기계공학의 `꽃`… 엔진과 그리고 하이브리드

국내 하이브리드 판매량… 한 해 기준 처음으로 30만 대 돌파 전망

현대차∙기아는 2011년 세계 최초로 `병렬형 하이브리드 시스템` 독자 개발

신형 카니발 하이브리드… 현대차∙기아가 확보한 모든 하이브리드 기술 대거 적용

최근 하이브리드카 열풍이 불고 있는 가운데, 그동안 꾸준히 하이브리드카 기술력을 쌓아온 현대차∙기아의 선제적 대응력이 빛을 발하고 있다. 

업계에 따르면 올해 11월까지 국내에서 판매된 하이브리드카는 처음으로 30만 대를 돌파, 지난해 21만 1,304대 대비 40% 이상 성장하며 역대 최다를 기록할 전망이다. 2016년만 해도 6만 2천여 대 수준에 불과했지만 불과 7년 만에 5배 가까이 성장한 셈이다. 더욱이 연말까지 하이브리드카 성장세가 지속 이어질 경우 역대 처음으로 경유 차를 앞서게 될 것이란 예상에도 힘이 실리고 있다.

현대차∙기아는 특히 올해 11월까지 국내에서만 하이브리드카 총 25만 4,258대를 판매, 전체 실적에서 하이브리드카가 차지하는 비중은 21%를 기록했다.

국내는 물론 해외시장에서도 현대차∙기아의 하이브리드 모델들은 무서운 기세로 급성장하고 있다. 올해 11월까지 해외시장에서 총 51만 3천 대(선적 기준)의 하이브리드카를 판매했다. 올해 들어서만 전 세계에서 전년 동기 대비 32% 증가한 76만 7천 대의 하이브리드카를 판매한 것이다.

현대차∙기아가 지난해에 이어 올해도 글로벌 3위 업체 자리를 지킬 수 있었던 데에는 전기차 시장에서의 높은 입지와 함께, 하이브리드카 시장에서도 성공적인 대응을 펼쳤기 때문에 가능했던 것으로 분석된다. 

또한 2011년 현대차∙기아가 세계 최초로 `병렬형 하이브리드 시스템`을 독자 개발했던 선택이 하이브리드 시장 경쟁에서 다른 업체들보다 한발 앞설 수 있는 원동력이 되고 있다는 평가다.

하이브리드카는 내연기관 엔진과 전기모터가 합쳐진 차량으로, 구조상으로는 내연기관차나 전기차보다 더 복잡한 기술 메커니즘이 적용된다. 특히 다양한 주행 상황에 따른 엔진과 모터 구동의 정밀 제어 기술 확보가 필수다.

2011년 현대차∙기아는 세계 최초로 `병렬형 하이브리드 시스템`이 탑재된 쏘나타/K5 하이브리드를 선보이면서 전 세계를 깜짝 놀라게 했다. 당시만 해도 도요타와 GM 등이 `직병렬형(복합형) 하이브리드 시스템`을 내놓고 시장 지배력을 강화하고 있었다. 과거 도요타 역시 병렬형 하이브리드 시스템을 구현해 보려고 시도했지만 결국 포기했었다.

현대차∙기아가 `병렬형 하이브리드 시스템`을 독자 개발할 수 있었던 배경에는 엔진과 변속기 개발을 통해 축적한 우수한 기계공학 역량이 기반이 됐다.

자동차의 심장에 해당하는 엔진은 기계공학의 ‘꽃’으로 여겨진다. 모든 기계공학 기술의 집약체로 꼽히기 때문이다. 현대차는 1991년 대한민국 최초의 독자개발 엔진인 `알파 엔진`을 시작으로 글로벌 완성차 업체 위치로 올려놓은 수없이 많은 엔진을 개발해 왔다.

2019년에는 엔진의 종합적인 성능을 획기적으로 높여주는 CVVD(Continuously Variable Valve Duration) 기술을 세계 최초로 개발했으며, 2009년에는 완성차 업체로는 세 번째로 6단 자동변속기 독자 개발에 성공하면서 글로벌 변속기 시장을 선도할 수 있는 기술력을 쌓기도 했다.

이처럼 수십 년간 축적해 온 기계공학 노하우를 바탕으로 현대차∙기아는 경쟁사가 가지고 있던 특허를 피하면서도 구동 효율을 향상시킬 수 있는 최초의 하이브리드 시스템을 개발할 수 있었다.

첫 하이브리드 시스템 양산 이후에도 현대차∙기아는 꾸준히 성능개선과 효율 증대를 도모해 왔다. 다양한 차급으로 확대 적용을 위해 크고 작은 배기량의 엔진과 결합시켰으며, 효율을 극대화하기 위해 DCT 변속기를 장착하기도 했다. 특히 2020년에는 180마력을 자랑하는 1.6 터보 엔진을 기반으로 한 하이브리드 모델을 출시하기도 했다.

 또한 연비를 향상시키기 위해 첨단 소재 기술을 활용, 하이브리드 시스템의 중량을 저감하는 한편, 회생제동 개입 수준을 조절하는 패들 시프트(paddle shift)를 적용하기도 했다.

더욱이 하이브리드 시스템의 핵심 부품인 배터리도 직접 개발했다. 지난 8월 출시한 싼타페 하이브리드에는 현대차그룹이 직접 개발한 하이브리드 전용 배터리가 처음으로 탑재됐다.

한편, 지난달 출시된 신형 카니발 하이브리드는 지금까지 현대차∙기아가 확보한 모든 하이브리드 기술이 대거 적용되면서 큰 인기를 끌고 있다. 카니발 1.6 터보 하이브리드는 최고 리터당 14.0km의 뛰어난 연비뿐만 아니라 시스템 최대출력 245마력(엔진 최대출력 180마력), 시스템 최대토크 37.4kgf*m(엔진 최대토크 27.0kgf*m)의 우수한 동력성능을 자랑한다. 시스템 합산 최대출력은 지금까지 현대차그룹이 선보인 하이브리드카 중 가장 높은 출력이다. 이는 54Kw급 고성능 모터가 탑재됐기 때문이다.

구동 모터를 활용한 승차감 향상 기술도 눈에 띈다. E-핸들링은 구동 모터의 토크를 기반으로 차량의 앞뒤 수직력을 분배 제어해 선회 응답성과 안정성을 높여주는 기능이다. 긴급 회피 조향을 돕는 E-EHA는 긴급 상황에서 작동하는 조향 보조 기능이다. E-라이드는 과속방지턱 통과 전 구동 모터의 감속 토크를 통해 차 앞부분이 위로 들리는 움직임을 줄이고, 과속방지턱을 통과한 뒤에는 모터 구동을 통해 차 앞부분이 아래로 떨어지는 움직임을 줄여준다.

이러한 높은 상품성 덕분에 카니발 하이브리드는 전체 카니발 계약 고객 가운데 `70%`를 차지할 정도로 높은 인기를 얻고 있다.

현대차∙기아는 당분간 지속될 하이브리드카 성장세에 대응하는 차원에서 효율과 성능을 대폭 향상시킨 차세대 하이브리드 시스템 개발에도 박차를 가한다. 2025년 출시를 목표로 개발 중인 차세대 하이브리드 시스템은 고성능 엔진과 결합될 예정이며, 연비 측면에서도 획기적인 개선이 이뤄질 것으로 기대감을 모은다. 

전기차 시대로의 과도기 과정이 다소 길어지면서 하이브리드카에 대한 시장 전망도 밝은 상태다. 수년 이내에 불어올 전기차 대중화 흐름을 막을 수 없겠지만 그전까지 하이브리드카 시장의 성장세는 멈추지 않을 것으로 전망된다.