홈페이지 가니깐 있더라고 그래서 퍼 왔지
40년전에 아이디어를 떠올림
지금 이 순간에도 전기차 수소차 하이브리드 윗단계 그 무언가 개발해서 테스트 졸라 하고 있을거임 ㅋ
차세대 하이브리드 시스템에 담긴 현대자동차그룹의 하이브리드 기술 개발 역사
현대자동차그룹 2025.04.20 5min
하이브리드 시스템의 성능 및 효율 개선을 위해 끊임없이 노력해 온 현대자동차그룹이 ‘차세대 하이브리드 시스템’을 통해 새로운 결실을 맺었다.
40여 년 전부터 시작된 하이브리드 파워트레인 연구
독자 개발한 하이브리드 시스템으로 세계 최정상에 올라서다
전동화 전환기에 걸맞은 새로운 하이브리드 시스템의 탄생
현대자동차그룹이 파워트레인의 새로운 기준이 되는 차세대 하이브리드 시스템을 공개했다. 엔진과 변속기 사이에 두 개의 모터를 탑재해 동력 성능을 높이고 효율을 끌어올린 것이 특징이다. 하이브리드 시스템의 구조적 이점을 극대화해 시스템 효율을 혁신적으로 개선하고, 전동화 특화 기술을 통해 고객에게 새로운 이동 경험을 제공하는 최첨단 기술의 결정체라고 할 수 있다.
우수한 하이브리드 시스템을 만들기 위해서는 내연기관, 전동화, 소프트웨어 등 지금의 자동차를 만드는 모든 기술을 고도화해야 한다. 따라서 차세대 하이브리드 시스템에는 현대차그룹이 지금까지 개발한 모든 기술 개발 노하우가 담겨 있다. 그리고 차세대 하이브리드 시스템이 이와 같은 혁신적 구조를 택할 수 있었던 배경에는 수십 년에 걸쳐 매진한 현대차그룹의 하이브리드 기술 개발 역사가 있다.
40여 년 전부터 시작된 하이브리드 파워트레인 연구
현대차그룹은 1990년대부터 하이브리드 자동차의 개발을 시작했다. 지구 환경 문제와 친환경차의 필요성이 대두되던 시기에 하이브리드 자동차의 가능성에 주목한 것이다. 이후 현대차그룹은 1995년 열린 제1회 서울모터쇼에서 프로 엑센트를 기반으로 제작한 첫 하이브리드 콘셉트카 FGV-1(Future Green Vehicle-1)을 선보이며 하이브리드 자동차 시대를 예고했다.
1997년에는 일본 교토에서 열린 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 ‘기후변화협약에 관한 교토의정서(일명 교토의정서)’가 채택되며 자동차 배출가스에 대한 강도 높은 규제가 예고된 바 있다. 선행 개발을 통해 하이브리드 자동차의 가능성을 확인한 현대차그룹은 자동차 산업의 변화를 먼저 읽고, 시대의 요구와 글로벌 시장 수요에 대응하기 위해 하이브리드 기술 개발을 본격화했다.
현대차그룹은 2000년 베르나 하이브리드, 카운티 하이브리드를 개발했고, 2004년에는 16개월에 거쳐 완성한 클릭 하이브리드를 정부 기관 공급용으로 50대 한정 생산했다. 클릭 하이브리드는 구동모터가 엔진을 보조하는 소프트타입 하이브리드 모델이었다. 당시 기술제휴를 맺은 외부 업체로부터 모터 및 인버터를 공급받고, 니켈수소 배터리를 탑재하여 18km/L의 연비를 기록했다.
당시의 하이브리드 모델들은 진정한 의미의 양산까지 이어지지는 못했다. 하이브리드 자동차의 핵심으로 여겨지는 연비 측면에서 타 제조사 대비 부족했기 때문이다. 하지만 기술적 한계를 확인하고 더욱 발전을 다짐하는 계기가 됐다. 이후 현대차그룹은 독자적인 기술 확립을 위해 2004년 남양연구소에 ‘하이브리드 개발실’을 세우며 하이브리드 기술 개발의 속도를 높였다.
새로운 기술을 개발하는 것만큼 새로운 시장을 개척하는 일도 매우 어렵다. 현대차그룹은 하이브리드 자동차의 시장 진입을 위해 소비자 유지 비용이 저렴하면서도 ‘차별화된 가치를 지닌 차량’을 제공한다는 개발 목표를 충족하는 동시에, 시장 형성 초기 단계에서 판매 대수가 적어도 손해를 최소화하는 방법을 찾아야 했다.
이에 현대차그룹은 2003년 세계 최초로 양산화에 성공한 LPi 엔진에 주목했다. LPi 엔진은 액화 상태의 LPG를 공기와 혼합해 연소실에 공급하는 액상 분사 방식의 LPG 엔진으로, 기존 LPG 엔진 대비 개선된 성능, 우수한 연비, 저공해, 우수한 겨울철 시동성 등 장점이 많았다. 해당 엔진의 뛰어난 성능과 저렴한 유지비란 실용적 측면에 주목한 현대차그룹은 세계 최초로 LPi 엔진 기반의 하이브리드 시스템을 개발해 2009년 7월 아반떼 LPi 하이브리드, 포르테 LPi 하이브리드를 출시했다.
두 모델은 하이브리드 시스템 자체설계 및 국내 생산이라는 업적을 동시에 달성하는 기록을 남겼다. 모터, 배터리, 인버터, 컨버터, 제어기 등의 핵심 부품을 현대차그룹이 자체적으로 설계하고 국내 생산까지 성공하면서 양산에 이를 수 있었다. 특히, 그동안 사용되었던 니켈수소 배터리 대신 세계 최초로 양산 하이브리드 자동차에 리튬이온 배터리를 사용한 점도 돋보이는 장점이었다.
독자 개발한 하이브리드 시스템으로 세계 최정상에 올라서다
아반떼 LPi 하이브리드, 포르테 LPi 하이브리드로 대량 양산의 가능성을 확인한 현대차그룹은 마침내 모터만으로 주행이 가능한 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템의 개발을 시작했다. 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 상황에 따라 모터가 직접 차를 구동해 최적의 효율을 내는 하드타입 하이브리드 모델이 필요했기 때문이다.
당시 하이브리드 자동차 시장의 대세는 토요타의 직병렬 하이브리드 시스템이었다. 하지만 현대차그룹은 이와 다른 독자적인 방식의 하드타입 하이브리드 시스템을 개발하기로 했다. 개발 과정에서 토요타로부터 기술과 부품 제공 제안을 받기도 했지만, 독자적인 기술을 확보해야만 미래 시장을 선도할 수 있다는 비전이 있었기 때문이다.
현대차그룹은 타 제조사와의 차별성을 갖추는 동시에 그룹 내 다양한 파워트레인을 활용할 수 있는 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템의 개발을 결정했다. 이후 모터, 인버터와 같은 핵심 부품의 개발을 위해 해외 기업과의 협력을 추진했다. 하지만 개발 과정에서 지나치게 비협조적이거나 터무니없는 비용을 제시하는 등의 사유로 협력이 무산되기 일쑤였다.
완전히 새로운 시스템의 독자 개발은 상당히 힘든 일이다. 하지만 현대차그룹이 아반떼 LPi 하이브리드, 포르테 LPi 하이브리드를 개발하며 수없이 겪은 보완과 검증 과정은 큰 힘이 되었다. 가령 아반떼 LPi 하이브리드의 구동모터를 개발하며 얻은 노하우는 하드타입 하이브리드용 구동모터 설계의 기반이 되었다.
신기술 개발에 적극적인 현대차그룹의 도전 정신 또한 큰 힘이 되었다. 현대차그룹은 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템을 개발하며 엔진과 자동변속기 사이에 구동모터를 탑재하기 위해 토크 컨버터를 삭제하는 등 혁신적인 시도를 거듭했다. 그리고 신기술로 기술적 한계를 하나하나 지워나갔다. 가령 토크 컨버터를 엔진 클러치로 대체하며 생긴 변속 충격 문제는 엔진 클러치 접합 제어 기술로, 유압의 지속적인 공급 문제는 전동식 오일 펌프를 적용해 해결하는 등 적극적인 기술 개발로 난관을 헤쳐 나아갔다.
2011년 5월, 현대차그룹은 세계 최초로 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템을 탑재한 쏘나타 하이브리드와 K5 하이브리드를 출시했다. 두 모델은 기존의 어느 하이브리드 시스템과도 다른 독창성을 지니고 있었다. 가령 현대차그룹의 하드타입 하이브리드 시스템은 엔진, 엔진 클러치, 구동모터, 자동변속기로 구성되어 있다. 엔진에 HSG(시동 발전기)가 장착되어 있어 전기차 모드로 주행할 때는 엔진 클러치가 엔진과 구동모터의 연결을 끊고 구동모터로만 주행하며, 하이브리드 모드 전환 시에는 HSG가 엔진을 깨우고 회전속도를 동기화해 엔진과 구동모터를 엔진 클러치로 연결한다.
혁신적인 구조 덕분에 현대차그룹의 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템은 빠른 응답성, 우수한 발진 성능, 다이내믹한 운전 재미 등을 모두 잡을 수 있었다. 기존 하이브리드의 연비 우선 기조에서 벗어나 운전의 ‘맛’과 ‘재미’까지 구현하는 하이브리드의 시작점이 된 것이다. 이후 현대차그룹은 DCT를 적용한 하이브리드 모델까지 선보이면서 연비와 운전의 즐거움 모두를 지향하는 지금의 하이브리드 자동차 시대를 열었다. 이는 40여 년에 걸친 노력 끝에 이뤄낸 성과라 할 수 있다.
전동화 전환기에 걸맞은 새로운 하이브리드 시스템의 탄생
현대차그룹의 하이브리드 시스템 개발 역사를 살펴보면 자동차 산업과 시대의 흐름, 글로벌 시장 수요에 대응하기 위한 치열한 노력을 확인할 수 있다. 차세대 하이브리드 시스템도 마찬가지다. 예컨대 차세대 하이브리드 시스템은 ‘전동화 전환기’라는 자동차 시장의 흐름에 대응하기 위한 두 가지 주제를 담고 있다.
차세대 하이브리드 시스템의 첫 번째 개발 콘셉트는 ‘동력과 효율의 완벽한 조화(Well Balanced High Tech)’다. 현대차그룹은 하이브리드 자동차가 시장의 중심이 될 수 있도록 시스템 효율을 높여 연비와 동력 성능 등 종합적인 상품성을 개선했다. 또한, 다양한 차급에 적용할 수 있도록 확장성도 구현했다. 덕분에 차세대 하이브리드 시스템은 여러 엔진 라인업과 결합할 수 있으며, 소형차부터 중·대형차까지 다양한 차종에 폭넓게 적용될 예정이다.
두 번째 개발 콘셉트는 ‘하이브리드 그 이상의 전동화 경험(Expanded xEV Experience)’이다. 현대차그룹의 차세대 하이브리드 시스템은 전동화 경험의 폭넓은 확장을 도와줄 기술을 다양하게 제공한다. 개선된 e-라이드, e-핸들링 등 모터 제어 기술로 주행 성능을 강화하는 것은 물론, V2L 및 스테이 모드 등을 추가해 전기차와 같은 편리한 사용 경험까지 담았다. 현대차그룹은 해당 기술들을 차급별 특성 및 지역별 시장 환경에 맞춰 차별화해 적용할 예정이며, 하이브리드 특화 기술을 지속적으로 확대해 고객에게 더욱 폭넓은 전동화 경험을 제공할 계획이다.
차세대 하이브리드 시스템은 미래 모빌리티를 위한 새로운 기반이다. 현대차그룹이 하이브리드 기술 개발에 매진한 40여 년은 새로운 시대를 여는 초석이 됐다. 꾸준한 전동화 기술 연구 경험이 지금의 전기차를 만드는 기반이 되었고, 세계 최초의 병렬형 하드타입 하이브리드 시스템의 제어를 위해 소프트웨어를 연구한 경험이 SDV(Software-Defined Vehicle, 소프트웨어 중심으로 진화하는 자동차)의 바탕이 되었다. 이처럼 기술은 끊임없이 발전하며 새로운 시대를 만들어간다. 현대차그룹이 차세대 하이브리드 시스템으로 만들어갈 미래에 주목해야 하는 이유다.
#현대자동차그룹 #하이브리드 자동차
HMG 저널 운영팀 group@hyundai.com
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