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Car & Motorsport/News&Info

YF 소나타 하이브리드에 대한 오해와 편견 그리고 이해...(Q&A 베스트 10)

현대자동차 신기술 이해 그리고 소통 두 번째 자리에서 마련된 YF 쏘나타 하이브리드에 대한 기술적인 부분과 Q&A에서 나온 이야기로 하이브리드 자동차에 대한 오해와 편견을 없앨 수 있는 포스팅을 마련해보았습니다. 혹시 아래 정리된 내용 외에 더 궁금하신 부분이 있다면 리플을 달아주시면 조사해서 알려 드리겠습니다.
 
우선 기본적인 정보를 중요하다고 생각되는 부분만 요약해봅니다.

이 PPT는 친환경 차량의 종류에 대한 자료입니다.

어떤 방식이 더 우수하고 좋은 것이다! 라고 할 수 없다고 저는 생각하고 상황별로 적합한 형식을 적용해서 사용해야 한다고는 견해를 가지고 있습니다. 언젠가 해당 기술이 발전하여 하나의 시스템으로 통합될 시가기 오겠지만, 현재로서 꼭 한 가지 형식을 사용해야 한다는 이야기는 조금 웃긴 일이죠. 개인적으로 이상적으로 보는 것은 플러그인 하이브리드 자동차인데, 그 이유는 전기를 생산하기 위해서도 이산화탄소가 배출되고 결국 자동차 내에 운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전기가 붙어 있어야 조금 더 효율을 극대화 시킬 수 있다고 생각하기 때문입니다.

하이브리드 자동차의 구조에 의한 분류와 기능에 따른 분류에 대한 정보입니다. 구조적으로 대략 3가지가 존재하고 이들 중에서 어떤 것이 더 좋다고 이야기하기는 어렵습니다. 결국, 얼마나 최적화 시키느냐가 관건이 아닐까 싶습니다.

이걸 보시면 자동차 회사들이 추구하는 하이브리드 시스템은 한눈에 알아볼 수 있는데요.

제가 좋아하는 전기 자동차 쉐보레 볼트는 다중모드 방식이군요. ^^ 보통 프리우스로 유명한 도요타는 동력 분기식이고 YF 소나타 하이브리드는 병렬형에서 TMED 방식입니다. 뭐 위에 PPT만 보셔도 쉽게 아실 것 같네요.

개인적으로 이 PPT를 보고 궁금한 것이 많았습니다. 압축비 증대! 그리고 아킨스 사이클! 개인적으로 개발자분들에게 이 부분에 대해서 질문을 했는데 압축비 증대를 위해서 아킨스 사이클이 필수라는 이야기가 있어서 더 조사해 보았습니다. 

더 보기를 클릭하면 앳킨스 사이클에 대한 정보를 볼 수 있습니다.


회생 제동 브레이크 시스템에서 제가 예전에 렉서스 하이브리드 차량을 타면서 느낀 부분이 소나타 하이브리드에서는 나타나지 않는 이유를 알 수 있었는데요. 렉서스 하이브리드 차량을 시승하면서 브레이크를 잡으면 과도한 엔진 브레이크로 조금 부담스러운 부분이 있었습니다. 그런데 현대에서는 모터 제동력을 계산하여 운전자가 느끼기에는 항상 일정한 감속감을 느길 수 있도록 구현해 놓았더군요. 상당히 자연스러운 느낌이 었습니다. 

동력을 보라고 제가 이 표를 드린 것이 아니라 가속도에 대한 그래프를 보시라고 올린 겁니다. 캠리는 CVT 변속기로 최대 가속도에서 일정한 수준으로 떨어지는 반면 YF 쏘나타 하이브리드는 변속이 되면서 가속도가 계단 형태로 변하는 것을 볼 수 있습니다. 이 부분은 변속기에 따라서 가속도 그래프가 달라지는 것을 주목해보시면 좋을 것 같아 참고 자료로 올려두었습니다. 이 자료를 보면 변속기에 따라서 운전자가 느끼는 편안함도 차이가 날 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것입니다.



Q&A 베스트 10!

1. YF 쏘나타 다른 메이커들과 차별화되는 점은 무엇인가?

기본적으로 다른 회사와 동력전달 방식이 다르다. 상대적으로 심플하면서 기본 자동차에서 느낄 수 있는 감성을 유지하면서 성능과 연비, 생산 코스트를 줄일 수 있는 장점이 있다. 

(너무 마케팅적인 대답;;;)


2. 저속에서는 연비가 떨어지는 것이 확실하게 보인다. 특히, 30km/h 이하에서 EV(전기 모드)로만 가는 시간이 짧다. 내가 알기엔 베터리 효율 측면이 리튬폴리머가 더 우수하고 35kW 짜리 모터를 사용한다고 알고 있다. 경쟁사 대비 고효율 배터리와 저 출력 모터를 사용하면서 EV로 운행하는 시간이 짧은 이유는 무엇인가? 이 차이는 구조적인 차이인가?

EV가 오래 유지되기 위해서는 배터리의 용량이 상당히 중요하다. 캠리의 경우 25kW, YF 쏘나타 하이브리드는 30kW로 용량이 더 크다. 그 덕분에 고속에서도 EV를 사용하여 주행할 수 있는 장점이 있다. (EV가 120km/h까지 최적화되었다고 함) 질문에서 이야기한 30km/h 이하에서 EV로 주행할 수 있는 시간이 적은 것 발전기 크기(용량)와도 관계가 있는데, 소나타 하이브리는 자주 충방전하고 캠리는 한번에 많은 양을 충전 그리고 한번에 방전한다. 그래서 저속에서 캠리가 더 EV 모드로 가는 구간이 많게 보일 수 있다. 

그러나 이미 알려진 것과 같이 고속에서는 기존 도요타 하이브리드 시스템이 주는 효과가 미비하고 우리는 소비자들이 많이 주행하는 고속에서 더 연비가 잘 나올 수 있게 만들었기 때문에 전체적으로 보면 비슷하다. 실제로 경쟁 차량과 꾸준히 시내를 돌아다니면서 운전자에 대한 변수도 바꿔가면서 조금이라도 더 객관적인 테스트를 위해서 시도를 해보았다. 완벽하게 변수를 제거하지는 못하지만, 전체적인 연료 소비량은 비슷했었다.

결론적으로 소비자들이 많이 주행하는 고속도로에서 연비가 좋다는 것은 YF 쏘나타의 가장 큰 장점이다.


3. 프리우스는 저속에서 연비가 상당히 좋다. 그런데 YF 쏘나타 하이브리드는 상대적으로 불리한데, 그 이유는 무엇인가? 

우리가 YF 쏘나타에 적용한 변속기는 일반적으로 볼 수 있는 유압식 자동변속기다. 이 변속기는 변속을 하기 위해서 유압이 필요한데, 이 부분 때문에 저속에서 조금 효율이 덜어질 수 있다. 정차시에 일정 수준 이상의 유압을 꾸준하기 유지하기 위해서 모터가 계속 동작하기 때문에 정차 구간에서 효율이 덜어지는 부분이 있다. 그러나 아주 심한 정체에서는 어떤 하이브리드 차량이라도 효율이 떨어지기 마련이고 도요타가 저속 연비를 잡고 우리는 고속 연비를 잡은 것 같이 하나의 장점을 얻으면서 조금 불리한 부분이 생긴 것이라 보면 된다.

그러나 우리가 분석한 소비자 주행 패턴은 전체 자동차 생명주기에서 정체구간보다 고속주행 구간을 더 많이 달린다는 것에 초점을 맞추어 개발하였기 때문에 오히려 타사보다 더 매력있는 하이브리드 차량이라 생각된다.


4. 도요타가 이미 잡아 놓은 특허가 많았을 텐데, 어떻게 피하고 현대자동차가 가지고 있는 특허는 무엇인가?

특별히 특허를 피하기 위한 노력을 하지는 않았다. 기본적으로 하이브리드 구현 방식이 다르기 때문이다. 나름 우리가 가지고 있는 특허를 이야기하자면 동력을 전달하는 클러치를 어떻게 제어할 것인가에 대한 것이다. 

하이브리드 차량은 말 그대로 두 가지 동력을 이용하기 때문에 얼마나 어떤 시기에 어떻게 동력을 부드럽게 연결할 것인지 상당히 중요한 부분이다. 특히 유압식 변속기는 유온에 따라서 점도가 변하고 이런 것에 대한 것도 상당히 많이 고심해서 만들었다. 
(실제로 시승해보면서 이 부분에 대해서 얼마나 많은 고민을 하였는지 느껴졌다. 내가 편견으로 보고 있는 하이브리드 차량의 동력원이 전환되거나 더해질 때 느껴지는 이상한 느낌은 전혀 들지 않았다. 나름 내가 생각하는 하이브리드 차량에 대한 편견이 사라지는 순간이었다.)

그리고 펀드라이빙을 위한 다양한 요소와 이런 요소들이 연비 주행과 어울려 최적화될 수 있을지를 많이 고민했다. 

특히, 배터리 특허가 많다. 효율이 높은 배터리라는 것은 열화가 적다는 것인데, 실제로 열화가 적게 되고 이런 배터리의 기본성능은 좋은데 어떻게 잘 쓸 수 있을지에 대한 연구가 많았다. 

(하이브리드 차량에서 중요한 배터리와 동력 전당 방식, 그리고 사용자가 감성적으로 만족할 수 있는 다양한 요소를 표현하기 위해 노력하였다는 이야기)


5. 왜 꼭 기존 변속기(유압식 자동 변속기)를 사용했나? 

E-CVT도 고속에서는 효율이 덜어지고 일반적인 유압식 자동 변속기는 고속에서 효율이 더 높으므로 하이브리드 차량의 연비가 차이는 변속기의 종류에 따라서도 조금 달라질 수 있다. 

무엇보다 기존 변속기를 그대로 유지한 이유는 기존 변속기의 감성을 소비자가 그대로 누리면서 하이브리드의 최적화된 효율을 느낄 수 있기 때문이다. 


6. 도요타와 현대자동차 하이브리드의 차이가 클까?

타사 차량과 같이 주행하면서 어느 차량이 더 열등하고 어느 차량이 더 우수하고 그런 부분을 찾기 어려웠다. 인증받은 공연비라는 것도 동일 조건에서 상대적인 비교를 하는 것일 뿐이다. 실제 주행에서는 어떤 결과가 나올지 아무도 장담할 수 없다.

결국, 하이브리드를 구현하는 방식에 따라서 유리한 조건이 되면 최적화된 여비가 나오게 되므로 어떤 것이 좋고 나쁘고 말하기는 어렵지 않나 생각한다. 


7. YF 쏘나타는 어떤 주행 패턴에서 가장 적합한가?

하이브리드 차량은 하이브리드가 잘 동작할 수 있도록 운전해야 한다. 결국, 가감속을 자주 하면 연비는 일반 차량과 비슷해진다. 특별히 어떤 조건은 강제화해서 연비를 좋게 하는 것이 아니다. (전 영역에서 좋아진다는 이야기)

하이브리드 차량을 연비가 좋게 나오게 하는 팁을 주자면 제동시 미리 N으로 자동 변속기를 조작하지 않아야 한다. 제동하면서 운동에너지를 전기에너지로 바꾸는 순간인데 이때 N으로 두면 에너지 회수가 안 된다.

그리고 가장 중요한 팁은 가속페달을 꾸준히 밟는 것이다. (쿡 밟으란 이야기가 아님) 가속 페달을 자주 조작하지 말고 일정한 수준을 계속 유지하라는 이야기다. 그리고 감속을 가속페달로만 한다면 더 좋다! (기본적인 연비 주행만 하면 연비가 극대화될 수 있다는 이야기다.)


8. 하이브리드 차량은 무게가 증가로 오히려 연비가 나빠질 수 있는데, 이런 부분은 어떻게 보완되었나?

YF 쏘나타 하이브리드는 130~150kg 정도 무게가 증가하였는데, 이런 증가는 모든 하이브리드 자동차들이 동시에 안고 있는 문제이다. 결국, 이런 단점을 어떻게 극복하느냐가 문제인데, 우선 가장 투자비가 많이 드는 부분은 공기저항을 줄이는 것이다. 현재 YF 쏘나타 하이브리드는 공지저항 계수가 0.274 정도로 경쟁사보다 낮은 수준을 유지하고 있다. 그리고 저마찰 타이어, 변속기 효율, 저마찰 엔진 오일, 브레이크 패드까지도 개선하여 불필요한 동력손실이 발생하여 효율이 떨어지는 것을 최대한 줄여 차량 무게가 증가하는 것을 상쇄시켰다.


9. 배터리 수명은 어떤가요?

우선 배터리 수명에 대해서 인터넷에 보면 유언비가 많이 유포되고 있다. 기본적으로 배터리 교체주기는 엔진 교체주기와 비슷하게 가져가는 것이 계발 목표이고 30만 km를 주행하여도 문제없도록 하는 것이 기본적인 설계 목표이다. 실제로 우리가 테스트하면서 40만 km까지 운행하였지만, 수명이 극감하거나 하는 경우는 없었다.

배터리 효율이 덜어진다고 해서 1:1로 연비가 떨어지는 것이 아니다. 배터리 효율이 떨어지더라도 실제로 전체 연비에 미치는 영향은 적다. 그리고 배터리는 충분히 내구성이 좋으니 걱정하지 않아도 된다.


10. 사고가 났을 때 배터리 손상으로 발생하는 위험성은 없는가? 그리고 교체 비용은 어느 정도로 측정되어 있나? 
 

우선 사고시 배터리로 인한 문제를 최소화 하기 위해서 차량 베이스, 배터리 회로 베이스, 배터리 제어 베이스 등 총 5가지 부분에 대해서 보강하고 대비했다. 충돌 시험에서도 베터리가 손상되거나 그러지 않았으며, 사고시 배터리로 인한 문제가 발생하지 않도록 충분히 고려하여 계발되었다. 

배터리 보증기간은 5년 12만 km로 아반떼는 120만원 수준인데, 소나타는 좀 더 비싸게 측정될 것으로 예상한다. 정확한 금액은 잘 모르겠다.




위에 내용은 제가 Q&A 시간에 정리한 내용입니다. 궁금증이 많이 해소되셨나요? 

아직은 하이브리드 자동차가 소비자에게는 생소한 자동차입니다. 그래서 뜬 소문으로 오해와 편견이 머릿속에 있는 것이 사실이고 이런 부분에 대해서 이번 행사에서 많이 풀릴 수 있지 않았나 생각합니다. 

YF 쏘나타 하이브리드를 시승했으니 간단한 소감을 이야기 안 하면 섭섭하죠. ㅎㅎ 

우선 기존 YF 쏘나타보다 주행 감성이 좋아진 것 같습니다. 개인적으로 YF 쏘나타에 그리 좋은 이미지가 있지는 않습니다. 타보고는 역시 무난한 쏘나타 느낌은 있었지만 뭔가 부족한 느낌이 많이 있었기 때문입니다. 그런데 YF 쏘나타 하이브리는 기존보다 훨씬 만족감이 좋았습니다. 조만간 더 시승해보고 나머지 이야기를 풀어나가겠습니다.