현대기아차, 차세대 파워트레인 로드 맵 공개
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2008-10-29 06:52:52 |
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현대기아차, 차세대 파워트레인 로드 맵 공개
현대기아자동차가 차세대 핵심 기술인 전기•전자 및 환경 부문의 경쟁력 강화를 위한 계획을 발표와 함께 하이브리드카와 연료전지차등 차세대 파워트레인에 관한 로드맵을 공개했다.
현대기아자동차연구개발총괄본부 양웅철 부사장은 하이브리드와 연료전지에 관한 핵심 부품의 선행 개발 확대와 연료전지기능 세분화 및 부문별 전문화를 추진하고 있다고 밝혔다. 특히 하이브리드카의 핵심 부품인 모터와 배터리, 인버터 등의 국산화가 완료된 상태이며 그것을 바탕으로 2009년에는 LPi 하이브리드를 소형차에, 2010년에는 전기모드만으로 주행이 가능한 스트롱 하이브리드를 중대형차에 적용해 출시할 수 있게 됐다고 설명했다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
현대기아차 차세대 파워트레인의 첫 번째 작품은 2009년 7월 출시 예정인 LPi하이브리드카. LPG엔진과 전기모터를 아반떼에 적용하는 LPi 하이브리드카는 정차시에만 시동이 정지되는 마일드 하이브리드 시스템이다. LPG 엔진은 가솔린에 비해 연비가 약 25% 가량 나쁘지만 그것을 하이브리드 시스템화해 연료 소모를 50% 이상 개선했다고 한다. 목표로 하는 연비는 리터당 21.3km. 혼다 시빅 하이브리드의 23.1km보다는 낮지만 배기량을 감안하면 오히려 더 좋은 연비라고 주장했다. 하지만 LPi 하이브리드는 수요 가능한 시장이 국내에 국한된다는 점에서 그 실효성에 의문이 제기되고 있다.
하지만 그보다 더 주목을 끈 것은 2010년 출시를 목표로 개발 중인 스트롱 하이브리드(Full Hybrid) 시스템. 다시 말해 전기모드만으로 주행이 가능한 진정한 의미의 하이브리드카를 말한다. 하이브리드 시스템은 내연기관이 발전기로서의 역할만 하는 직렬식, 발전기 및 구동 역할을 하는 병렬식, 그리고 직병렬 혼합식으로 구분한다. 그리고 다시 정지 상태에서만 내연기관의 시동이 꺼지는 마일드 하이브리드와 어떤 상황에서는 필요에 따라 전기모터나 내연기관만으로 구동하거나 또는 두 가지 모두 구동하는 스트롱 하이브리드로 구분한다. 전기모터만으로 주행할 수 있느냐의 여부에 따라 이를 구분하기도 한다.
그동안 직병렬 혼합방식의 스트롱 하이브리드 시스템은 토요타가 특허를 독점해 세계 여타 메이커들은 기술력은 확보하고 있으면서도 개발하지 못해왔다.
그러나 이산화탄소 배출 규제기준이 갈수록 엄해지면서 각 자동차 메이커들은 디젤, 에탄올, 하이브리드 등 가능한 모든 방법을 동원하지 않으면 안되는 상황에 처했다. 그래서 BMW, 메르세데스 벤츠, GM은 하이브리드카 개발 컨소시엄을 결성해 대응해 2모드 하이브리드 시스템을 개발하는등 나름대로의 대응을 마련하고 있다.
그런 과정에서 최근 일본 닛산자동차가 두 개의 클러치를 사용한 스트롱 하이브리드 시스템을 공개했다. 닛산자동차의 모터가 두 개 있는 토요타 하이브리드카와 달리 하나의 모터에 병렬식 하이브리드 시스템을 채용하고 있다.
내연기관 엔진은 3.5리터 V6와 7단 AT를 기본으로 하고 있다. 여기에 모터는 하나이고 클러치가 두 개, 그리고 리튬 이온 배터리와 인버터로 구성되어 있으며 모터는 발전기로서도 기능한다.
주목을 끄는 것은 두 개의 클러치를 사용한다는 점이다. 클러치 하나는 엔진과 모터, 또 하나는 모터와 자동변속기 사이에 설치되어 주행 상황에 따라 클러치는 단절되거나 연결된다. 전기모터만으로 주행할 때는 클러치1은 단절되고 클러치 2가 접속된다. 이에 따라 엔진은 정지 상태가 되고 모터만으로 구동한다. 클러치1을 단절함으로써 엔진이 계속해서 도는 것을 피해 전력소비를 저감할 수 있다는 것이 닛산측의 설명이다.
일상적인 주행에서는 2세트의 클러치는 동시에 접속된다. 이 때문에 엔진은 차 바퀴와 모터 양쪽을 구동하는 것이 되고 모터는 발전기로 되어 배터리를 충전한다. 급가속시에는 통상 주행과 같이 1세트의 클러치는 동시에 접속되지만 모터는 배터리의 전력을 이용해 엔진을 보조한다. 이로 인해 강력한 가속감을 얻을 수 있다.
속도를 줄일 때에는 클러치1은 단절되고 클러치2가 접속된다. 거기에서 구동 바퀴는 모터만으로 구동되며 엔진 브레이크를 사용하지 않기 때문에 에너지 회생량은 커진다. 또 자동차 속도에 따라 다르지만 감속시에 엔진을 정지시키는 것도 가능하다.
현대기아자동차가 개발하고 있는 하이브리드 시스템도 병렬식이라는 점에서는 닛산자동차의 것과 같다. 하지만 닛산의 시스템은 두 개의 클러치를 사용하는데 반해 현대기아의 것은 하나의 클러치로 동력을 전달한다고 한다. 아직 구체적인 내용은 밝혀지지 않았지만 6단 변속기와 조합해 중대형 승용차에 탑재해 우선 북미시장을 중심으로 시장 공략에 나설 계획이라고 한다.
우선은 모터와 배터리, 인버터 등 핵심 부품을 그동안은 토요타 등으로부터 공급받아 왔었으나 이제는 자체적으로 개발해 조달할 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 가장 중요한 것은 2차 전지에 해당하는 배터리다. 현대기아차는 아반떼 LPi하이브리드부터 LG화학과 공동 개발한 리튬 폴리머 배터리를 사용하게 된다. LG화학은 2007년에는 GM이 개발 중인 플러그인 하이브리드카 ‘시보레 볼트(Chevrolet Volt)’에 적용될 전지 개발업체로 선정되기도 했다.
리튬 폴리머 배터리는 토요타도 아직 검토하고 있는 단계로 크기와 무게를 획기적으로 줄이는 것이 가능해져 후발이지만 충분히 따라 잡을 수 있다는 것이 현대차 연구개발총괄본부 이기상 이사는 주장했다. 리튬 폴리머는 니켈 수소에 비해 무게가 1/2밖에 되지 않고 부피도 2/3 수준으로 줄여 트렁크 룸 공간 확보에도 이점이 있다고 한다. 그럼에도 불구하고 아직 전기차로까지 발전하기 위해서는 아반떼 LPi 하이브리드에 탑재되는 크기의 배터리가 32개가 있어야 하기 때문에 시간이 걸린다고 설명했다. 다만 2013년을 목표로 플러그 인 하이브리드카를 개발하고 있다고 한다.
현대자동차가 2009년 아반떼 하이브리드카를 출시하게 되면 세계 최초로 리튬 폴리머 전지를 사용한 업체가 된다.
현대기아차가 이런 핵심 부품을 자체 개발하게 됨으로써 얻을 수 있는 효과는 우선 가격이다. 수입에 의존하던 때에 비해 가격 경쟁력을 확보할 수 있다는 얘기이다. 현재 추정할 수 있는 하이브리드 시스템의 채용으로 인해 추가되는 가격은 대략 300만원 전후가 될 것으로 보인다. 그리고 2010년에는 가솔린 중형 하이브리드카를 개발해 미국 시장에 수출, 토요타와 직접 경쟁에 나선다는 복안이다.
한편 현대기아차는 연료전지차의 개발 상황도 공개했다. 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생성하는 연료전지차의 핵심 부품인 스택도 그라파이트 등 원재료를 제외하고는 대부분 자체 개발에 성공했다고 한다. 이들의 성능은 다른 메이커들의 그것과 같은 수준이거나 경우에 따라서는 앞서 있다는 것이 현대기아차 이현순 사장의 주장이다.
현대기아차는 2009년 7월 아반떼 LPI 하이브리드카 양산을 시작으로 2010년에는 중형 가솔린 하이브리드카를, 그리고 2012년에는 수소연료전지차, 2013년에는 차세대 하이브리드카인 플러그인 하이브리드카 등 차세대 파워트레인에 대한 개발 로드맵을 공개하면서 그를 위한 연구개발본부의 대대적인 확충을 선언했다.
양웅철 전자 및 환경기술센터장은 “미래형 자동차 기술의 핵심분야를 강화하기 위해 연구개발본부내 전기•전자 및 환경 부문 조직을 확대 개편하고 관련 부문의 임원도 확충할 계획”이라고 밝혔다.
앞으로 등장하게 될 자동차 신기술의 90%가 전기전자기술이 될 것이라는데 대응하기 위한 전략이다. 특히 환경 규제 강화와 멀티미디어 기술의 발달로 전기•전자부품의 비중은 현재 차량 1대당 20%에서 2010년 이후에는 30~40%까지 확대될 것으로 예상된다. 그에 따른 미래형 첨단 기술을 확보하지 않으면 안되는 상황에서 현대기아차는 특히 IT 기술에서 세계적인 수준에 있는 한국의 장점을 살려 새로운 방향의 브랜드 정체성을 확립하겠다고 밝혔다.
현대기아자동차가 차세대 핵심 기술인 전기•전자 및 환경 부문의 경쟁력 강화를 위한 계획을 발표와 함께 하이브리드카와 연료전지차등 차세대 파워트레인에 관한 로드맵을 공개했다.
현대기아자동차연구개발총괄본부 양웅철 부사장은 하이브리드와 연료전지에 관한 핵심 부품의 선행 개발 확대와 연료전지기능 세분화 및 부문별 전문화를 추진하고 있다고 밝혔다. 특히 하이브리드카의 핵심 부품인 모터와 배터리, 인버터 등의 국산화가 완료된 상태이며 그것을 바탕으로 2009년에는 LPi 하이브리드를 소형차에, 2010년에는 전기모드만으로 주행이 가능한 스트롱 하이브리드를 중대형차에 적용해 출시할 수 있게 됐다고 설명했다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
현대기아차 차세대 파워트레인의 첫 번째 작품은 2009년 7월 출시 예정인 LPi하이브리드카. LPG엔진과 전기모터를 아반떼에 적용하는 LPi 하이브리드카는 정차시에만 시동이 정지되는 마일드 하이브리드 시스템이다. LPG 엔진은 가솔린에 비해 연비가 약 25% 가량 나쁘지만 그것을 하이브리드 시스템화해 연료 소모를 50% 이상 개선했다고 한다. 목표로 하는 연비는 리터당 21.3km. 혼다 시빅 하이브리드의 23.1km보다는 낮지만 배기량을 감안하면 오히려 더 좋은 연비라고 주장했다. 하지만 LPi 하이브리드는 수요 가능한 시장이 국내에 국한된다는 점에서 그 실효성에 의문이 제기되고 있다.
하지만 그보다 더 주목을 끈 것은 2010년 출시를 목표로 개발 중인 스트롱 하이브리드(Full Hybrid) 시스템. 다시 말해 전기모드만으로 주행이 가능한 진정한 의미의 하이브리드카를 말한다. 하이브리드 시스템은 내연기관이 발전기로서의 역할만 하는 직렬식, 발전기 및 구동 역할을 하는 병렬식, 그리고 직병렬 혼합식으로 구분한다. 그리고 다시 정지 상태에서만 내연기관의 시동이 꺼지는 마일드 하이브리드와 어떤 상황에서는 필요에 따라 전기모터나 내연기관만으로 구동하거나 또는 두 가지 모두 구동하는 스트롱 하이브리드로 구분한다. 전기모터만으로 주행할 수 있느냐의 여부에 따라 이를 구분하기도 한다.
그동안 직병렬 혼합방식의 스트롱 하이브리드 시스템은 토요타가 특허를 독점해 세계 여타 메이커들은 기술력은 확보하고 있으면서도 개발하지 못해왔다.
그러나 이산화탄소 배출 규제기준이 갈수록 엄해지면서 각 자동차 메이커들은 디젤, 에탄올, 하이브리드 등 가능한 모든 방법을 동원하지 않으면 안되는 상황에 처했다. 그래서 BMW, 메르세데스 벤츠, GM은 하이브리드카 개발 컨소시엄을 결성해 대응해 2모드 하이브리드 시스템을 개발하는등 나름대로의 대응을 마련하고 있다.
그런 과정에서 최근 일본 닛산자동차가 두 개의 클러치를 사용한 스트롱 하이브리드 시스템을 공개했다. 닛산자동차의 모터가 두 개 있는 토요타 하이브리드카와 달리 하나의 모터에 병렬식 하이브리드 시스템을 채용하고 있다.
내연기관 엔진은 3.5리터 V6와 7단 AT를 기본으로 하고 있다. 여기에 모터는 하나이고 클러치가 두 개, 그리고 리튬 이온 배터리와 인버터로 구성되어 있으며 모터는 발전기로서도 기능한다.
주목을 끄는 것은 두 개의 클러치를 사용한다는 점이다. 클러치 하나는 엔진과 모터, 또 하나는 모터와 자동변속기 사이에 설치되어 주행 상황에 따라 클러치는 단절되거나 연결된다. 전기모터만으로 주행할 때는 클러치1은 단절되고 클러치 2가 접속된다. 이에 따라 엔진은 정지 상태가 되고 모터만으로 구동한다. 클러치1을 단절함으로써 엔진이 계속해서 도는 것을 피해 전력소비를 저감할 수 있다는 것이 닛산측의 설명이다.
일상적인 주행에서는 2세트의 클러치는 동시에 접속된다. 이 때문에 엔진은 차 바퀴와 모터 양쪽을 구동하는 것이 되고 모터는 발전기로 되어 배터리를 충전한다. 급가속시에는 통상 주행과 같이 1세트의 클러치는 동시에 접속되지만 모터는 배터리의 전력을 이용해 엔진을 보조한다. 이로 인해 강력한 가속감을 얻을 수 있다.
속도를 줄일 때에는 클러치1은 단절되고 클러치2가 접속된다. 거기에서 구동 바퀴는 모터만으로 구동되며 엔진 브레이크를 사용하지 않기 때문에 에너지 회생량은 커진다. 또 자동차 속도에 따라 다르지만 감속시에 엔진을 정지시키는 것도 가능하다.
현대기아자동차가 개발하고 있는 하이브리드 시스템도 병렬식이라는 점에서는 닛산자동차의 것과 같다. 하지만 닛산의 시스템은 두 개의 클러치를 사용하는데 반해 현대기아의 것은 하나의 클러치로 동력을 전달한다고 한다. 아직 구체적인 내용은 밝혀지지 않았지만 6단 변속기와 조합해 중대형 승용차에 탑재해 우선 북미시장을 중심으로 시장 공략에 나설 계획이라고 한다.
우선은 모터와 배터리, 인버터 등 핵심 부품을 그동안은 토요타 등으로부터 공급받아 왔었으나 이제는 자체적으로 개발해 조달할 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 가장 중요한 것은 2차 전지에 해당하는 배터리다. 현대기아차는 아반떼 LPi하이브리드부터 LG화학과 공동 개발한 리튬 폴리머 배터리를 사용하게 된다. LG화학은 2007년에는 GM이 개발 중인 플러그인 하이브리드카 ‘시보레 볼트(Chevrolet Volt)’에 적용될 전지 개발업체로 선정되기도 했다.
리튬 폴리머 배터리는 토요타도 아직 검토하고 있는 단계로 크기와 무게를 획기적으로 줄이는 것이 가능해져 후발이지만 충분히 따라 잡을 수 있다는 것이 현대차 연구개발총괄본부 이기상 이사는 주장했다. 리튬 폴리머는 니켈 수소에 비해 무게가 1/2밖에 되지 않고 부피도 2/3 수준으로 줄여 트렁크 룸 공간 확보에도 이점이 있다고 한다. 그럼에도 불구하고 아직 전기차로까지 발전하기 위해서는 아반떼 LPi 하이브리드에 탑재되는 크기의 배터리가 32개가 있어야 하기 때문에 시간이 걸린다고 설명했다. 다만 2013년을 목표로 플러그 인 하이브리드카를 개발하고 있다고 한다.
현대자동차가 2009년 아반떼 하이브리드카를 출시하게 되면 세계 최초로 리튬 폴리머 전지를 사용한 업체가 된다.
현대기아차가 이런 핵심 부품을 자체 개발하게 됨으로써 얻을 수 있는 효과는 우선 가격이다. 수입에 의존하던 때에 비해 가격 경쟁력을 확보할 수 있다는 얘기이다. 현재 추정할 수 있는 하이브리드 시스템의 채용으로 인해 추가되는 가격은 대략 300만원 전후가 될 것으로 보인다. 그리고 2010년에는 가솔린 중형 하이브리드카를 개발해 미국 시장에 수출, 토요타와 직접 경쟁에 나선다는 복안이다.
한편 현대기아차는 연료전지차의 개발 상황도 공개했다. 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생성하는 연료전지차의 핵심 부품인 스택도 그라파이트 등 원재료를 제외하고는 대부분 자체 개발에 성공했다고 한다. 이들의 성능은 다른 메이커들의 그것과 같은 수준이거나 경우에 따라서는 앞서 있다는 것이 현대기아차 이현순 사장의 주장이다.
현대기아차는 2009년 7월 아반떼 LPI 하이브리드카 양산을 시작으로 2010년에는 중형 가솔린 하이브리드카를, 그리고 2012년에는 수소연료전지차, 2013년에는 차세대 하이브리드카인 플러그인 하이브리드카 등 차세대 파워트레인에 대한 개발 로드맵을 공개하면서 그를 위한 연구개발본부의 대대적인 확충을 선언했다.
양웅철 전자 및 환경기술센터장은 “미래형 자동차 기술의 핵심분야를 강화하기 위해 연구개발본부내 전기•전자 및 환경 부문 조직을 확대 개편하고 관련 부문의 임원도 확충할 계획”이라고 밝혔다.
앞으로 등장하게 될 자동차 신기술의 90%가 전기전자기술이 될 것이라는데 대응하기 위한 전략이다. 특히 환경 규제 강화와 멀티미디어 기술의 발달로 전기•전자부품의 비중은 현재 차량 1대당 20%에서 2010년 이후에는 30~40%까지 확대될 것으로 예상된다. 그에 따른 미래형 첨단 기술을 확보하지 않으면 안되는 상황에서 현대기아차는 특히 IT 기술에서 세계적인 수준에 있는 한국의 장점을 살려 새로운 방향의 브랜드 정체성을 확립하겠다고 밝혔다.
