혼다코리아가 국내 최초의 혼다 브랜드 체험 공간을 열고, 혼다의 최신 하이브리드 기술을 소개하는 ‘혼다 하이브리드 테크 데이’를 개최했다. 

전기차 판매가 주춤한 요즘, 하이브리드 모델에 대한 관심이 높아지고 있다. 올해 1분기 국내 전기차 판매량은 2만5550대로 2023년 1분기(3만4186대)와 비교해 25.3% 감소한 반면, 1분기 국내에서 하이브리드차는 9만9832대가 팔려 전년 동기보다 판매량이 46.3% 증가했다. 특히, 수입차의 경우 1분기 판매에서 하이브리드 모델이 처음으로 가솔린 차량 판매량을 넘어섰다. 1∼3월 신규 등록된 수입차 가운데 하이브리드차가 차지하는 비중은 47.5%(2만5천908대)로 가장 높았다. 작년 1분기(1만9천763대) 대비 16.1%포인트 증가했다.

그만큼 제조사 입장에서는 하이브리드 판매에 집중할 수 밖에 없다. 특히 하이브리드 모델에 강점을 가졌던 일본 제조사들의 경우 최근 하이브리드 모델에 대한 홍보에 집중하고 있는 모습이다. 현대차그룹이 직렬 하이브리드를, 토요타가 직병렬 하이브리드 시스템을 탑재하는 반면 혼다는 병렬식 하이브리드 시스템을 통해 차별화를 꾀하고 있다. 2개의 모터로 구성된 혼다의 하이브리드 시스템을 소개한다.

혼다 하이브리드 시스템의 특징

혼다 하이브리드 시스템 진화의 핵심은 전동 구성품의 진화와 인텔리전트 파워 유닛(IPU)∙파워 컨트롤 유닛(PCU)∙드라이브 유닛의 개선과 진화에 있다. 2013년 1세대 기본 기술이 확립되어 어코드에 도입된 이후, 고출력 밀도화, 고밀도 패키지 기능 통합, 소형 기술 고효율화, 통합 기술 고효율화에 의해 지속적으로 진화해가고 있다. 또한, 모터의 배치에 있어서도 기존의 동축 배열 구조에서 별도의 축을 갖는 평행축 구조로 골격을 새롭게 해, 하이브리드 시스템으로서 지속적인 발전을 해왔다.

2013년 1세대 2모터 시스템에는 고출력 파워 컨트롤 유닛에 대한 기본 기술을 확립하고 전용 프레임을 장착해 차체에 탑재했다. 그 후, 드라이브 유닛에의 직접 탑재 구조화, DC-DC 컨버터의 내장화 등을 통해, 탑재 차량을 확대해왔다. 어코드와 CR-V는 이전 세대 대비 경량화되면서도 출력은 높여, 주행용 모터의 토크 향상이나, 12V 출력 향상에 따른 오디오와 첨단 안전 기술 등의 확충이 가능해졌다.

혼다는 하이브리드 시스템의 성능을 극대화하기 위해 엔진의 발전에도 집중했다. 기존의 2.0L 포트 분사 사양을 기반으로 높은 연료압력과 다단 분사를 통한 직분사 기술은 하이브리드 엔진으로서 가장 중요한 열효율을 높여, 고효율 영역을 고부하•고회전으로 확대시켜 혼다 하이브리드 시스템에 적합하도록 만들어졌다. 고강성 크랭크 샤프트의 적용 등으로 인해 정숙성과 편안한 사운드를 가능하게 했다.

현재 11세대 어코드 하이브리드와 6세대 CR-V 하이브리드에 탑재된 4세대 2모터 하이브리드 시스템은 혼다의 독자적인 하이브리드 시스템으로, 운전 조건에 따라 엔진 효율을 고려해 엔진 구동 방식을 직렬식과 병렬식으로 자동 전환하는 것이 특징이다. 효율성을 중시한 하이브리드 시스템이지만, 전기모터가 개입하는 시간을 확대하고 순간적인 토크를 영리하게 활용하는 것이 혼다 하이브리드 시스템의 특징이다. 

4세대 2모터 하이브리드 시스템은 EV 드라이브 모드, 하이브리드 드라이브 모드, 엔진 드라이브 모드 등 총 3가지 드라이브 모드를 탑재하고 있다. 모터와 엔진을 최적으로 사용해 이질감없이 경쾌한 주행이 특징이다.

EV드라이브 모드는 모터의 힘으로만 주행하는 방식으로, 시가지(발진~저속) 주행 시와 같이 엔진의 효율이 낮은 영역에서 엔진을 멈추고 EV로 주행함으로써 정숙한 주행을 실현하고 환경 성능을 높인다. 

하이브리드 드라이브 모드에서는 엔진 출력은 발전용 모터를 통해 전력으로 변환되어 배터리에 저장되며, 주행용 모터가 상황에 따라 배터리로부터 전력을 공급받아 구동력으로 전환하여 주행하게 된다. 높은 출력이나 배터리 충전이 필요한 경우, 엔진 시동을 걸고 하이브리드 드라이브로 전환된다. 하이브리드 드라이브 모드에서는 엔진이 구동 축에 직접 연결되지 않아 엔진 작동의 자유도가 높다. 발전용 모터와 주행용 모터와의 협동 제어로 엔진의 최고 효율 지점에서 작동이 가능하고 연비를 높일 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다.

예를 들어 구동력이 많이 필요하지 않은 저속의 경우 발전용 모터로 충전해 엔진 부하를 높이고 엔진을 최고 효율점에서 작동시킨다. 강한 가속의 경우에는 주행용 모터의 보조로 엔진 부하를 줄여주는데, 이 역시 엔진의 최고 효율점에서 엔진을 작동시킨다.

더욱 고도화되는 하이브리드 시스템

글로벌 모델답게 변속기는 각 시장의 특징에 맞게 조율된다고 한다. 새롭게 개발한 평행축 배치 2모터 내장형 전기식 CVT는 이름에서 알 수 있듯이 모터와 발전기를 같은 축이 아닌 나란히 배치해 유닛의 전체 길이를 줄일 수 있었다고 한다. 이 새로운 유닛 도입의 배경에는 글로벌 모델인 어코드만의 특징이 반영되었다. 지금까지는 모터 출력 기어와 엔진 측 기어가 같은 카운터 기어에 맞물리는 형태를 갖고 있었기 때문에, 구동력을 확보하기 위해 로우 기어를 사용하면 고속으로 크루징하는 경우 엔진 회전수가 높아지는 딜레마가 있었다.

신형 변속기는 모터축과 엔진축용 카운터 기어를 별도로 마련해 목적지별로 최적의 기어비를 설정할 수 있게 됐다. 예를 들어 북미와 국내 시장에 판매되는 어코드는 중동시장에서 판매되는 모델보다 록업 기어비가 더 높다. 또한 국내 판매되는 어코드에는 적용되지 않았지만, 트레일러 등을 견인하는 수요가 있는 시장에는 록업 기어를 로우/하이 2단으로 장착하는 변속기도 준비되어 있다고 한다. 이 경우 평행축 배치를 통해 전장을 줄일 수 있다고 한다. 연비는 물론 최고 속도와 트레일러 견인 시 구동력까지 고려해야 하기 때문에 전 세계에 출시할 모델 개발은 간단하지 않다.

구동용 배터리도 경량화와 소형화(이전 세대 대비 부피는 9%, 무게는 14%)되었으며, 구동용 모터도 구조를 재검토하여 최대 토크가 335N・m로 향상되었다. 최대 회전수도 1만3000rpm에서 1만4500rpm으로 향상되었다. 더 세세한 변화로는 뒷좌석 아래 IPU(인텔리전트 파워 유닛≒배터리)와 전면에 탑재되는 PCU(파워 컨트롤 유닛)를 연결하는 고전압 DC 케이블도 구리에서 알루미늄으로 교체됐다. 알루미늄은 은, 구리, 금에 이어 전기전도도가 높은 금속(구리의 약 60%)이며, 가볍고(비중은 구리의 약 1/3), 최근 가격이 급등하고 있는 구리에 비해 비용이 저렴하다. 같은 무게라면 구리선의 2배의 전류를 흘릴 수 있다고 한다. 그 결과 신형 어코드에서는 케이블에서 이전 모델의 4kg에서 2.6kg으로 경량화할 수 있었다고 한다. 전기차가 보급되던 초기에는 차량의 전동화가 엔진차보다 부품 수가 현저히 줄어들어 쉽게 만들 수 있을 거라는 말을 했지만, 이젠 그렇지만도 않은 것 같다. 

만족도 높은 혼다의 하이브리드 시스템

전기차가 발전하면서 자동차 제조사들은 ‘내연기관차량과’ 흡사한 주행성을 갖추기 위해 노력하고 있다. 이와는 대조적으로 하이브리드 모델의 경우 ‘전기차와’ 흡사한 전동 파워트레인의 성능에 집중하는 모습이다. 하지만, 혼다 어코드와 CR-V 하이브리드는 오히려 높은 배기량의 내연기관 차량을 타는 것과 같은 경쾌한 주행이 특징이다. 

최근 토요타 프리우스를 다시 시승하며 한가지 아쉬웠던 점이 있다. 뛰어난 효율성은 장점이지만, 가속페달에 조금이라도 힘을 실으면 살아나는 엔진과 그 사운드는 운전에 스트레스가 되기도 했다. 그에 반해 혼다의 하이브리드 시스템은 일반적인 내연기관 차량을 타는 듯한 자연스러운 주행이 장점이었다. 하이브리;드 시스템이 경쟁사와 비교해 고가지만, 성능이나 편안하게 주행할 수 있다는 점은 혼다의 하이브리드 차량을 선택할 충분한 이유다.