하이브리드 자동차에 대해서 알아보자
전기 자동차는 너무 비싸고 가솔린 차량은 연료 효율이 떨어져서 하이브리드 차량의 수요가 많아지고 있습니다. 전기모터와 내연기관을 같이 사용하기 때문에 효율이 좋을 것으로 생각하지만 주행 환경에 따라서 그렇지 않은 경우도 있다고 하는데요. 장점에 대해서는 다들 알고 계실 테니 오늘은 단점만 알아보도록 하겠습니다.
하이브리드 자동차란?
친환경 자동차 중에서 두가지 이상의 동력 구동계를 사용하는 자동차를 뜻합니다. 배터리와 전기모터만으로 구동되는 전기차와 다르게 기존 내연기관을 함께 갖추고 있고, 내연기관이 비 효율적으로 움직일때 전기 모터가 보충하는 원리입니다. 고속구간에서는 휘발유나 경유의 효율의 차이가 크지는 않지만 저속에는 연료의 폭발력이 달라 저속에서 효율이 안좋은 가솔린 차량에 전기모터를 달아서 쓰입니다.바이퓨얼(두가지 연료를 하나의 엔진으로 사용)도 하이브리드 시스템의 일종이지만 같은 분류로 보기는 어렵습니다.
구동 방식에 따른 분류
병렬 하이브리드
모터주행과 엔진주행을 동시에 사용할 수 있습니다. 엔진과 맞물려 있어 모터만으로 주행할 수 없는 소프트형 하이브리드와 모터만으로도 주행이 가능한 하드형 하이브리드로 나뉩니다. 최근에는 소프트형 하이브리드 차량의 생산이 주를 이루고 있습니다. 저속에서는 모터를 사용하고 일정 속도 이후에는 엔진을 사용하여 고속 주행 환경보다는 시내 주행에서 연비 효율의 차이가 크게 나타납니다. 가장 큰 단점으로는 주행 중에 충전기 불가능 하다는 것입니다. 도요타가 처음에 병력 하이브리드를 만들었다가 직병렬로 밀고 가는 이유이기도 합니다.
직렬 하이브리드
주로 대형 버스, 전차, 탱크, 디젤 기관차 등의 철도 차량 같이 크고 무거운 중장비에 사용되는 경우가 많습니다. 엔진은 발전기 역할만 하여 모터의 힘으로만 달리는 방식입니다. 배터리 용량만 충분하다면 엔진이 가동하지 않아서 소음이 적고 차급에 비해 가속 성능히 좋은 편입니다. 엔진과 바퀴가 직접 연결되지 않기 때문에 변속기가 없고 다른 하이브리드 방식에 비해 설계가 자유로운 편입니다. 배터리가 작아서 엔진이 효율구간에서만 작동되지 않았기 때문에 처음에는 연비 문제가 컸지만 최근에는 배터리 성능이 개선되어서 큰 용량의 배터리를 넣어서 연비를 개선하였습니다.
직병렬 하이브리드
병렬 처럼 직접 구동에 관여할 수도 있고, 직렬처럼 모터의 힘만으로도 구동할 수도 있습니다. 엔진이 구동에 영향을 주지 않아도 발전할 수 있도록 구동과 발전을 모두 할 수 있게 만들어졌습니다. 주행 중에 충전도 가능하고 시동모터로 시동을 걸 수 있습니다. 회생 제동시 돌아가 발전기 역할도 담당을 합니다. 기존 내연기관보다 기계적 구조가 간단하고 기본 구동 효율이 우수한 편입니다. 반면 구조적으로 기존 내연기관고 호환되는 부분이 적다는 단점이 있습니다. 별도의 파워트레인 설계가 필요해서 다양한 모델을 선보이기 어렵습니다. 다만 하이브리드 기술도 발전하고 마일드 하이브리드마 전기차가 등장하였고, 사용 조건 역시 복잡하여 최근에는 해당 기술 개발 회사들 위주로만 사용되고 있습니다.
마일드 하이브리드
모터는 보조만 하고 엔진동력을 기본으로 하는 방식 입니다. 기존 하이브리드와 다르게 모터만으로 구동이 불가능하고 유렵 배기가스 기준을 충족시키기 위해 적용되었습니다. 스탑 앤 고 기능은 내연기관 차량에도 적용된 기술이지만 ISG라는 모터가 발전기 역할을 겸해서 쉽게 시동을 켜주는 마일드 하이브리드에서 더욱 매끄럽게 작동하여 가장 대표적인 기능입니다. 설계 시 엔진의 최대 효율 구간을 유연하게 설정하여 연비를 개선시킬 수 있고, 발전기 역할을 겸해서 공조시설, 편의시설에 전기를 나눠 사용이 가능합니다. 기존 설계에서 간단하게 적용할 수 있어서 제조비가 적고 저회 전 토크가 강해서 이를 최대한 살리는 방식으로 발전 중입니다.
기존 자동차 제조사도 마일드 하이브리드의 점유율을 높이고 있고 내연기관을 단종하고 마일드 하이브리드와 플러그인 하이브리드만 출시하는 제조사도 있습니다.
단점
가격
전기차만큼은 아니지만 전기 모터가 들어가기 때문에 동일한 내연기관 트림과 비교해서 10~20% 정도 가격이 비쌉니다. 주행 환경이나 연비의 장점이 이 가격을 넘어설 만한 값어치가 있는지 신중하게 따져봐야 합니다. 시내주행만 하는 경우에는 충분히 주유비에서 차 가격 정도는 매울 수 있습니다.
주행환경의 영향이 크다
장점이기도 하지만 단점이기도 합니다. 시내 주행이 위주인 경우에는 장점이지만 차량의 무게에 배터리까지 추가되었기 때문에 차량의 무게가 더 나가기 때문에 오르막이 많은 도로에서는 상대적으로 엔진 출력이 낮기 때문에 성능이 덜어지는 경향도 있습니다. 또 겨울에는 전기 모터의 효율이 현저하게 떨어지기 때문에 효율이 낮아지기도 합니다. 최근에는 시스템 오류로 주행 중 시동이 꺼지는 경우도 있었습니다. 친환경적인 면에서는 100% 무공해 차량이 아니기 때문에 쉽게 말해 효율이 좋은 내연기관 자동차입니다. 선진국에서는 전기차와 동등한 수준의 친환경 차량으로 구분하지는 않습니다.
전기차의 모든 단점과 동일한 단점을 갖고 있다
용량이 적지만 전기 모터가 들어가는 건 전기 자동차와 동일하기 때문에 전기차의 모든 단점은 하이브리드 자동차의 단점이라고 볼 수 있습니다. 배터리의 화학적 불안정 함으로 화재의 위험도 있고 회생 제동으로 모터를 충전하기에 브레이크가 민감한 편입니다. 감전의 위험이 있어 정비시에도 안전을 기울여야 하고 일부 차량의 경우 모터의 크기 때문에 트렁크 공간이 줄어들기도 합니다.
장점도 단점도 많은 하이브리드 자동차에 대해서 알아봤습니다. 결론적으로 하이브리드 차량은 시내주행 위주의 주행 환경에서는 확실하게 효율이 좋습니다. 하지만 장거리 주행이 많은 경우에는 일반 내연기관 차량 대비 큰 매리트가 없는것도 사실 입니다. 본인의 주행 환경에 맞는 차를 잘 선택하시기 바랍니다.