최근 자동차 시장에서 하이브리드차(HEV)를 찾는 사람이 늘고 있다. 인기 차종은 출고까지 1년 이상 기다려야 한다. 하이브리드차는 내연기관차보다 비싸지만, 연료 효율이 높다. 전기차와 비교하면 상대적으로 저렴하고 충전에서 자유로운 게 장점이다.

하이브리드차는 엔진과 전기모터 등 두 개의 동력계를 사용한다. 작동 방식이나 전기모터의 개입 정도에 따라 크게 풀(full), 마일드(mild), 플러그인(plug-in)으로 분류된다.

기아 쏘렌토. 현대차그룹이 개발한 1.6 터보 하이브리드 시스템을 얹었다. /기아 제공

흔히 알려진 하이브리드차는 풀 하이브리드(HEV)로 불린다. 전기모터가 엔진을 보조하는 구조인데, 직렬형·병렬형·직병렬형으로 나뉜다. 직렬형은 엔진에 종속된 전기모터가 힘을 제한적으로 보탠다. 병렬형은 엔진과 전기모터가 각각 동력을 만들어 독립적으로 작동한다.

두 특징을 다 가진 직병렬형 하이브리드는 도요타가 세계 최초로 양산해 프리우스, 캠리, RAV4, 렉서스 ES, LS, RX 등에 적용했다.

렉서스 ES300h. 도요타의 직병렬형 풀 하이브리드 시스템이 적용돼 있다. /한국토요타자동차 제공

현대차·기아는 직병렬형 하이브리드 특허를 피하기 위해 2011년 병렬형 하이브리드 시스템을 개발해 쏘나타와 K5에 적용했다. 현재는 현대차 아반떼, 쏘나타, 싼타페, 기아 스포티지, 쏘렌토, 카니발 등으로 적용 범위를 넓혔다.

HEV는 전기모터의 동력 보조가 적극적이다. 덕분에 단독 내연기관차보다 연료를 적게 쓰고, 배출가스도 적다. 엔진이 작아도 전기가 충분히 동력을 보조해 성능이 좋은 편이다.

그래픽=정서희

마일드 하이브리드차(MHEV)는 전기 동력의 개입 정도가 낮다. 이 때문에 내연기관의 발전형으로 인식되기도 한다. 유럽의 높은 환경 규제를 피하기 위해 개발됐으며 BMW 1시리즈에 처음 적용됐다.

전기모터의 크기가 작고 역할도 제한돼 내연기관차 대비 효율 향상 정도는 최대 15%에 불과하다. 다만 시스템이 저렴하고 설계가 비교적 간편해 기존 엔진에 쉽게 부착할 수 있다.

벤츠 E클래스. 내연기관 모델은 모두 마일드 하이브리드 시스템을 장착하고 있다. /벤츠 제공

올해 1분기 국내 수입차 시장에서 하이브리드 판매 비중은 50%를 넘었는데, 대부분이 MHEV다. 수입차 중 가장 많이 팔리는 벤츠 E클래스, BMW 5시리즈 등이 마일드 하이브리드를 적용하고 있다.

2015년부터 마일드 하이브리드 시스템은 기존의 12V(볼트) 모터에서 발전한 48V 고전압 모터를 적용한다. 12V 시스템보다 작은 전기모터로 기존과 동등한 성능을 낸다.

플러그인 하이브리드차(PHEV)는 전기동력 비중을 크게 높인 차다. 외부 전기 충전 동력계와 기름으로 달리는 구동계가 혼재돼 있다. 전기 충전구와 주유구도 동시에 갖고 있다.

레인지로버 PHEV. /JLR코리아 제공

배터리 용량이 일반 하이브리드보다 커 전기만으로 수십㎞를 달릴 수 있다. 배터리 전력을 모두 사용하면 엔진으로 달리고 엔진이 돌아가는 힘으로 배터리를 충전한다.

PHEV는 내연기관과 전기차의 중간 성격인데, 전기차와 달리 보조금이 없어 찻값이 비싼 편이다. 이 때문에 현대차와 기아는 PHEV를 개발하고도 국내에서 판매하지 않는다. PHEV의 한 갈래로 주행거리연장전기차(REEV)도 있다. REEV는 엔진이 전기모터를 움직이고 배터리를 채우는 용도로만 사용된다.

한국GM이 2017년 국내에서 판매한 쉐보레 볼트(Volt)가 REEV다. 당시 한국GM 측은 엔진이 동력에 영향을 직접 미치지 않는다는 이유로 전기차와 같은 혜택을 요구했으나 엔진이 장착돼 하이브리차로 분류됐다. 볼트의 국내 판매 가격은 3800만원으로 현대차 쏘나타 플러그인과 차이가 크지 않아 판매가 저조했다.

조선비즈

박진우 기자 [email protected]