메르세데스 벤츠 E300 블루텍 하이브리드는 2010년 제네바쇼를 통해 컨셉이 발표됐다. 공식 데뷔는 2012년 1월 디트로이트오토쇼였다. 지금 승용 디젤 하이브리드카를 판매하고 있는 업체는 메르세데스 벤츠와 푸조, 볼보 등이다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)

그동안 디젤 하이브리드에 관한 뉴스는 적지 않았다. 출시된 것으로는 2011년 초 푸조 3008 하이브리드4가 가장 빠르다. 예고된 것들로는 BMW가 2009년 프랑크푸르트쇼에 비전 이피션트다이내믹스 디젤 PHEV 컨셉트를, 모건은 2013년을 목표로 디젤 하이브리드 개발 계획을 발표했었다. GM은 BAS(Belt Alternator Starter)를 이용한 디젤 마일드 하이브리드를 판매하고 있다. 2011년 초 폭스바겐 2인승 디젤 PHEV 시작차 XL1 프로토타입을 발표했다. 볼보는 2012년 상반기에 V60 디젤 하이브리드를 출시했다.

상용차로는 2010년 말 대한석유협회 디젤 하이브리드 버스를 발표했으며 2011년에 히노가 북미에 디젤 하이브리드 트럭을 출시했다. 이베코는 독일 하노버 IAA(International Commercial Vehicle Show)에서 듀얼 에너지 컨셉트 디젤 하이브리드를 발표했다. 타타는 2012 뉴 델리 모터쇼에서 디젤 하이브리드 인디고 만자 컨셉트를 공개했다. 쌍용자동차도 2008년 디젤 하이브리드 개발 계획을 추진했었다.

가장 주목을 끌었던 것은 2012 르망 24시간 경주에서 아우디가 디젤 하이브리드 레이싱카 ‘아우디 R18 e-트론 콰트로(1번 차량)’로 우승을 차지한 것이었다. 모터스포츠의 장에서 파워트레인의 경쟁은 더욱 치열해지고 다양해지고 있다. 플러그 인 하이브리드 전쟁도 시작되고 있다.

이런 흐름에 맞춰 2011년 말 프로스트 & 설리번은 디젤 하이브리드의 유럽 판매가 점차 높아질 것으로 전망했다. 유럽은 CO2 규정을 위해서라도 디젤 하이브리드가 필요하다는 것이 배경이다. 유럽은 2015년이 되면 신차 중 한 대는 CO2 배출량이 120g/km 이하를 기록할 것으로 예상되고 있다. 프로스트&설리번은 2017년 디젤 하이브리드의 판매를 30만대로 예상했다.

디젤은 일반적으로 가솔린보다 연비가 30% 높다. 여기에 하이브리드가 추가되면 연비 효율이 더욱 높아진다. 반면 비용 또한 늘어나기 때문에 2020년까지는 기존의 하이브리드만큼 대중적이기는 힘들다는 판단이다. 이런 이유 때문에 양산 디젤 하이브리드의 수는 한정적이다.

디젤 하이브리드는 이론적으로는 가솔린 하이브리드와 크게 차이가 없다. 내연기관 엔진과 전기모터, 인버터, 배터리가 장착되며 아이들링 스톱의 적용 및 가솔린 엔진의 삼원 촉매처럼 후처리 장치인 DPF가 추가로 장착되어 입자상 물질을 저감하게 된다. 이번에 상륙한 E300 블루텍 하이브리드는 질소산화물 저감장치인 SCR 시스템까지 적용해 클린 디젤로 분류되는 엔진이 베이스다.

지금까지는 자동차회사들은 디젤 하이브리드에 적극적이지 않았다. 기본적으로 가솔린 엔진 대비 가격이 비싼 디젤 엔진에 하이브리드 시스템까지 추가하게 되면 합리적인 가격을 매길 수 없다는 것이 가장 큰 이유다. 더불어 기술적으로 전기모드에서 엔진 모드로 전환시 발생할 수 있는 진동 문제의 해결도 메이커에 따라 기술력의 차이가 난다.

그럼에도 불구하고 유럽 메이커들을 중심으로 디젤 하이브리드에 관한 연구는 계속되어 왔다. 미세먼지에 대한 규제가 강한 미국이나 일본과는 달리 이산화탄소 규제를 엄격하게 적용해 온 유럽에서는 디젤 하이브리드는 큰 메리트가 있기 때문이다.

토요타가 디젤 하이브리드에 대한 언급이 없는 것은 그들의 가솔린 풀 하이브리드 시스템만으로도 충분하다는 생각 때문이다. 분명 디젤 엔진이 가솔린 엔진보다 연비성능이 약 30% 가량 좋다. 거기에 하이브리드 시스템을 더하면 또 그만큼의 메리트가 있다. 그러나 현재 풀 하이브리드 시스템, 즉 직병렬 혼합식 하이브리드는 토요타가 핵심 특허를 장악하고 있어 가솔린 하이브리드만으로도 디젤 하이브리드만큼의 연비성능 향상 효과를 볼 수 있다는 것이 토요타의 생각이다.

디젤 기술의 선구자 메르세데스의 디젤 하이브리드 시스템

E300 블루텍 하이브리드에 탑재되는 디젤 엔진은 2009년 프랑크푸르트쇼를 통해 대형 세단 S클래스에 처음으로 4기통 엔진이 탑재된다는 점에서 주목을 끌었었다. 2,143cc 직렬 4기통 디젤 엔진은 최고 출력 204마력(4,200rpm), 최대 토크 51.0kgm(1,600-1,800rpm)를 발휘한다. 4세대 커먼 레일 디젤 엔진으로 최대 2,000bar까지 분사 압력을 높였으며 연소실과 인젝터의 개량 등으로 증강된 것이다. 높아진 점화 압력과 터보차저의 개량도 일조하고 있다.

그 자체만으로 V6 엔진에 버금가는 성능이다. E250CDI로 국내에서 시판되고 있다. 여기에 전기모터는 27ps、25.5kgm로 S400하이브리드의 그것에 대해 파워 토크 공히 50% 가까이 향상된 것이다. 그래서 차명을 E300이라고 명명한 것이다.

앞서 언급했듯이 열효율이 높고 고부하에도 강한 디젤 엔진에 하이브리드 시스템을 조합한다는 것은 그동안 아킬레스건이었던 문제들이 해결되면서 내연기관 부문에서는 금상첨화로 여겨지는 것이다. 그러나 초기 비용이 높은 디젤 엔진에 배터리와 모터를 탑재하면 비용이 더 높아져 가격 경쟁력을 확보하기 어렵다고 하는 것이 중론이었다.

그것이 그동안 유럽 메이커들이 하이브리드에 적극적이지 않은 이유였다. 효율은 좋을지라도 비용이 많이 든다는 것이다. 그런데 이번에 E250CDI 대비 비용을 3,000유로 추가하는 것으로 억제해 상품화해 냈다. 한화로 430만원 가량이다. 그것은 이미 시판 중인 E400 하이브리드와 기본적인 시스템을 공유함으로써 가능하게 됐다고 한다. 그러면서도 중량은 차체 앞 부분에 100kg 증가로 억제했다는 점도 평가할만한 내용이다. 총 중량이 1,880kg이란다. 그런데 2013년 봄 국내에 상륙한 E250CDI가 1,890kg이라는 데이터는 어디선가 오류가 있는 것으로 보인다.

S400 하이브리드와 같은 점은 엔진과 7G트로닉 플러스 사이에 65mm의 얇은 모터가 설치되어 캐빈의 공간에 영향을 미치지 않는다. 리튬 이온 배터리가 작은 부피로 되어 엔진 룸의 벌크 헤드 부근에 설치되는 등 그 구성도 같은 내용이다. 전체적으로 보면 하이브리드를 위한 부품 대부분을 특별히 별도의 공간을 만들지 않고 수납하고 있다. 때문에 거주성은 그대로다. 트렁크 용량은 35리터가 줄었다.

뿐만 아니라 이 시스템을 C클래스 등 다른 뒷바퀴 굴림방식 플랫폼에 적용이 가능하다는 것도 장래성이 있는 내용이다. 다시 말해 왜건은 물론이고 오른쪽 핸들 버전에도 탑재가 가능하다는 얘기이다. 이런 점들까지 고려한 것이 가격을 억제할 수 있는 요소라고 메르세데스측은 설명하고 있다.

물론 S400 하이브리드 시스템을 그대로 옮겨 놓은 것은 아니다. E300 블루텍 하이브리드의 가장 큰 특징은 모터와 엔진의 사이에 클러치를 하나 설정함으로써 두 개의 동력원의 가동을 완전히 단절하도록 되어 있다. 이로 인해 최고 35km/h까지 혹은 항속거리로 해 1km까지라면 모터만으로 완전 EV모드 주행이 가능하다. 또 하나 눈길을 끄는 것은 160km/h의 속도역까지는 가속 페달에서 발을 떼면 코스팅 모드가 작동한다.

메르세데스 벤츠는 이 기능을 세일링 모드라고 명명하고 있다. 브레이크를 밟고 정지하면 시동이 꺼지는 것처럼 주행 도중 페달에서 발을 떼면 몇 초 간 아이들링 수준으로 떨어져 엔진 브레이크의 역할을 하다가 0으로 떨어지며 시동이 꺼진다. 당연히 브레이크 에너지 회생 기능도 작동한다. 그 자체만으로 마일드 하이브리드 기능의 역할을 한다.

그렇다면 배터리 전기차의 3,000만원 정도의 추가 비용에 비하면 충분히 소화할 수 있다는 계산을 할 수 있다. 특히 E클래스 급의 모델을 사용하는 유저라면 사회적인 책임 등을 고려한다면 무리한 가격은 아니라는 것이다. 특히 E클래스는 유럽에서는 50% 이상이 관용차 등 플리트 판매가 많다. 그렇다면 이 차를 구입하는 기업에서는 그들의 이미지를 위해서도 충분히 구입을 고려할 수 있다는 예상을 할 수 있다.

디젤 명가 메르세데스가 만든 디젤 하이브리드는 역시 달랐다. 연비는 물론이고 작동 상황, 조작 편의성 등 모든 면에서 'Das best, oder nicht'라는 그들의 슬로건에 부끄럽지 않은 차만들기가 보였다. 지금 자동차업계는 종류를 가리지 않고 시장에 따라 다른 모든 파워트레인을 개발 생산해 판매해야 한다. 그러나 주류는 계속 내연기관이다. 그런 점에서 메르세데스 벤츠의 가솔린 린 번 터보 엔진과 신세대 디젤 엔진, 그리고 그것을 베이스로 한 디젤 하이브리드는 충분히 평가할만한 가치가 있다.