하이브리드도 종류에 따라 다르다?

하이브리드 자동차가 인기다. 특히 쏘나타 하이브리드 판매량이 두각을 보인다. 2015년 LF 쏘나타의 판매량은 10만960대. 이중 하이브리드 모델이 1만1737대가 팔렸다. LF 쏘나타 10대중 1대는 하이브리드 모델이 판매된 것이다. 이에 현대차는 친환경 전용 모델인 아이오닉을 출시해 2017년에는 전세계 7만 7천대 이상 판매하겠다는 계획을 발표하기도 했다.

토요타의 경우는 디젤이 강세인 유럽 본토에서 5년 연속으로 판매량이 증가하고 있기도 하다. 현재 토요타 유럽법인의 전체 판매의 24%는 하이브리드가 판매되고 있다. 서유럽 지역의 경우 렉서스 하이브리드의 인기는 독보적으로, 그 비중이 무려 96%에 이른다.

이제 하이브리드는 우리에게 전혀 낯설지 않은 자동차로 인식되고 있다. 종류도 다양해졌기 때문에 고르는 즐거움도 있다. 하지만 저마다 각기 다른 방식의 하이브리드를 내세워 소비자들이 혼란을 겪는 경우도 종종 발생한다.

하이브리드는 크게 풀(Full) 하이브리드와 마일드(Mild) 하이브리드로 구분할 수 있다. 풀 하이브리드는 엔진과 전기모터가 완전히 독립적으로 구동된다. 엔진만 사용하거나 전기모터만으로 주행할 수 있으며, 둘이 함께 동력을 발생시킬 수도 있다. 엔진의 부담이 적기 때문에 30~50%의 연료 소비를 감소시킬 수 있다. 현재 출시되는 대부분의 하이브리드가 이러한 범주에 속한다.

마일드 하이브리드는 전기모터가 엔진을 보조하지만 전기모터 스스로 차량을 움직이게 할 수는 없는 방식이다. 상대적으로 구조가 간단해 가격 경쟁력이 높다는 장점이 있다. 하지만 풀 하이브리드에 비해 연료절감 효과가 크지 않아 시장에서 인기를 끌지는 못했다.

현재는 48볼트 전원구조와 전기모터 성능의 향상으로 미래 하이브리드 시장에 중심적인 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 특히 48볼트 시스템을 갖추게 되면 전기모터 자체가 시동모터와 동력모터의 역할을 동시에 수행하기 때문에 구조 개선을 통한 효율 개선이 크게 이뤄지게 된다.

풀 하이브리드는 구조에 따라 직렬, 병렬, 직병렬 방식으로 다시 한번 구분된다.

직렬 하이브리드는 엔진이 전기를 발생시키는 발전기로써 역할만 수행한다. 여기서 발생한 전기는 모터를 구동하거나 배터리를 충전하는데 사용된다. 동력 전달 구조가 일자로 나열됐기 때문에 직렬 하이브리드라고 불린다.

대표적인 모델은 쉐보레 볼트(Volt)다. 한국지엠이 올해 출시하겠다고 발표해 주목 받은 볼트는 현재 2세대로 내외관이 완전히 변경됐다. 발전기 역할을 담당하는 엔진은 기존 1.4리터의 배기량을 갖고 101마력을 발휘한다. 전기모터는 2개를 사용한다. 각각 149마력과 60마력을 발휘해 정지상태에서 60마일(약 96km/h)까지 8.4초에 도달하는 성능을 갖췄다. LG 화학과 공동 개발한 배터리는 한번 충전으로 80km 이상 주행할 수도 있다. 상황에 따라 전기차의 성격을 갖는 것이다.

병렬 하이브리드는 엔진과 전기모터가 모두 바퀴를 구동시킬 수 있는 방식이다. 쏘나타 하이브리드, K5 하이브리드, Q50 S 하이브리드, MKZ 하이브리드 등 현재 판매되는 대부분의 하이브리드 차량에 사용되고 있다.

제조사에 따라 세부적인 구조는 다르지만 대부분 엔진과 변속기 사이에 전기모터를 위치시키는 방식이 사용되고 있다. 중간에 위치한 모터가 엔진이 작동하면 힘을 더해주고, 엔진이 멈춰도 스스로 동력을 전달할 수 있는 구조다. 비교적 간단한 구조를 가지며 효율을 높일 수 있는 장점이 있지만 모터가 작동할 때 배터리를 충전시킬 수는 없는 한계도 존재한다.

직병렬 하이브리드는 이름 그대로 직렬과 병렬 방식의 장점만 모은 방식이다. 엔진과 2개의 모터가 각각 독립적으로 동력을 발생시킨다는 점은 병렬 방식과 동일하다. 하지만 필요시 엔진이 발전기로 활용되 배터리를 충전시킴과 동시에 바퀴까지 구동시킬 수 있다는 점이 특징이다. 가장 대표적인 모델이 토요타 프리우스다.

4세대로 변화를 앞두고 있는 프리우스는 일본기준 복합연비가 무려 40km/L에 이른다. 엔진은 98마력을, 전기모터는 72마력을 발휘한다. 하이브리드 시스템 자체의 효울만 10% 이상 증가했다. 여기에 새로운 디자인을 통해 공기 저항을 감소시켰으며, 고장력 강판의 확대 적용으로 한층 탄탄하고 가벼운 차체 구조를 갖는다.

플러그-인 하이브리드는 풀 하이브리드의 또 다른 종류다. 대용량 배터리를 탑재하고 전원선을 연결해 충전 시킬 수 있어 하이브리드와 전기차 사이의 성격을 갖는다. 그만큼 전기모터만으로 주행할 수 있는 거리도 하이브리드에 비해 길다. 전기차의 가장 큰 단점이었던 충전 인프라 문제에서도 자유롭다. 하지만 하이브리드보다 높은 가격을 가지며, 전기차와 달리 정부에서 전용 충전기를 지급해주지도 않아 소비자 부담이 높아진다는 한계도 갖는다.

현재 국내시장에 출시된 플러그-인 하이브리드는 현대 쏘나타 PHEV와 BMW i8, 포르셰 카이엔 S E 하이브리드, 파나메라 S E 하이브리드가 있다. 한정 판매 슈퍼카인 포르셰 918스파이더 역시 이 범주에 속한다.

차량 종류에서 알 수 있듯, 하이브리드라고 무조건 효율만 추구하는 것은 아니다. 현대 아이오닉과 토요타 프리우스의 경우 하이브리드만의 높은 연비를 갖추는데 집중했다. 반면 인피니티 Q50 S 하이브리드와 BMW i8, 포르셰 918 스파이더와 같은 경우는 하이브리드 시스템을 통해 한층 높은 성능을 발휘하는데 초점이 맞춰졌다. 높은 연비까지 덤으로 얻을 수 있는 혜택인 것이다.