하이브리드카 대표 모델이라면 누구도 주저없이 도요타 프리우스를 꼽을 것이다. 휘발유 1리터로 무려 29.2㎞를 갈 수 있는, 국내 최고 연비를 자랑하는 프리우스는 왜 특별한가.
라틴어로 ‘앞서간다’는 의미를 가진 프리우스는 21세기에 직면할 자원과 환경 문제 해법으로 개발이 진행됐다. 1995년 도쿄 모터쇼에 컨셉트카로 등장했다가 1997년 정식으로 데뷔했다.
1세대 프리우스가 데뷔한 데는 비밀스러운 코드가 존재한다. ’80 to 20 to 4 to 1’이 바로 그것. 도요타 기술진은 가장 뛰어난 하이브리드카를 개발하기 위해 일차적으로 세계적으로 연구 중인 80가지 하이브리드 시스템을 면밀히 검토한 후, 타당성이 높은 20가지 시뮬레이션을 진행했다. 그 중 뛰어난 효율성을 가진 4가지 시스템의 프로토타입을 제작해 실차 테스트를 실시했다.
그렇게 진행된 연구 결과 최종적으로 지금의 직병렬 혼합식 풀하이브리드 타입 프리우스가 탄생했다. 이들이 검토한 시스템에는 디젤 하이브리드, 마일드 하이브리드, 직렬식 하이브리드 등이 모두 포함돼 있으므로, 결국 도요타가 선택한 방식이 가장 효율성이 뛰어난 시스템이라는 주장이다.
가솔린이든 디젤이든 연료가 가진 에너지는 운동 에너지로 변환되는 과정과 그 운동 에너지가 자동차를 실제로 굴러가게 하는 과정에서 많은 손실이 발생하게 된다. 즉 연료가 가진 에너지를 100이라고 가정한다면 자동차는 실제로 20~30 정도의 에너지만 활용하게 되고 나머지는 모두 없어지게 된다.
하이브리드 시스템은 그렇게 도망가는 에너지를 붙잡아서 전기 에너지로 축적했다가 다시 사용하는 기술이다. 따라서 단순히 하이브리드기만 하면 되는 것이 아니라 뛰어난 효율성을 갖추어야만 한다. 시스템 장착에 드는 비용과 늘어난 무게를 제하고도 충분히 더 효율적이어야 하기 때문이다.
도요타 프리우스의 하이브리드 시스템은 도망가는 에너지를 최대한 많이 붙잡는 기술과 그 에너지를 최대한 효과적으로 재사용하는 기술 측면에서 가장 뛰어나다고 평가된다. 우선 파워는 다소 부족하지만 연료 효율이 가장 뛰어난 엣킨슨 사이클 엔진을 채택해 엔진 자체만으로도 뛰어난 효율을 갖추었고, 부족한 파워를 충분히 보강해 줄 힘센 전기 모터를 장착했다. 그 모터에 충분한 전기를 공급할 수 있는 강력한 에너지 회생 브레이크 및 저장 장치, 그리고 뛰어난 통제 시스템도 갖췄다.
프리우스는 수시로 이뤄지는 회생 충전을 통해 확보되는 전기량이 다른 시스템에 비해 월등히 많으며, 그로 인해 보다 강력한 전기모터를 구동할 수 있어 아예 엔진을 켜지 않고 주행할 수 있는 구간이 훨씬 더 많다.
출발 시뿐만 아니라 평지에서는 약 60㎞/h 정도 속도에서도 수시로 엔진을 멈추고 전기모터로만 주행할 수 있다. 내리막에서는 경사에 따라 100㎞/h 이상의 속도에서도 엔진 가동 없이 주행과 가속이 가능하다. 이때는 말 그대로 기름 한 방울 쓰지 않고 신나게 달리는 것이다.
하이브리드가 완벽한 차세대 구동장치일 수는 없지만, 지금까지 도요타가 선보인 프리우스 하이브리드 시스템은 분명 이 시대 우수한 시스템임에 틀림없다.
박기돈기자 nodikar@rpm9.com
