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메르세데스 벤츠의 하이브리드 시스템 고찰

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2005-10-13 05:49:12

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메르세데스 벤츠의 하이브리드 시스템 고찰
Direct Hybrid & Blutec Hybrid

지난 9월 프랑크푸르트모터쇼에 메르세데스 벤츠는 8세대 S클래스 출시와 더불어 S350 다이렉트 하이브리드, S320 블루텍 하이브리드도 동시에 공개해 많은 주목을 끌었다. 이는 토요타와 혼다의 하이브리드 공세에 대한 메르세데스 벤츠의 하나의 회답이라고 할 수 있을 것이다.
메르세데스 벤츠보다 먼저 프레스 컨퍼런스를 가진 BMW와 아우디 등도 하이브리드 버전 컨셉트카를 발표했고 또한 쇼 직전에 BMW와 다임러크라이슬러, GM이 하이브리드 시스템 개발에 제휴했다는 뉴스가 있어 쇼장에서는 많은 사람들이 “독일 메이커들도 하이브리드를 인정했다”는 말로 하이브리드에 대한 높은 관심을 나타냈었다.

지금까지 독일 자동차회사들의 엔지니어들은 하이브리드에 대해 “두 가지 파워 플랜트가 한대의 자동차 안에 탑재되어 사용하는 것은 넌센스”라는 입장을 견지해왔었다. 그런 생각을 배경으로 메르세데스 벤츠의 경우 차세대 파워 플랜트로서는 북미를 포함해 디젤을 중요시하는 정책을 추진해왔다. 그 성과로서 미국 텍사스의 레이싱 코스에서 E320CDI로 24시간의 세계 속도 기록을 달성하기도 했다.
또 올해 초에는 미국 동해안에서 서해안까지 독일인 저널리스트로 하여금 렉서스 RX400h와 메르세데스 벤츠 ML320CDI로 장거리 비교테스트를 하게 해 ML이 RX보다 총 평균 연비에서 100km당 1리터의 이점이 있다는 결과를 대대적으로 미디어에 배포하기도 했다.

그런 메르세데스인만큼 이번의 하이브리드 시스템의 발표는 토요타와 혼다의 하이브리드 공세에 대한 정치적인 의미가 강한 것이라는 의견이 제기되고 있다. 모터쇼 직전에 GM, BMW와 함께 하이브리드 개발에 관한 컨소시엄 구성을 발표한 것이 그것을 입증하고 있다는 것이다.

다시 말해 하이브리드는 특히 토요타의 마케팅 전략에 의해 환경보호에는 필수적인 해결방법의 하나로 되어 있어 이것을 그대로 두면 미국뿐만 아니라 유럽에서도 선진적인 메이커로서의 이미지에 손상을 입을 수 있다는 얘기이다. 때문에 이번에 발표한 독일 메이커들의 하이브리드카들은 대부분 2007년 이후에 출시 예정이라는 입장을 보이고 있는 것이다.

그렇다면 메르세데스 벤츠가 생각하는 미래는 무엇일까? 당연히 연료전지다. 2005 프랑크푸르트 모터쇼와 뉴 S클래스 시승회 기간중에 만난 메르세데스의 엔지니어는 연료전지의 미래를 확신한다는 자세를 보였다. 수소시대의 도래에 대해 여러가지 의견이 있지만 메르세데스는 나름대로 진전이 있었음을 시사한 것이다. 연료전지차의 실용화에 대해 GM과 토요타의 연료전지차에 대한 논란과는 달리 머지 않아 메르세데스제 연료전지차가 우리 눈 앞에 나타날 수 있기를 기대하게 했다는 얘기이다.

저연비과 고출력을 양립시킨 다이렉트 하이브리드

이번에 메르세데스가 발표한 두 가지 하이브리드 시스템의 기본은 독일차다운 달리기를 중시한 소위 혼다 방식의 마일드 하이브리드시스템이다.

우선 가솔린과 전기모터의 조합에 의한 하이브리드 시스템을 메르세데스 벤츠는 다이렉트 하이브리드라고 칭했다.
이 명명은 메인 파워 트레인인 가솔린 엔진에 직분 시스템이 채용되어 있다는 것을 의미하고 있다. 메르세데스 벤츠는 오토 사이클(가솔린 엔진)에는 아직 연비 개선의 잠재력이 있다는데 주목하고 있다. 3.5리터 V6 엔진에 200바의 분사압력을 가진 피에조 분사방식을 채용해 제 2세대 분사 가솔린 엔진을 우선 완성시켰다. 메르세데스 내에서 엔진 개발 코드 M272DE35라고 불리는 이 새로운 유닛은 최고출력 292ps/6,000rpm, 최대토크 36.9kgm/2,400~5,000rpm을 발휘한다.

그리고 이 엔진과 7G트로닉 트랜스미션의 사이에 8.2ps의 박형 전기모터를 레이아웃하고 있다. 이 모터는 스타터와 부스터의 역할을 갖고 있으며 스타트시에는 25.4kgm를 발휘한다. 그 후 1,000회전시에 5kgm를 유지한다. 이 모터의 도움으로 특히 스톱&고가 많은 시내 주행에서 연비의 저감에 기여하는 것이다. 이 16개의 코일을 가진 모터는 물론 발전기의 역할도 수행하고 브레이크 에너지를 전기로 변환해 리튬 이온 배터리에 축전한다.

물론 가솔린 엔진은 부하가 걸리지 않은 상태에서는 휴지하고 그만큼 연비 향상에 공헌한다. 메르세데스의 발표에서는 이 S350다이렉트 하이브리드로 100km당 8.3리터의 가솔린을 소비하지만 이는 구 S350(W220형: 10.9리터/100km)와 비교하면 25% 가량 연비가 향상되었다고 한다. 또 가솔린 엔진에는 당연히 3원 촉매와 DeNOx 캐털라이저가 장비되어 있어 배기가스의 수치는 현재로서는 최고의 수준으로 유로5 도 클리어할 수 있다.
그리고 메르세데스가 가장 중시하는 것으로 이 S350하이브리드는 0-100km/h 가속 성능이 7.5초, 최고속도는 리미터 작동으로 250km/h. 메르세데스다운 달리기 성능을 그대로 보여 주고 있다.

디젤의 성능을 살린 블루텍 하이브리드

메르세데스 벤츠가 일본 메이커와 차이를 보이는 것이 이 디젤 엔진과 하이브리드의 조합이다.
메인 파워 트레인은 3리터 V6 CDI로 최고출력 235p/3,800rpm, 최대토크 54.5kgm/1,600~2,400rpm을 발휘한다.
여기에 가솔린 사양과 마찬가지로 7G트로닉 트랜스미션과 사이에 8.2ps의 전기모터를 끼워 넣어 출발과 저 부하시의 주행에 공헌한다.
이 디젤 엔진에는 요소 분사 테크닉을 사용한 NOx 대책이 채용되어 있고 그 요소첨가재가 애드 블루라고 불리우고 있는 것에서 블루텍 하이브리드라고 부르게 되었다고 한다. 이 첨가재는 이미 메르세데스의 5000대 이상의 트럭에 채용되어 있기 때문에 그 효과와 안전성은 보증된다.

S320 블루텍 하이브리드에는 22리터의 애드블루가 스페어 타이어용 공간에 설계된 탱크에 저장되어 있고 100km/h 당 0.1리터가 소비되며 최종적으로는 캐털라이저를 지나면서 80%의 질소산화물이 제거된다. 이 정도의 수준은 미국의 미래 배기가스 규제, 일본의 중장기 배기가스 규제도 클리어할 수 있는 수치다. 또 당연히 DPF(Diesel Particulate Filter)도 표준으로 장비하고 있다.

연비의 향상 면에서는 종래의 S400 CDI(W220형)과 비교하면 약 20%가 저감된다. 또 이 S320블루텍 하이브리드도 가솔린 사양과 마찬가지로 주행성능을 희생하지 않고 0-100km/h 가속성능이 7.2초, 최고속도는 250km/h 로 동급 논 하이브리드 모델과 차이가 없다.
이들 마일드 하이브리드 시스템 외에도 메르세데스 벤츠는 하이브리드 시스템의 연구를 계속하고 있다. 2년 전 프랑크푸르트모터쇼에 발표한 2 모드 하이브리드 시스템이다. 2기의 컴팩트한 전기모터를 자동변속기와 조합시킨 이 시스템은 시리즈 하이브리드와 패러랠 하이브리드를 융합시킨 것으로 보다 고성능의 대형차 또는 4WD를 탑재하는 모델, 그리고 롱 드라이브 모드에도 적용되고 있다.

앞서 설명했듯이 다임러크라이슬러와 BMW, 그리고 GM(오펠)과 제휴는 이 2모드 하이브리드 시스템을 공동으로 개발해 시장 제공에의 시간 단축과 비용 저감을 꾀하고자 하는 것이다. 이는 특히 GM이 적극적으로 아이디어를 개발한 것으로 하이브리드는 과도기적인 해결책으로 결정적, 최종적으로는 연료전지가 자동차의 파워 트레인을 지배한다. 그럴 경우에도 기슬 개발에 있어 한 회사가 개발 비용을 지출하는 것은 좋은 생각이 아니라는 계산으로 추진하고 있는 것으로 추측되고 있다.
어쨌든 이 제휴와 일본 메이커, 특히 하이브리드 왕국을 구축해 가고 있는 토요타, 그 중간에 있는 혼다와의 진행과정이 어떻게 될지가 많은 주목을 끌고 있다.
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