풀/마일드/플러그인 하이브리드, 연료 전치차, 수소차

고유가 상황이 지속되면서 연비가 좋은 하이브리드카(이하 하이브리드)나 전기자동차(이하 전기차)에 대한 관심이 그 어느 때보다 높다. 다양한 미디어를 통해 이들에 대한 기사도 끊임없이 쏟아져 나온다. 그런데 하이브리드나 전기차가 무엇인지 대충은 알 것 같은데 정확하게 설명해 보라고 하면 쉽지 않을 것이다. 거기다 플러그 인 하이브리드, 수도 연료 전지차, 마일드 하이브리드 이런 용어까지 더해지면 설명은 더 어려워진다. 그래서 하이브리드와 전기차 관련하여 자주 등장하는 용어들을 정리했다.

가장 먼저 이해할 것은 ‘전기차’다. 가솔린이나 디젤, LPG 등의 연료를 실린더 내에서 폭발시켜 그 힘으로 회전 운동을 만드는 엔진 대신 전기모터를 동력원으로 사용하는 자동차를 말한다. 모터를 움직이는 에너지는 당연히 전기이며, 전기는 차량에 탑재된 배터리에서 얻는다. 따라서 배터리에 전기를 충전해 주는 설비가 따로 필요하다. 그리고 배터리의 용량과 전기모터의 성능에 따라서 전기차의 성능이 결정된다.

‘하이브리드’는 엔진과 전기모터 등 서로 다른 2가지 혹은, 그 이상의 동력원을 함께 사용하는 자동차를 말한다. 대표적인 것이 가솔린 엔진과 전기모터를 사용하는 가솔린 하이브리드이다. 최근 유럽에서는 가솔린 엔진보다 효율이 뛰어난 디젤 엔진과 전기모터를 사용하는 ‘디젤 하이브리드’ 개발도 활발하다. 현대 기아차에서는 LPG를 연료로 사용하는 LPI엔진과 전기모터를 결합한 ‘LPI 하이브리드’를 선보인 바 있다.

그런데, 하이브리드는 작동 방식에서 ‘풀(스트롱) 하이브리드’와 ‘마일드 하이브리드’로 나뉜다. 이들을 구분하는 기준은 전기모터만으로 주행이 가능하냐는 것이다. 풀 하이브리드는 엔진과 모터가 함께 자동차를 움직일 뿐 아니라, 각각 독립적으로도 자동차를 움직일 수 있다. 즉 엔진이 꺼진 상태에서 전기모터만으로도 주행이 가능하다. 반면 마일드 하이브리드는 전기모터 만으로는 주행이 불가능하다. 따라서 항상 엔진이 자동차를 움직이며, 전기 모터는 엔진에 힘을 보태는 정도로 작동한다.

풀하이브리드는 용량이 더 큰 전기모터와 배터리를 갖추고, 일정구간은 연료를 전혀 사용하지 않고 충전된 전기만으로 주행이 가능하므로 전체적으로 연비를 더 높일 수 있다. 반대로 마일드 하이브리드는 연비 상승폭은 좀 낮지만 상대적으로 간소한 설비로 효율을 높일 수 있다. 가속할 때 충전된 전기로 모터를 돌려 엔진에 힘을 보태면 엔진은 연료를 덜 소비하고도 원하는 주행을 할 수 있으니 연비가 더 높아지는 것이다.

한편, 하이브리드는 주행 중 감속할 때나, 내리막 길을 주행하면서 엑셀에서 발이 떨어질 때 등 엔진의 힘이 필요하지 않은 순간 마다 수시로 발전기를 돌려서 전기를 생산하고 충전했다가 필요할 때 그 전기로 모터를 구동한다. 즉 자동차가 엔진으로 주행하는 동안 낭비되는 에너지를 적극적으로 모아 전기로 바꿔서 사용하는 것이며, 외부에서 전기를 공급하지는 않는다.

반면 ‘플러그인 하이브리드’는 전기를 좀 더 적극적으로, 많이 사용하기 위해 배터리의 용량을 늘리고, 외부 전원으로부터 충전을 할 수 있도록 한 하이브리드다. 당연히 가솔린 등의 연료 소비 없이 더 긴 거리를 주행할 수 있으므로 연비는 더 높일 수 있다. 하이브리드의 대명사인 토요타 프리우스도 지난해부터 일본에서 플러그인 하이브리드인 ‘프리우스 PHV’를 판매하고 있다.

여기서 잠깐. 미국에서 시판중인 쉐보레 ‘볼트’는 좀 특별한 경우다. 볼트는 전기모터를 동력원으로 사용하는 전기차이지만 엔진도 탑재하고 있다. 그런데 주행은 전기모터로만 하고 엔진은 충전된 전기를 다 사용했을 때 발전용으로만 사용된다. 충전된 배터리로는 최대 80km를 주행할 수 있어 일상적인 시내 주행이라면 발전용 엔진은 전혀 사용하지 않아도 된다. 다만 충전 시설이 갖춰져 있지 않은 곳으로 장거리 주행을 해야 할 경우에는 배터리가 다 소진 되면 엔진으로 발전해서 주행할 수 있다. 35리터의 휘발유로 발전을 하면 최대 530km를 더 주행할 수 있다. 일반적인 하이브리드의 개념과는 접근 방법이 다르다.

전기차의 다른 형태로 ‘수소 연료 전지차’가 있다. 기본적으로 전기모터가 동력인 전기차인데, 충전된 배터리에서 전기를 공급받지 않고 탑재된 수소를 이용해 전기를 만들어 사용한다. 수소와 산소를 결합시키는 과정에서 만들어진 전기로 모터를 구동하며, 이때 만들어진 물만 배기구를 통해서 밖으로 배출한다. 연료 탱크 대신 장착된 수소 탱크에 수소를 충전하면, 주행하는 동안 이산화탄소나 유해가스를 전혀 발생시키지 않고 물만 배출하므로 아주 친환경적이다.

수소를 사용하는 또 다른 형태는 ‘수소 자동차’가 있다. 수소는 폭발력이 높은 가연성 기체이므로 수소를 휘발유처럼 엔진 실린더에 직접 주입해서 그 폭발을 이용하는 자동차다.

수소와 전기를 주 연료로 사용하는 방식은 주행 중 이산화탄소와 유해 물질을 배출하지 않아 무공해 자동차로 불린다. 하지만, 주행하는 동안에 무공해 인 것은 사실이지만 수소와 전기를 생산하는 시설에서는 여전히 이산화탄소와 유해물질이 발생하므로 더 친환경적이라고 볼 수 없다는 반론도 만만치 않다. 특히 대한민국처럼 전기 생산이 화력 발전에 의존하는 비중이 클수록 더욱 그렇다. 태양력, 풍력 등의 그린 에너지를 적극 활용한다면 그야말로 무공해에 가까워질 수 있는 여지는 있다.

또 하나, 지구 대기 환경과는 관계가 없지만, 전기차가 자동차의 소음 공해를 해결하는 탁월한 대안임에는 틀림없다.

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