세상소식 [시승기] 현대 쏘나타 하이브리드

[핑크요정]

현대자동차의 패밀리 세단 쏘나타의 하이브리드 버전을 시승했다. 기아 K5와 같은 시스템을 채용했다. 차이점은 K5가 하이브리드 시스템만을 추가로 적용한 것에 비해 쏘나타는 하이브리드 전용 설계가 가미됐다는 점이다. 디자인에서도 가솔린 모델과 확실한 차별화를 추구했다. 미국시장에는 이미 판매가 되고 있지만 국내시장에는 이제 선보이는 것이다. 양양에서 정동진까지 왕복 131km 구간에서의 쏘나타 하이브리드의 시승 느낌을 적는다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)
사진 / 현대자동차, 채영석

이번에는 현대 쏘나타 하이브리드다. 현대자동차는 1995년부터 하이브리드카에 대한 연구를 시작했다. 2000년에는 베르나 하이브리드 컨셉을 선보이기도 했다. 2004년에는 클릭에도 HEV컨셉을 적용한 적이 있으며 2005년에는 베르나 하이브리드카를 시범적으로 공급하기도 했었다. 시판용 하이브리드카로는 아반떼 LPi 하이브리드가 시작이었다. 다만 이쪽은 마일드 하이브리드카였고 쏘나타 하이브리드는 스트롱 하이브리드, 즉 EV모드가 있는 본격적인 하이브리드라는 점에서 의미가 있다.

현재 하이브리드는 크게 병렬형과 다중모드(동력분기형+병렬형; 2모드), 동력 분기형 등으로 나뉜다. 병렬형은 다시 클러치가 없는 아반떼와 포르테, 혼다 시빅과 어코드, 인사이트, 메르세데스 벤츠 S400 하이브리드, BMW 7시리즈 하이브리드 등의 마일드 하이브리인 FMED 방식과 클러치가 있는 쏘나타와 K5, 폭스바겐 투아렉, 아우디 Q7, 포르쉐 카이엔, 닛산 푸가 등의 스트롱 하이브리드 TMED 방식으로 나뉜다.

2 모드방식은 GM의 타호, 유콘, 볼트 PHEV, 닷지 듀랑고, 메르세데스 벤츠 ML450 등 주로 대형차에 사용된다. 그리고 동력분기식(직병렬혼합형)은 토요타와 렉서스의 모든 모델과 토요타 시스템을 라이선스로 가져다 쓰는 포드 이스케이프와 퓨전, 닛산 알티마 등이 있다.

현대자동차는 하이브리드카를 친환경차라는 카테고리로 분류한다. 배터리 전기차와 연료전지전기차 등을 통칭해서 그렇게 나눈다는 얘기이다. 크게는 전기자동차(EV : Electric Vehicle)이다. 하이브리드(HEV)도, 배터리 전기차(BEV)도, 연료전지전기차(FCEV)도 모두 전기모터 구동장치가 있기 때문에 그렇다. 현대자동차는 친환경차를 블루 드라이브(blue Drive)라는 별도의 브랜드로 관리하고 있다. BMW의 블루 퍼포먼스, 메르세데스 벤츠의 블루 이피션시 등과 같은 컨셉이다.

기아자동차의 K5 하이브리드와 시스템은 똑 같다. 하이브리드 시스템의 구분상 병렬형에 속한다. 시스템의 구성은 2.0리터 엣킨슨 사이클 엔진이 기본이다. 하이브리드 자동차에 적용된 모든 엔진은 익숙한 오토 사이클이 아닌 앳킨슨 사이클로 움직인다. 토요타 프리우스부터 혼다 인사이트, 포드 이스케이프, 최근의 벤츠 S400 블루하이브리드까지 전기 모터와 내연기관이 조합된 하이브리드카들이 앳킨슨 사이클을 사용하고 있다.

두 번째는 하이브리드 기동 발전기(HSG : Hybrid Starter Generator). 주행 중 엔진 시동 및 배터리 잔량이 낮을 때 엔진 아이들 상태에서 발전 기능을 수행한다. 이는 토요타의 동력 분기형(직병렬 혼합형)하이브리드 시스템과 큰 차이가 나는 대목이다. 현대자동차의 경우 시동과 발전용 8.5kW의 저출력 모터와 30kW의 구동용 모터가 있다. 토요타의 경우 73kW의 발전기와 105kW의 구동모터가 있다. 구동용 모터의 출력이 차이가 난다.

세 번째는 2차 전지인 LG 화학으로부터 공급받는 고전압 배터리팩. 전기 에너지 공급 및 저장장치로 5.3Ah 270V 사양의 리튬 이온 폴리머 배터리가 탑재되어 있다. 토요타의 하이브리드에는 6.3Ah 244.8V 니켈 수소 배터리가 사용된다.

배터리팩은 영하 30℃, 영상 50℃ 범위 내에서도 이상이 없도록 설계되었다고 한다. 하지만 배터리의 특성상 저온시의 파워가 저감될 수 있다는 점은 아직까지 완전히 해결된 부분은 아니다. 다만 통상적인 운행 조건에서는 만족할만한 수준에 이른다는 정도다.

배터리는 하이브리드 시스템 전체에 포함되어 6년 12만 km 보증되지만 30만km 이상까지도 문제가 없다는 주장. 고전압 배터리는 리어 시트와 트렁크 사이에, 저전업 12V 배터리는 트렁크 플로어 오른쪽에 탑재되어 있다. 네 번째는 하이브리드 전력 제어 유닛. 모터의 토크 제어 및 12V 배터리 전원 공급과 엔진 및 모터의 동력을 분배하는 장치이다.

그리고 전기 모터. EV모드의 주 구동장치로 가속시 엔진을 보조하기도 하며 제동 및 감속시 발전 역할도 수행한다. 30kW(41ps) 사양으로 토요타 캠리의 105kW(143ps)와 차이가 난다.

하이브리드 구동장치를 위한 주력 장치 외에 연비성능 향상을 위한 장치가 추가된다. 아이들링 스톱 기구과 브레이크 에너지 회생 시스템이 그것이다. 또한 범퍼그릴 후면에 개폐 가능한 플랩을 설치하여 차량 상태에 따라 공기유입 및 차단을 능동적으로 제어해 주는 지능형 공기유입 제어장치와 엔진 정지시에도 에어컨 사용이 가능하며, 엔진동력 대신전기모터를 이용하여 구동하므로 연비 및 에어컨 성능을 향상시켜 주는 전동식 에어컨 컴프레서도 설계되어 있다.

K5와 다른 점이 있다. 파워트레인 스왑 개념인 K5 하이브리드와 달리 쏘나타 하이브리드는 전용 설계다. 토요타 프리우스처럼 처음부터 전용 설계는 아니지만 하이브리드 시스템 채용을 위해 차체 디자인을 일부 변경했다. 참고로 현대자동차는 하이브리드 전용 모델을 개발 중에 있고 2013년경 발표할 것으로 알려졌다.

기아 K5가 하이브리드 시스템만을 채용한데 비해 쏘나타는 별도의 설계를 한 이유는 두 브랜드의 전략 차이에서 온다. 현대와 기아는 아키텍처는 공유하지만 제품 전략은 별도로 수행한다. 두 회사는 톱 경영진이 만나 서로의 방향성을 교환한다거나 하지는 않는다. 디자인팀도 각기 구성되어 있고 차별화를 위해 협의를 한다거나 하지도 않는다. 하이브리드카도 마찬가지이다. 하이브리드 시스템을 남양연구소에서 개발하면 그것을 실차에 적용하는 것은 각자의 생각에 의해서 한다. 물론 그 배경에는 그룹 내 두 브랜드의 역량의 차이에 따른 면도 없지 않을 것이다.

쏘나타 하이브리드는 전용 설계라는 측면이 가미된 만큼 이론적으로 K5보다 1~2% 가량 연비가 좋을 수 있다고 한다. 라디에이터 그릴의 디자인 변경을 비롯한 공기역학적인 디테일의 변화를 통해 그런 수치를 이끌어 낼 수 있다는 것이다.

그럼에도 하이브리드카를 개발하게 된 배경 설명은 같다. 고유가 시대에 대응할 수 있는 연비성능이 우수한 차의 필요성과 친환경에 대한 사회적인 관심 고조, 국내 하이브리드카 차종이 수년 사이 11개까지 늘어난 점, 정부의 정책 강화 등이 그것이다. 사실이든 아니든 이산화탄소 규제강화도 큰 비중을 차지하고 있다는 얘기이다. 참고로 2010년 국내에서 판매된 하이브리드카는 2,270대였는데 올 들어서는 4월까지 벌써 1,5,00대 가량이 판매됐다.

Exterior & Interior

쏘나타 하이브리드는 가솔린 버전과 뚜렷한 차별화가 추구되어 있다. 그것을 주도하는 것은 프론트 엔드의 라디에이터 그릴 디자인. 다른 모델들에 적용하고 있는 헥사고날(육각형) 라디에이터 그릴의 채용으로 한 눈에 하이브리드카임을 할 수 있다. 보닛 선단과 리어 트렁크 리드 부분이 현대자동차 로고도 푸른색 바탕을 사용하고 있다. Blue Drive라는 로고도 같은 역할을 한다.

헤드램프와 범퍼, 안개등의 디자인도 다르다. 측면 도어 하단부에 크롬 몰딩 가니시를 채용했다. 뒤쪽에서도 리어 컴비내이션 램프와 범퍼 아래쪽의 디자인에 변화를 주었다. YF 쏘나타의 디자인이 워낙 강한 인상이어서 그 실루엣으로 인한 차이는 없지만 디테일의 변화로 다른 이미지를 만들어 내고 있다. 무엇보다 라디에이터 그릴의 디자인의 변화로 인한 소비자들의 반응이 기대된다.

외장 컬러는 모두 6가지인데 그 중 하이브리드 전용 블루 컬러가 추가됐다.

인테리어에서도 기아 K5 하이브리드와 마찬가지로 수퍼비전 클러스터를 하이브리드 시스템의 표기를 위해 가솔린 사양의 3.5인치보다 큰 4.2인치 TFT LCD 사양으로 바꾼 것이 포인트다. 계기판의 구성이 회전계와 속도계가 중심인 가솔린과는 전혀 다르다. 왼쪽 클러스터에는 고효율/저효율 상황이 표시되고 배터리 충전상태도 나타난다. K5에서도 그랬지만 가솔린 엔진의 회전 상태는 수퍼비전 클러스터 왼쪽에 있는데 운전 중에 쉽게 눈에 들어 오지 않는다.

수퍼비전 클러스터에는 하이브리드 시스템의 에너지 흐름도와 경제 운전 정도에 따라 에코 포인트가 표시되며 소모품 관리에 관한 정보가 표시된다. 트립 컴퓨터와 통합되어 있다. 센터 페시아 위쪽의 AV모니터는 음성인식 DMB 내비게이션 기능 외에 하이브리드 시스템 정도가 표시된다. 에너지 흐름도와 에코 레벨, 연비 정보 등이 그것이다.

그 외에도 센터 페시아의 에어벤트 주변과 도어 트림 상단에 하이브리드 전용 메탈 그레인을 적용했으며 시트의 바늘땀을 푸른색으로 한 것도 눈길을 끈다. 천연 항균 시트를 채용한 것도 차이점이다. 배터리의 탑재로 인한 트렁크 공간의 손실은 감안해야 한다.

Powertrain & Impression

가솔린 엔진은 1,999cc 직렬 4기통 DOHC 엣킨슨 사이클. 최고출력 150ps/6,000rpm. 최대토크 18.3kgm/5,000rpm 상당히 고회전형이다. 전기모터는 최고출력이 30kW(41ps)로 시스템 출력은 191ps. 병렬형 하이브리드 출력 계산은 산술적으로 가솔린 엔진과 전기모터의 출력을 더한다.

트랜스미션은 6단 AT. 통상적인 자동변속기와 달리 동력 전달을 매끄럽게 해 주는 역할을 하는토크 컨버터가 없다. 엔진과 모터 사이에 클러치가 있고 모터 뒤쪽에 기어박스가 있는 구조다. 모터가 토크 컨버터의 역할을 어느정도 수행할 가능성이 있다는 얘기이다.

엣킨슨 사이클 엔진을 사용하는 하이브리드 시스템의 경우 주로 CVT를 사용하는 것이 보통이다. 조금은 복잡하지만 설명이 필요하다. 일반적인 가솔린의 경우 이론적으로 압축비가 높을수록 토크와 연비가 좋아진다. 하지만 압축비가 높으면 노킹 발생 확률이 높기 때문에 일반적인 가솔린 엔진은 10~12:1 사이에 설정한다.

토요타 프리우스의 경우 유효 압축비는 8 : 1이지만 팽창비는 13 : 1이어서 동일 배기량의 가솔린 엔진 대비 효율이 12~14% 더 높다. 하지만 회전수의 사용 범위가 좁아 최대 출력이 나오는 회전수가 낮아진다. 즉 일반 DOHC 보다 회전수의 한계가 낮아진다. 거기다 저속 토크도 부족하다는 단점이 수반된다. 회전수의 한계와 저속 토크가 낮다는 것은 양산 엔진에 있어서는 뚜렷한 약점이기 때문에 앳킨슨 사이클은 선박에 쓰이는 대형 엔진 등에 적용되고 있다.

이를 해결하기 위해 CVT(무단변속기)가 쓰인다. CVT는 항상 최적의 회전수를 사용할 있도록 기어비가 조절되기 때문에 앳킨슨 사이클의 단점을 보완해줄 수 있다. VVT-i(Variable Valve Timing-intelligent)를 적용하면 앳킨슨 사이클의 밸브 타이밍과 기존 밸브 타이밍 사이에서 흡기 밸브를 연속으로 조절해 그런 단점을 커버할 수도 있다. 저속 토크가 모자란 부분은 0 rpm에서부터 최대 토크가 발생하는 전기 모터가 보조한다.

시동을 거는 방식이나 반응은 K5와 다르지 않다. 그래픽에서 약간씩 차이가 난다. 버튼 타입의 시동키를 누르면 계기판에 READY란 녹색 표시가 들어 온다. 그 상태에서는 ACTIVE ECO Drive 모드가 유지된다. 여기까지 보면 뭔가 운전 감각도 다를 지 모를 것이라는 생각을 할 수도 있지만 운전하는데 특별히 다른 것은 없다. 실렉터 레버를 D에 위치하고 가속 페달을 밟고 달리면 그만이다.

운전자는 그런 스트레스를 받으려 하지 않는다. 예를 들어 자동차로 인한 사고는 기계장치의 에러보다는 인간의 실수가 대부분이다. 그런 사고를 방지 하기 위한 노력은 운전자가 하지 않고 엔지니어들이 한다. 사고를 방지하는 적극적 안전장치와 사고 후 손상을 줄여 주는 수동적 안전장치의 개발을 통해 피해를 줄이고자 하는 노력을 해왔다. ABS와 ESP, 에어백 등등이 그렇다. 운전자는 말로는 안전을 강조하면서 정작 스티어링 휠을 잡으면 잊는다.

연비도 마찬가지이다. 지금까지 연비성능의 향상은 거의 대부분 엔지니어들이 했다. 운전자는 기껏해야 작은 차를 타는 정도의 행위 변화 뿐이다. 그마저도 극히 일부에 국한된다. 그래서 자동차회사들은 연비성능이 좋은 차를 만들면서도 ‘달리는 즐거움’을 강조하고 나선다. 언뜻 이율배반적인 내용처럼 들릴 수 있으나 엔지니어들은 기술 개발을 통해 이를 해결 해 왔다. 최근에는 하이브리드와 직분사, 터보차저 기술 등으로 두 가지를 양립시키고 있다.

그래도 연비성능을 우선으로 하는 차인만큼 운전 습성에 대해서는 생각을 한 번쯤 할 필요가 있다. 무엇보다 급가속과 급제동을 하지 말아야 한다. 오른발의 힘에 너무 자주 변화를 주는 것도 좋지 않다. 익숙해질 때까지는 스트레스일 수도 있지만 성격이 차분한 사람들이라면 걱정할 필요는 없다. 한 가지 더운 여름철 에어컨을 켜는 것이 유리창을 열고 달리는 것보다 연료 소모가 더 적다는 점도 알아 둘 필요가 있다. 주행하면서 공기가 차 안으로 유입되어 저항을 일으켜 소모되는 연비는 상상 이상이다.

발진을 해 나가면 무음 주행이 시작된다. 전기모터로만 주행할 경우에는 외부 보행자를 위해 가상엔진 사운드 시스템이 작동된다. 차 안에서는 인식할 수 없다. 20km/h 이하의 속도에서만 작동된다.

속도를 올려 가자 엔진 시동이 걸린다. 클러스터의 배터리 충전 표시등의 파란 막대가 하나씩 증가해 간다. 2/3 정도에 이르면 다시 엔진 시동이 꺼지며 전기모터로만 주행이 가능하다. 고속에서도 가능한지 확인하기 위해 부드럽게 작동을 했지만 엔진은 계속 돌고 있었다.

지난번 K5 하이브리드 시승에서는 연비 우선의 테스트를 해 보았기 때문에 이번에는 통상적인 시승 감각으로 운전했다. 다른 운전자들은 최고 연비가 24km/리터에 육박하는 기록을 올렸다. 연비 컨테스트를 통해 소비자들에게 경각심을 불러 일으키는 것도 의미가 있는 이벤트이기는 하다.

그럼에도 이런 연비 컨테스트는 그 자체의 이벤트로서는 몰라도 실차 주행과는 무관하다. 큰 의미를 부여할 것은 아니라는 얘기이다. 실제 이런 형태로 운전하는 경우는 거의 없다. 특히 기록을 내려 한다면 크루즈 컨트롤 시스템을 60km/h 정도에 맞추고 이동하면 최고 기록을 낼 수 있다.

양양에서 정동진까지는 국도, 되돌아 오는 길은 고속도로를 이용했다. 국도에서도 특별히 신경 쓰지 않고 편안하게 운전했다. 의도적으로 급가속 급제동을 하려하지는 않았다. K5 하이브리드에서도 느낀 것이지만 시스템 출력 191ps/6,000rpm은 현실감이 부족하다. 무엇보다 최고출력 발생지점이 높다. 그런 회전역을 사용하는 경우는 드물다. 그런 상태로 목적지에 도달해서 얻은 수치는 13.3km/리터. 쏘나타 2.0 쎄타 가솔린 엔진의 공인 연비는 12.8km/리터, 2.4GDi는 13.0km/리터다. 실제 연비는 물론 그보다 낮다. 2.0리터의 경우 10km/리터가 안 나온다. 그렇다면 햔대측의 주장대로 61.5%의 연비 개선 효과는 없을지라도 20~30% 또는 그 이상의 메리트가 있다고 예상할 수 있다.

돌아 오는 길에는 고속도로를 달렸다. 첫 번째 벽 한 눈금 전까지 두 번을 시도하는 평소의 시슴감각으로 달렸다. K5에서도 그랬지만 하이브리드 시스템의 채용으로 인한 잡소리가 없다. 마무리에 대해 평가를 할만하다. 아직 독일차의 수준까지는 미치지 못했지만 이제는 어디에 내놓아도 손색이 없을 정도의 수준이다. 고속역에서 회전을 끌어 올려 가속을 해 보았다. 마찬가지로 제원표상의 최고출력과 최대토크가 체감되지는 않는다. 첫 번째 벽을 넘기기가 만만치 않다.

이번에는 100km/h의 속도로 크루즈컨트롤을 작동시켜 정속 주행을 했다. 한 참이 지나 EV모드에 불이 들어 온다. 상당한 거리를 그대로 간다. 현대측의 주장인 2~3km 이상을 EV모드로만 간다. 토요타 프리우스보다 고속주행시 EV 모드 주행 거리가 더 길다. 그런 상태로 운전해서 목적지에 도달해 계기판에 나타난 연비 수치는 12.1km/리터.

구입비에 추가되는 비용을 기아자동차는 3년 정도면 회수할 수 있다고 했는데 현대자동차는 2년 6개월이면 가능하다고 주장한다. 가솔린 대신 하이브리드카를 구입했을 경우 추가되는 430만원을 5만 2,000~6만 km 주행하면 회수할 수 있다고 했었다. 다만 쏘나타 하이브리드의 가격이 K5 하이브리드보다 100만원 가량 비싸게 책정되어 있다. 이는 분명 수치상의 계산이다. 그것을 강조하기 보다는 환경의식을 고조시키고 석유가격 고공 행진으로 인한 소비자들의 피해를 강조하는 것이 더 중요하지 않을까 싶다.

이산화탄소 배출량도 동급 가솔린 엔진이 180g/km인데 비해 쏘나타 하이브리드는 111g. 사실은 이산화탄소 배출량보다 연비가 훨씬 중요한 요소로 작용하고 있는 것이 현실이다.

기아자동차측은 K5의 월 판매대수를 1,000대 가량으로 예측하고 있다고 했다. 현대자동차는 그보다 높게 잡아 연간 1만 8,000대를 목표로 하고 있단다. 주행 감각이나 연비의 메리트를 감안하면 충분히 달성 가능한 목표라는 생각이 든다. 그러나 시장에서의 반응은 두고 봐야 한다. 한국의 소비자들은 아직까지 절박한 것 같지는 않아 보인다.

주요제원 현대 쏘나타 하이브리드

크기
전장×전폭×전고 : 4,820×1,835×1,470mm
휠베이스 2,795mm,
트레드 앞/뒤 : 1,591/1,591mm(17인치 타이어)
공차중량 : ----kg
연료탱크 용량 : 65리터
트렁크용량 : ----리터

엔진
형식 : 1,999cc 직렬 4기통 DOHC 16밸브
보어×스트로크 : ---- mm
압축비 : ----:1
최고출력 : 150마력/
최대토크 : ----

하이브리드 시스템
전기모터 : 30kW(41ps)
배터리 : 5.3Ah 270V 리튬 이온 폴리머
시스템 출력 : 191ps

트랜스미션
형식 : 6단 자동
기어비 :
최종감속비 :

섀시
서스펜션 앞/뒤 : 맥퍼슨 스트럿/멀티링크
스티어링 : 랙&피니언(파워)
브레이크 앞/뒤 : V디스크/디스크
타이어 : 215/55R17
구동방식 : 앞바퀴굴림

성능
0-100km/h : ---초
최고속도 : ----km/h
최소회전반경 : - m
연비 : 21.0km/리터

차량 가격
Premier : 2,975만원
Royal : 3,295만원