PHEV 시스템은 가솔린 자동차와 하이브리드, 그리고 전기차의 모든 특징을 아우르고 있는 만큼 서로의 기술을 융합하는 과정에서 생기는 다양한 변수들을 미리 예측하고 보완하는 아이디어가 핵심적인 역할을 합니다. 지난 이야기에서 쏘나타 PHEV의 안전한 배터리와 완속충전기 시스템을 다루었는데요. 네 번째 이야기에서는 현대자동차의 안전한 밀폐형 연료 시스템(ISOLATED FUEL-SYSTEM)에 대해 다뤄 보겠습니다.


쏘나타 PHEV



PHEV(플러그인 하이브리드) 시스템에 부합한 고압 연료탱크 개발


연료를 사용하지 않고 전기에너지로 주행하는 시간이 긴 PHEV는 가솔린 차량 대비 연료탱크 속에 연료를 보관해야 하는 기간도 길어지는데요. 이때 발생하는 유해한 증발가스를 저장, 처리하기 위한 쏘나타 PHEV만의 아이디어가 바로 밀폐형 연료 시스템입니다.

자동차 엔진 기관의 부품 중 하나인 캐니스터(Canister)는 쉽게 말해 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 임시로 저장하는 공간입니다. 연료탱크에서 발생한 증발 가스를 흡수하고 저장하는 캐니스터는 가솔린차에서 엔진 부압을 통해 실린더 내로 증발가스를 재연소하는데 일조합니다. 하지만 PHEV에서는 새로운 이슈가 있습니다. EV 모드로 움직일 경우 엔진을 구동하지 않기 때문에 캐니스터에 흡수된 증발가스를 연소시키지 못한다는 것. 이때 포집된 증발가스는 캐니스터 용량을 초과할 수 있어 연료탱크 내에 들어찬 증발가스를 밀폐해두는 시스템이 필요합니다. 증발가스를 엔진이 퍼지(캐니스터에서 엔진연소실로 보내는 것)하는 횟수가 극히 적기 때문에 주행이나 주차 중에 발생하는 증발가스를 연료탱크 내부에 밀폐 보관하는 것입니다. 이를 위해 쏘나타 PHEV는 연료탱크의 강성을 보강하고, 연료탱크를 밀폐하는 밸브와 리크 진단에 필요한 에어펌프를 추가하는 등 시스템 구성을 새롭게 했습니다. 현대자동차의 기술력으로 개발한 고압에 견딜 수 있는 밀폐형 연료탱크는 일정 수준 이상(35kPa)으로 압력이 올라가면 캐니스터에 가스를 빼두는 형식으로 압력을 유지할 수 있습니다. 캐니스터에 보관하고 있던 증발가스는 이후 엔진을 사용하면 실린더 내에서 연소됩니다.


가솔린 연료탱크


PHEV 연료탱크

[일반 가솔린과 PHEV 친환경차의 증발가스 처리 방식 비교]



PHEV(플러그인 하이브리드)이기에 특별한 에너지 주유법


차량에 연료를 주입하기 위해서는 연료탱크에 가득 차 있던 증발가스를 먼저 캐니스터로 보내면서 탱크 압력을 낮춰야 합니다. 일반 차량의 시스템이라면 캐니스터로, 그리고 캐니스터에서 외부로 연결되는 호스가 늘 연결되어 있어 주입에 별 문제가 없지만, PHEV 시스템에서는 연료 시스템이 밀폐형이기 때문에 별도로 공기 압력을 빼주는 과정이 필요합니다. 쏘나타 PHEV는 주유를 위해 연료 주입구 개폐 버튼을 누르면, 바로 열리도록 설계되지 않았습니다. 기존 탱크에 차 있던 증발가스들이 캐니스터로 옮겨가고, 압력이 낮아지면 자동으로 주유구가 열립니다. 이는 주유구를 열었을 때 밀폐된 가스들이 대기로 유출되는 것을 방지하기 위함입니다. 주유가 끝난 후 캐니스터에 차 있는 가스는 이후 엔진을 통해 연소됩니다.


PHEV 연료 주입구


다음 이야기에는 CD 모드(전기차 모드)와 CS 모드(하이브리드 모드)를 비교해보고 각각의 연비 기술을 알아보도록 하겠습니다. 감사합니다.


* 현대자동차그룹 연구개발본부의 ‘R&D STORY’ - 쏘나타 PHEV편에서 원문을 확인할 수 있습니다.


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