현대자동차는 오랜 시간 최상의 운전성을 갖춘 친환경차를 개발하는 데 역량을 집중해왔습니다. EV와 HEV의 특성을 융합한 쏘나타 PHEV는 기존에 선보였던 차량을 넘어서 차량 전 영역에서 가장 자연스러운 운전성을 보여줍니다. 이번에 소개할 내용은 쏘나타 PHEV의 친환경 기술의 융합으로 완성한 운전성과 파워풀한 성능, 그리고 고효율 연비를 구현한 파워트레인 시스템입니다.


쏘나타 플러그인 하이브리드



친환경 기술의 융합으로 완성한 운전성


자동차의 기본 역할은 운전자가 조작하는 대로 잘 움직이는 것입니다. 액셀을 밟으면 밟는 대로 잘 가속하고, 브레이크를 밟으면 운전자가 불편함을 느끼지 않게 잘 멈추는 것이 바른 자동차의 예라 할 수 있습니다. 하지만 친환경차는 연비를 고려해야 하므로 기술적으로 가솔린차보다 복잡하고 정교한 구조를 갖습니다. 현대자동차는 친환경차에 자동차 본연의 운전성과 역동성을 주입한 독자적인 하이브리드 시스템을 개발하고 진화를 거듭하고 있습니다. 과거 자동차의 친환경성과 역동성은 서로 대립하는 단어였습니다. 하지만 이제는 상생하며 양립할 수 있게 되었습니다. 현대자동차의 끊임없는 기술 개발은 이렇게 자동차의 패러다임을 바꿔가고 있습니다. HEV와 달리 가솔린뿐만 아니라 외부 충전 방식으로도 에너지를 얻는 쏘나타 PHEV는 주행 성능이면 주행 성능, 운전성이면 운전성 그리고 최고 수준의 연비까지 시대와 사용자를 주도하는 친환경차입니다.


쏘나타 실내 인테리어



운전의 재미, 듬직한 동력성능을 놓치지 않은 친환경 자동차


파워풀한 동력 성능을 보여주는 쏘나타 PHEV는 높은 연비 효율과 운전하는 즐거움을 함께 누릴 수 있습니다. 이를 위해 연구진이 가장 신경 쓴 부분은 시스템 구조와 제어 기술 그리고 연비는 높이면서 역동적인 운전이 가능하도록 HEV 전용 엔진과 6단 자동변속기를 새롭게 장착한 것입니다. 또한, 전용 엔진과 변속기 사이에 50kW급 모터와 힘을 제어하는 엔진 클러치(Engine Clutch)를 삽입해 시스템 구조를 단순화했습니다. 이것이 바로 TMED 타입 병렬형 하이브리드 시스템입니다. 이 시스템은 현대자동차의 독자적인 제어 기술을 통해 완성했습니다.



전기차 모드(CD 모드)와 하이브리드차 모드(CS 모드)의 부드러운 연결성


쏘나타 PHEV는 전기차 모드와 하이브리드차 모드 모두 운용되기 때문에 도로 상황, 운전자 컨디션 등에 따른 모드 전환이 자연스럽게 이어져야 합니다. 전기차 모드(CD 모드)로 주행하는 동안에도 급가속이 필요할 경우, 엔진이 작동되도록 한 설계는 운전의 즐거움과 위급 상황의 안전성까지 생각한 것입니다. 이질감 없는 부드러운 모드 전환은 쏘나타 PHEV만의 특별한 기술력으로 이뤄낸 성과입니다. 6단 자동변속기의 응답성은 각 차속마다 차이가 없으며 엔진은 모터 속도에 맞추기 위해 상황에 따라 미리 예열됩니다. 전기차 모드에서 하이브리드차 모드로 바뀌면서 엔진 토크가 안정될 때까지의 시간은 1.2초 내외, 또 상황과 조건에 따라 긴밀하게 이뤄지는 변속기의 킥다운(Kick-Down: 액셀 페달을 밟을 때 더 큰 견인력을 위해 자동으로 저단 기어로 변속)도 쏘나타 PHEV의 운전성을 한층 향상시켜 줍니다.


전기차 모드와 하이브리드차 모드

     


파워풀한 성능의 비밀, 하이브리드 전용 누우2.0 GDi 엔진


현대자동차는 쏘나타 HEV와 PHEV를 출시하면서 ‘친환경 자동차는 힘이 약하다’라는 인식을 바꾸고자 했습니다. 그래서 자동차의 본질적인 경쟁력이라고 할 수 있는 동력 성능에 많은 공을 들였습니다. 순수 독자기술로 개발된 HEV 전용 누우2.0 직분사(GDi) 엔진은 쏘나타 PHEV에 적용되어 최고 출력 156마력, 최대토크 19.3kgfa·m을 선보였습니다. 기존 YF 쏘나타 HEV 모델보다 출력과 토크를 각각 6마력, 1.0kgf·m을 높인 것입니다. 이러한 성능 향상을 바탕으로 쏘나타 PHEV는 2,000cc이지만 2,500cc 엔진을 장착한 타사 제품에 버금가는 성능을 자랑하며 ‘잘 달리는 하이브리드’라는 평가를 받고 있습니다. HEV 전용 누우2.0 GDi 엔진은 친환경 하이브리드차의 최대 약점으로 지적된 초기 가속 문제를 상당 부분 해결하는 동시에 국내 중형 HEV 중 최초로 스포츠(Sports) 주행 모드를 적용해 역동감 넘치는 ‘펀 드라이빙(Fun Driving)’을 가능하게 했습니다.


하이브리드 전용 누우2.0 GDi 엔진


HEV 전용 누우2.0 GDi 엔진은 자체 연비효율을 높이고, 하중을 줄이기 위한 다양한 기술들을 적용되었습니다. 특히 친환경 차량 전용 엔진이라는 이름에 걸맞도록 EGR 쿨러 추가를 통해 배기가스 재순환시킴으로써 연비성능을 한층 향상시켰습니다.



고효율 연비의 비밀, HEV 전용 6단 자동변속기


지난 2014년 남양연구소에서 열린 ‘HKIPC (현대·기아 국제 파워트레인 컨퍼런스)’ 현장에서 공개된 현대자동차의 HEV 전용 6단 자동변속기는 일반 자동차에 적용되는 자동변속기와는 다른 새로운 모습으로 등장했습니다. 친환경 자동차를 위해 새롭게 개발된 HEV 전용 6단 자동변속기는 엔진에서 발생하는 동력을 차량 구동에 알맞은 속도 비율로 바꾸어 전달하는 기존의 변속기에 전자석 모터를 추가 장착했습니다. 친환경 차량에 알맞게 제작된 새로운 하우징에 변속기와 모터를 함께 담은 HEV 전용 6단 자동변속기는 기어 장치의 기계적인 움직임을 최소화시킬 뿐 아니라, 변속기를 통해 손실되는 출력까지 최소화시켜줍니다. 또한, 전동식 오일펌프(EOP: Electric Oil Pump)를 적용해 모터 회전수에 따라 필요 유량을 조절하여 변속기 내부 최적 유량을 제어합니다. 독자 전륜구동 병렬형 HEV 전용으로 모터 일체형 구조로 개발된 6단 자동변속기는 총 무게가 130kg으로 가벼워 차체 중량을 줄이고 연비를 향상하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 


HEV 전용 6단 자동변속기


HEV 전용 6단 자동변속기는 허용 토크 28.5kgf·m의 스펙으로 모터 협조 제어를 통한 부드러운 변속감과 모터 동력 보조로 다이내믹한 운전감을 전해주며 일반 자동변속기 수준으로 운전성을 높였습니다. 그리고 세계 최소 모터 용량으로 세계 최고 수준의 성능(연비/동력)을 구현했으며 고전압 단독 구동형 전동식 오일펌프를 적용하고 구동 부품(마찰재, 베어링 등)의 손실 저감 사양을 적용해서 연비 및 성능이 향상되었습니다.


쏘나타 PHEV

 


백인백색 운전자의 취향을 담아내다


<식객>의 허영만 작가는 “이 땅의 어머니 수만큼 요리사가 있다”고 말했습니다. 그만큼 사람의 취향은 경험과 성향에 따라 각양각색입니다. 이를 자동차에 대입하면 같은 식이 성립됩니다. 사람마다 운전하는 스타일과 좋아하는 운전 방식 등은 다를 수밖에 없습니다. 이에 쏘나타 PHEV 개발팀들은 EV와 HEV를 융합해 서로 다른 모드에서 사용자가 최상의 만족도를 느낄 수 있도록 세상의 사람 수만큼 다양한 변수를 적용하고 표준화하는 데 힘썼습니다. 차내 클러스터에 표시된 평균연비 이외에도 엔진 음색, 게이지 변화 등 모든 움직임에 대한 부분을 총괄하는 운전성은 그만큼 기술 개발에서 중요한 부분을 차지합니다. 가속 성능에서부터 NVH(소음·진동), 변속감과 RPM, 그리고 제동감과 상품성에 이르기까지 여러 부분을 챙기고 세심하게 연구해야 갖출 수 있는 것이 바로 운전성입니다. 다양한 개발 부문과 조율하는 부분이 많아질 수밖에 없어서 협업으로 진행해야 했던 사례가 많았던 쏘나타 PHEV는 개발자들의 피와 땀이 차량 곳곳에 스며들어 사용자와 함께 살아 숨 쉬고 있습니다.

운전하는 즐거움과 환경에 이바지한다는 자부심을 모두 챙길 수 있는 쏘나타 PHEV, 다음 이야기에서는 쏘나타 PHEV에 적용된 ‘하이브리드 자동차’ 기술에 대해 소개해 드리겠습니다. 감사합니다.



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

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