최근 유럽을 중심으로 마일드 하이브리드(MHEV) 도입이 늘어가고 있습니다. 마일드 하이브리드는 전기 모터로 바퀴를 굴리는 이전 방식이 아닌, 전압을 48V로 높여 다방면에 활용하는 기술입니다. 마일드 하이브리드 기술을 도입하는 이유와 장점들을 살펴봤습니다.
마일드 하이브리드, 왜 쓰는 걸까?
자동차 제조사들이 12V를 대신해 48V 시스템을 사용하려는 이유는 뭘까요? 근본적으로는 자동차의 전장화를 이유로 꼽을 수 있습니다. 승용차에서 사용하는 12V 전기 시스템은 1950년부터 이어져 왔습니다. 하지만 자동차는 그동안 많은 변화가 있었죠. 램프류와 에어컨, 스크린도 모두 전기를 쓰는 것처럼요. 최근에는 능동적 안전장비와 운전 보조 시스템이 보편화되면서 더 많은 전기를 필요로 하고 있습니다. 이렇게 되자 지금까지의 12V로는 감당하기 힘들어지기 시작했습니다.
그렇다면 풀타입 하이브리드나 플러그인 하이브리드 시스템으로 가면 될 텐데요. 하지만 자동차에 고전압을 사용하면 안전상 위험 요소들이 늘어납니다. 때문에 부가적인 조치를 취해야 하는데, 그럴 때는 효과 이상의 비용이 필요한 경우가 생깁니다. 결국 자동차 회사들은 EU가 규정한 인체에 안전한 전압의 상한선(48V)에서 합의를 본 것입니다.
좀 더 솔직한 이유로는 MHEV 기술을 활용해 강화된 환경 규제에 대응하기 위함입니다. 마일드 하이브리드 시스템은 엔진과 변속기 사이에 모터를 결합한 구조입니다. 시동을 걸거나 큰 동력이 필요할 때 도움을 줍니다. 물론 모터로 바퀴를 직접 굴리는 스트롱 하이브리드보다는 효과가 적습니다. 그러나 투자 비용 대비 이산화탄소 저감 효과는 우수하다는 평가. 쉽게 말해 환경규제를 충족하기 위한 ‘가성비’ 좋은 기술이라고 이야기할 수 있습니다.
국내 시장 스타트는 레인지로버 이보크
국내에서 판매된 첫 마일드 하이브리드 모델은 신형 레인지로버 이보크입니다. 2L 디젤 유닛에 48V 마일드 하이브리드 기술을 접목했습니다. 구조는 단순합니다. 48V, 11.2kWh 용량의 배터리와 컨버터가 BiSG(Belt Integrated Starter Generator)에 연결되어 있습니다. BiSG는 평범한 시동 모터보다 용량이 크고 제네레이터 역할을 동반합니다. 따라서 감속할 때는 전력을 회수해 배터리에 저장하죠. 이렇게 모은 전력은 시동을 걸 거나 가속을 할 때 쓰면서 에너지 효율을 높입니다.
랜드로버가 공개한 자료에 따르면 이보크의 마일드 하이브리드 시스템은 연료 효율을 6% 개선했습니다. 이산화탄소 배출량도 km당 8g 줄였습니다. 여기에 전기를 활용해 140Nm(약 14.3kg·m)의 토크를 더하면서 성능에도 도움을 준다고 설명하고 있습니다.
국산차 마일드 하이브리드 계획은?
현대모비스는 지난 2017년 ‘컨버터 통합형 48V 배터리 시스템’ 개발에 성공했습니다. 양산형 모델은 지난해 중순 유럽에서 첫선을 보였습니다. 현대 투싼 2L CRDi 엔진에 접목되었습니다. 투싼에 적용된 마일드 하이브리드 시스템은 0.44kWh 리튬 이온 배터리와 12kW급 스타터-제네레이터를 활용했습니다. 그 결과 연료 소비 효율 7%, 출력은 16마력 올랐다고 평가합니다.
국내 시장에는 어떤 모델부터 MHEV가 적용될까요? 흐름부터 살펴보겠습니다. 현대차그룹을 기준으로 디젤 세단은 점차 자취를 감추고 있는 상황. 대신 3L 미만 가솔린과 2L 미만의 디젤은 스마트스트림 파워트레인으로 대체되고 있습니다. 따라서 가능성 있는 영역은 2L 넘는 디젤(R 엔진)입니다. 풀체인지를 준비 중인 쏘렌토에 가장 먼저 물릴 거라는 전망입니다.
보태어 영국에서 공개된 투싼 N-Line에는 1.6L 디젤 엔진에 마일드 하이브리드 기술이 더해졌습니다.
MHEV, 적극적인 브랜드는?
마일드 하이브리드 시스템을 적극 반영하고 있는 브랜드는 폭스바겐과 아우디, 메르세데스-벤츠. 아우디는 일찍이 48V 시스템을 터보차저에 활용하기 시작했습니다. 상황에 따라 편차가 큰 배기가스 대신 전기를 활용해 과급기를 제어해 딜레이를 줄일 수 있었습니다. 플래그십 모델인 A8을 시작으로 A6 풀체인지 모델에도 MHEV가 채택됩니다. 특히 A6는 국내 출시가 유력한 상황이라 더욱 관심이 집중되고 있습니다.
올해는 가능할까? 풀체인지 A6(MHEV)
메르세데스-벤츠도 효율과 성능 두 분야에서 48V 시스템을 폭넓게 활용하고 있습니다. 먼저 1.5L(기존 2L)로 엔진 배기량을 낮추고도 출력을 유지한 C200(EQ Boost)을 예로 들 수 있습니다. ‘엔진 스톱’ 기능을 적극적으로 활용해 좋은 연비도 함께 달성했습니다. 고성능 디비전 메르세데스-AMG에서도 마일드 하이브리드를 찾아볼 수 있습니다. 바로 AMG 53 시리즈에서죠. AMG CLS 53과 E 53 쿠페에 더해진 마일드 하이브리드는 21마력을 직접 지원하며, 전동식 보조 컴프레서가 터보랙을 줄여 응답성을 한층 개선했습니다.
고석연 기자
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