독일이 디젤엔진을, 일본이 하이브리드카를 만드는데 총력을 기울이는 동안 국내 대표 완성차 현대·기아차 역시 하이브리드카에 대한 투자를 아끼지 않고 있다. 타깃은 하이브리드 부문에서 가장 앞서 있는 토요타다. 현대차 하이브리드카의 역사와 현황을 살펴봤다.
● 현대·기아차 친환경 자동차의 역사=현대·기아차는 1990년도 초부터 환경친화 차세대 자동차 개발에 주력해 왔다. 쏘나타와 엑셀 전기차 등의 개발을 통해 전기 동력 장치 및 차량 에너지 관리 기술을 축적했고, 이를 기반으로 하이브리드카 및 전기차 개발에 박차를 가하고 있다.
현대·기아차는 1995년 제1회 서울모터쇼를 통해 최초의 하이브리드 전기차 FGV-1(컨셉카)을 선보였다. 이후 1999년에는 FGV-2, 아반떼 하이브리드 전기차를 2000년에는 무단변속기를 적용한 병렬형 하이브리드 승용차인 베르나 하이브리드 전기차를 개발하며 연구개발 수준을 향상시켜왔다. 2009년 7월 아반떼 및 포르테 LPI 하이브리드카를 출시하면서 국내 시장에서 본격적인 친환경차 시대를 열었다.
● 아반떼 기반 부품 국산화, K7으로 하이브리드 라인업 완성=현대·기아차는 아반떼 LPi 하이브리드와 포르테 하이브리드 LPi를 통해 전기모터, 인버터, 컨버터, 배터리 등 4가지 핵심 전기동력 부품의 독자개발 및 국산화에 성공했다. 이를 통해 아반떼 LPi 하이브리드를 출시했다. LPi 엔진 출력 114마력, 전기모터 출력 20마력의 성능을 내며, 구 연비 기준 17.8km/L라는 연비를 이뤄냈다. 나아가 2012년 5월 쏘나타 하이브리드와 K5 하이브리드를 각각 선보였다.
쏘나타와 K5에 적용된 하이브리드 시스템은 순수 전기차 모드만으로 주행이 가능한 ‘하드타입 하이브리드 시스템’이다. 이 기술을 갖춘 자동차 업체는 토요타와 GM 정도다. 2013년 12월에는 그랜저, K7 하이브리드 등 준대형 하이브리드 차량을 국내 최초로 선보였다. 대형급 차종의 편안한 승차감과 다양한 편의 및 안전사양에 소형차급 이상의 우수한 연비(복합연비 기준 16.0km/L)를 달성해 국내 친환경차 시장에 새로운 바람을 불러일으켰다.
특히 쏘나타 하이브리드에 이어 그랜저 하이브리드에 적용된 병렬형 시스템은 엔진과 모터의 동력 단속을 담당하는 엔진 클러치와 하이브리드 전용 6단 자동변속기를 적용해 보다 간단한 구조와 적은 모터 용량으로 구동 효율을 극대화 했다. 이와 함께 그랜저 하이브리드에는 현대차가 순수 독자기술을 통해 하이브리드 전용으로 개발한 세타∥ 2.4 MPI 하이브리드 엔진을 적용해 최고출력 159마력(ps), 최대토크 21.0kg·m의 뛰어난 동력 성능까지 확보했다.
하이브리드카 기술력의 진보를 이룬 현대차는 국내는 물론 해외 시장 공략에도 박차를 가하고 있다. 5월 에콰도르에서 쏘나타 하이브리드를 출시하고 중남미 친환경차 시장에 본격 진출했다. 올해 중남미 지역서 총 150대의 쏘나타 하이브리드를 판매하고 시장상황에 따라 신형 쏘나타 하이브리드 투입 및 하이브리드 라인업 확대를 통해 하이브리드 시장 점유율을 확대해 나갈 예정이다.
■ 하이브리드카의 작동 원리 장점
전기모터+엔진=파워·효율성↑
배터리 충전은 회생제동 시스템
하이브리드카는 가솔린 또는 디젤엔진에 전기모터를 조합한 시스템으로 구동된다. 최대 장점은 자동차가 구동되는 전 과정에서 연료 사용량이 많은 시점에 배터리의 파워를 사용해 연료 효율성을 높인다는 점이다. 엔진이 정지한 상태에서는 배터리 파워로 시동을 걸고, 저속 주행을 하거나 가속할 때는 전기모터가 엔진의 힘을 지원해 높은 토크로 강력한 성능을 내도록 돕는다.
일반적인 주행에서는 엔진과 모터가 적절하게 동력을 배분할 수 있도록 컨트롤한다. 배터리 충전은 제동에너지와 감속에너지를 전기로 전환시켜 충전하는 회생제동(regenerative b장점 덕분에 2010년대 초반까지만 해도 전기차 또는 수소연료 전지차 시대로 접어드는 과도기의 틈새모델로 치부됐던 하이브리드카는 최근 몇 년 사이 주류로 성장했다.
<공동취재: 스포츠동아 원성열 기자, 오토헤럴드 김흥식 기자, 지피코리아 김기홍 기자>