가지고 옵니다. 그렇게 충전한 배터리를 헤드램프와 같은 각종 램프류에서 소모를 하고, 엉덩이를 따뜻하게 해주는 온열시트, 라디오 등에서 소모하고 있습니다. 택시 운전사 분들이 잘 아시죠. 정차중에 헤드램프를 끄는 것이 반대편 차선의 신호대기중 차량에게 눈부심을 덜어주기 위한 것도 있지만, 사실은 조금이라도 전기를 아껴 연비를 향상시키기 위한 행동이라는 것을요.
비슷한 이유로 운전자 한 명일 때는 운전석에만 에어컨 바람을 내뿜어 팬 동력마저 절감하는 기술들을 생각해내고 상용화 시키고 있습니다. 아마도 이것들 말고도 훨씬 많을 것입니다.
8. 회생제동 장치
실제로 있었던 일인데요, 약 3년간 5만km를 뛴 하이브리드 차량이었습니다. 타이어 위치 교환 및 교체 등 점검하러 가서, 브레이크 패드도 한번 살펴보았습니다. 그런데 돌아오는 답변은 채 5%도 닳지 않았다는 내용이었습니다. 회생제동장치가 열일해서 브레이크 역할을 다 해버린거죠.
실제로 계기판에서 좌측 파란색 영역이 Charging 이라고 되어있습니다. 브레이크를 밟으면 휠이 돌아가는 힘을 이용해 발전기를 돌리게 되고, 그 돌릴 때 들어가는 힘이 브레이크 역할을 하는 겁니다.
9. 공력계수 (쿠페형 디자인, AAF, Wheel Air Curatin, 스포일러 등)
3세대 플랫폼의 특징이기도 하고, 쿠페형 디자인이 대세이기도 하지만, 여러 부품에서 공력계수, 항력계수를 좋게 만들기위한 노력이 곳곳에 보입니다. 특히 라디에이터그릴 뒤에는 지능형 공기 제어장치가 있습니다. 예전에도 한번 언급하긴 했었는데요, 바로 AAF(Active Air Flap) 입니다.
위 이미지처럼 범퍼 앞 라디에이터 쪽으로 공기가 유입이 되죠. 콘덴서를 식혀주기 위해 주행풍을 정면으로 받으며 공기를 유입하는데, 우측 사진처럼 DN8 쏘나타 하이브리드에는 검정색 막음판 같은게(플랩) 달려있습니다. 저게 쿨링이 필요 없어지면 90도 회전하여 콘덴서로 유입되는 공기를 차단시켜 공력을 좋게 만드는 것이죠.
공력을 좋게 만드는 항목들은 그것 말고도 많이 있습니다.
좌측 사진처럼 휠 에어커튼이라는 장치가 붙어 있구요, 우측 사진처럼 스포일러가 달려 있습니다. 좌측 Wheel Air Curtain은 말 그대로, 휠 디자인으로 인한 주행중 불안정한 공기의 흐름을 일정하게 만들어주는, 일종의 공기 막음막, 에어커튼의 역할을 하는 것입니다. 우측의 스포일러도 차량 끝단에서 불안정하게 와류를 만들어 저항을 만드는 공기흐름을 해소하기 위해 끝단 형상을 말아 올린 것입니다. 이로인해 와류가 어느정도 해소되면서 좀 더 자연스러운 공기흐름을 보이죠.
이러한 여러가지 조그마한 요소들이 모이고 모여서 지금의 최첨단 하이브리드 차량의 고연비가 현실화 된 것입니다.
현시대의 과학과 기술의 발전은 대부분의 사람들의 상식으로는 설명을 듣지 않고서는 이해가 되지 않는 현상들로 채워져 있습니다. 자동차도 점차 하이테크 영역으로 발전하면서 과학기술의 집약체가 되고 있는 것이죠. 한때는 고출력의 로켓같은 성능 위주였다면, 이제는 점차 자연친화적이고 지속발전가능한 eco 위주로 기술발전에 박차를 가하고 있는 것이죠.
앞으로도 무궁무진한 방법으로 더욱 발전하겠지요. 유럽, 미국 등 환경협약에 따라 이산화탄소 배출량 특정이상이 되면 차량을 판매할 수도 없다는 법안이 생기고 있으니깐요. 차를 팔아먹기 위해서는 모든 기업들이 힘을 합쳐 더 연비가 좋은 차량을 만들기위해 기술발전을 시킬 것입니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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