하이브리드 그 이상의 전동화 경험 - 현대의 차세대 하이브리드 시스템 공개!

 

단순히 연비만을 위한 하이브리드가 아니다

현대자동차가 세계 최고 수준의 차세대 하이브리드 시스템을 공개했다. 전동화에 집중하는 전환기에 웬 하이브리드인가 싶을 수 있겠지만, 하이브리드는 전동화에 있어서 핵심적인 역할을 수행하고 있으며, 우수한 상품성을 갖춘 차량을 다양한 고객에게 제공해 시장 주도권을 강화한다는 계획에 딱 맞는 기술이라는 것을 강조하고 있다.

 

 

현대자동차는 ‘동력과 효율의 완벽한 조화, 하이브리드 그 이상의 전동화 경험(Well Balanced High Tech & Expanded xEV Experience)’ 이라는 컨셉트 아래 차세대 하이브리드 시스템을 개발했다고 한다.

 

다양한 라인업이 가능!

현대차의 차세대 하이브리드 시스템은 두개의 모터가 내장된 신규 변속기를 통해 다양한 엔진 라인업이 가능하다. 그리고, 전동화 특화 기술을 적용해 주행 성능 및 승차감 개선과 차량 내 경험을 강화하는 특징을 갖추고 있다. 새로운 하이브리드 시스템의 변속기는 구동 및 회생 제동을 담당하는 구동 모터(P2) 외에 시동과 발전, 구동력 보조 기능을 수행하는 신규 모터(P1) 을 내장해 동력 성능과 연비를  향상시키는 한편, 부드러운 변속감과 소음 및 진동 저감 효과까지 보여준다고 한다.

참고로, 구동 모터(P2) 는 엔진과 변속기 사이에 위치하며, 시동 모터는 기존 하이브리드 시스템에서처럼 엔진의 알터네이터 위치에 탑재되며, P0 모터로 불리고, 엔진과 변속기 사이에 탑재되면 P1 모터로 불린다.

 

현대차그룹의 차세대 하이브리드  시스템 변속기는 100마력 초반에서부터 300마력 중반까지 커버할 수 있어 소형차급 및 대형 차급까지 폭 넓게 운영이 가능하다. 지금껏 하이브리드 모델이 없던 제네시스에도 어울릴 수 있는 출력이기에 신 모델을 기대해 볼 수 있을 것 같다.

 

또한, 오랜 하이브리드 개발 경험과 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 개발로 축적된 모터 및 배터리 제어 기술을 통해 주행 성능과 승차감 개선이 가능해졌으며, 무엇보다 기존 하이브리드에는 없던 ‘V2L(Vehicle to Load)’ 가 가능해져 다양한 편의 기능을 활용할 수 있게 되었다.

 

물론, 전기차 만큼의 V2L 은 아니지만, 기존 ‘유틸리티 모드’ 를 ‘스테이 모드’ 로 바꿔 부르며, 고전압 배터리를 활용해 주행 전/후 정차된 차량 안에서 고객이 엔진 시동 없이 공조 및 멀티미디어를 포함한 편의기능을 사용할 수 있게 만들었다. 배터리 충전량 70~80% 상태에서 최대 1시간까지 사용할 수 있으며,  최대 출력 3.6kW 를 지원해 차박 및 캠핑 등에서 다양한 전동화 경험이 가능하다. 스테이 모드에서는 배터리 용량의 최대 50% 까지 사용할 수 있다고 한다.

 

새로운 하이브리드는 뭐가 다른가?

현대차 그룹의 새로운 하이브리드는 변속기에 구동 및 회생 제동을 담당하는 구동 모터(P2) 외에도 시동 및 발전과 구동력 보조 기능을 수행하는 시동모터(P1) 을 추가해 ‘P1 + P2 병렬형 구조’ 를 완성했다. P1 모터는 엔진과 직접 체결되어 기존 하이브리드 시스템이 벨트로 연결된 것과 달리 마찰 손실이 없어 에너지 전달 효율이 높아졌으며, 주행 상황에 따라 P2 모터와 함께 차량 구동력을 보조해 연비는 물론, 동력 성능까지 개선시킨다.

 

 

그리고, 허용 토크를 기존 37.4kg.m 에서 25% 상향된 46.9kg.m 까지 높여 고배기량 터보 엔진에 적합해 연비 좋은 차량을 만드는 것 뿐 아니라, 재미있게 즐길 수 있는 고출력 차량에까지 대응 가능하다는 점이 큰 특징이다.

 

 

또한, 모터의 냉각 구조 및 냉각 유량을 개선했고, 댕퍼와 전동식 오일 펌프 등 주요 부품의 배치와 크기 등을 최적화해 변속기 크기를 줄여 다양한 차량에 적용 가능하다.

 

이 외에도 엔진 자체를 개선했는데, 과팽창 사이클을 적요해 혼합기 압축 시 소모되는 동력을 줄이고 연소 후 발생되는 에너지를 최대화해 성능과 효율을 높였다.

그래서 얼마나 좋아졌나?

기존 2.5 터보 가솔린 모델과 비교해 연비 45%, 최고 출력 19% 가 높아졌으며, 변속감은 물론, 정숙성까지 좋아졌다고 한다. 대형 SUV 에 탑재되는 가솔린 2.5 터보 하이브리드는 최고 연비 14.1km/L, 시스템 최고 출력 334마력, 최대 토크 46.9kg.m 으로 크게 좋아졌고, 가솔린 1.6 터보는 중형 SUV 기준으로 연비 4.3%, 변속기 허용 토크가 37.4kg.m 에서 38.8kg.m 으로 우수한 가속 응답성과 효율을 보여준다고 한다.

 

또한, P1 모터를 통해 부드러운 변속감과 엔진 클러치 제어를 개선해 전기 모터만 작동되는 EV 모드로 주행 시 엔진 개입의 이질감을 줄여 승차감까지 높였다고 한다.

단순히 연비와 출력만 좋아진게 아니다!

현대차 그룹은 전동화 특화 기술을 통해 상품 경쟁력을 높였다고 한다. 그 기술은 e-AWD, e-VMC 2.0 등이다. e-AWD 는 전자식 사륜구동 시스템으로 전륜 기반 하이브리드 차량의 후륜 구동축에 구동 모터(P4) 를 추가해 주행성능은 물론, 가속 응답성을 높였다. 그리고, e-VMC 는 e-aWD 기반의 하이브리드 차량에 적용되는 기술로, 전/후륜 구동 모터의 독립적인 토크 제어를 통해 주행 안정성 및 승차감을 높여준다.

 

 

기존의 e핸들링과 e-라이드를 업그레이드 했는데, e-핸들링 2.0은 차량 선회시 각 모터를 반대 방향으로 제어해 무게중심을 낮춰 롤을 억제하는 기능으로, 2.0 버전에서는 응답성을 높였다. e-라이드 2.0은 과속방지턱 통과시 상하 움직임을 모터 토크를 제어해 무게중심을 변화시켜 피치 및 바운스 모션을 제어하는 기술로, 승차감을 극대화한다.

 

 

이 새로워진 하이브리드 시스템을 통해 다양한 라인업의 커버가 가능해 기존 3종에서 5종의 하이브리드를 선보일 수 있고, 이달 양산을 시작한 현대차 팰리세이드 하이브리드에 최초 탑재된 이후부터 순차적인 적용이 된다고 한다. 특히, 2026년에는 후륜구동용 2.5 터보 하이브리드를 선보이고 제네시스 등 주요 모델에도 적용해 럭셔리 라인업에도 차세대 하이브리드 시스템을 확대 적용할 계획이라고 한다.

 

QnA

Q. 전동화로의 전환기에서 하이브리드에 집중하는 배경은 무엇인가?

A. 전동화 전환의 목표는 여전하다. 다만, 현대차 그룹은 다양한 변화에 대응할 수 있기 위해 준비하는 것이며, 전기차의 영역을 하이브리드가 침범하는 것이 아니라, 하이브리드의 영역을 넓혀가는 것이다. 또한, 더 많은 소비자들이 친환경차의 혜택을 누릴 수 있도록 하는 것과 탄소중립을 위해서도 하이브리드는 필요하다.

 

Q. 기존 하이브리드와 비교해보면 엔진 클러치의 위치가 바뀌었는데, 클러치가 모터 사이에 들어가게 되면 문제점은 없는가? 다른 장점이 있는가?

A. 엔진과 P2 모터 사이에 클러치가 있는 것이 아니라, P1 모터가 직결되는 시스템으로 바뀌었다. 그래서 시스템 구조는 같지만, 기존 하이브리드와 비교해 엔진 시동 및 엔진 오프 등 즉각적인 반응이 가능하다. 특히, P1 모터가 엔진과 직결되어 동력  손실을 줄일 수 있다. 그리고, 작은 공간에 댐핑까지 넣었다는 점이 핵심적 기수리다.

 

Q..e-라이드 2.0 은 프리뷰 ECS 와 비교해 어느 정도의 성능인가?

A. 프리뷰 ECS 와 비교해 e-라이드 2.0 은 구동모터를 통해 승차감을 개선시키는 것으로, 시간지연에 따른 승차감의 차이가 존재한다. 예를 들어, 방지턱을 만날 때, 프리뷰 ECS 가 없다면 방지턱을 만난 후 제어가 들어가는 것의 차이다. 두 시스템을 합친다면 더욱 훌륭한 승차감을 만들 수 있다.

 

Q. 하이브리드에도 V2L 기능이 들어간 것은 반갑지만, 용량이 작아 아쉽다. 더 크게 할 수 없나?

A. 하이브리드는 충전을 하는 차량이 아니라, 주유를 통해 가는 차량이다. 하이브리드에서는 열 에너지의 효율을 최대로 높이고, 최대 효율로 동력을 전달해야 하며, 에너지 회수까지 고려해야 한다. 그래서 지금 용량의 배터리가 하이브리드에서는 최적의 배터리 용량이라고 할 수 있다.

 

Q. 타 브랜드처럼 EREV 등을 통해 일반적 하이브리드와 전동화 사이의 경계를 허물 수 없을까? 특히, 모터구동에 더 집중하면 안될까?

A. 현대차도 많은 고민을 하고 있다. EV 의 영역과 기계식 파워트레인의 영역을 조합해 최고의 시너지를 만들 수 있도록 고민하고 있다. 특히, 현대는 내연기관 차량에서부터 전기차까지 풀 파워트레인 라인업을 갖고 있고, 이 시스템을 통해 메인 볼륨 모델까지 커버해야 하기 때문에 지금의 하이브리드 시스템이 가장 효율적이라고 보고 있다. 물론, 다양한 기술들이 준비되어 있으며, 시장 상황에 맞춰 나갈 예정이다.

 

<추가사진>