'좋은 차'를 평가하는 기준은 사람마다 다르다. 누군가에겐 우수한 연비가, 또 누군가에게는 가격이 저렴한 차가, 다른 어떤 사람은 독창적인 디자인이나, 편의·안전장치가 많이 적용된 차를 좋은 차라고 생각할 수도 있다.
'성능 좋은 차'를 고를 때 기준이 조금 더 명확해진다. 마력·토크 같은 자동차의 심장인 엔진의 성능을 나타내는 객관적인 지표가 있기 때문이다. 마력은 엔진이 낼 수 있는 최대 힘으로 마력이 높다는 것은 곧 차의 최고 속도가 상대적으로 빠르다는 것을 의미한다. 토크는 엔진이 순간적으로 어느 정도 힘을 낼 수 있는지를 가늠할 수 있다. 토크가 높다는 것은 곧 차의 가속도가 빠르다는 것을 뜻한다.
하지만 이들 제원은 하이브리드나 전기자동차 등 친환경차 성능을 대변하지 못한다. 친환경차는 엔진 이 외 주동력원으로 전기모터를 장착했기 때문이다. 모터 성능은 마력·토크 대신 '㎾'라는 단위를 주로 표시된다.
친환경차가 처음 태동하기 시작한 2000년대 초 이후로 모터 출력은 점차 커져 왔다. 이는 하이브리드(HEV)에서, 플러그인하이브리드(PHEV)로, 다시 배터리 전기차(BEV), 수소연료전지차(FCEV)로 전동화 수준이 높아지기도 했지만 모터 기술 자체 발전도 큰 영향을 미쳤다. 모터는 고정자와 회전하는 회전자로 구성된다. 0.3㎜ 이하 두께 얇은 전기강판을 겹쌓고 그 표면을 코일로 둘둘 감으면 하나의 전자석이 되고 이 전자석들을 원형으로 배치해 움직이지 못하도록 고정한 것이 고정자다. 원형 고정자 안에서 회전하며 운동에너지를 만들어내는 회전자는 겹겹이 쌓은 전기강판 안에 영구자석을 넣어 만든다. 즉 전자석인 고정자에 전류방향을 계속해서 달리하면, N극과 S극이 계속해서 바뀌게 되고, 이 안에 있는 영구자석은 인력과 척력을 번갈아 받으며 회전하게 되는 원리다.
영구자석을 사용하지 않는 유도기형 회전모터도 있지만 구조상 모터의 크기가 커지고 중량도 늘어나기 때문에 높은 효율을 요구하는 자동차 업계에서는 많이 쓰이지 않는다.
모터 출력을 높이는 방법은 단순하다. 더 큰 영구자석과 전자석을 사용하면 된다. 하지만 자동차 내부의 한정된 공간에서 모터 크기를 한없이 키울 수가 없기 때문에, 자동차 업계는 모터 효율을 높이기 위해 다양한 노력을 하고 있다. 고정자와 회전자로 구성된 전기강판 효율을 높은 소재로 바꾸거나, 전기강판 위에 코일을 더 잘 감거나, 모터 내 절연 설계를 고도화하기도 한다.
실제 이러한 모터 기술 발전을 통해 현대차 'LF쏘나타 하이브리드'는 이전 모델인 'YF하이브리드'와 동일한 출력을 내면서도 오히려 모터 무게를 1kg 이상 줄였다. 결국 내연기관으로 치면 연비에 해당하는 에너지효율을 높인 것이다. 모터 기술 발전과 친환경차 전동화 수준 향상에 따라 모터 출력은 점차 높아지고 있다. 현대기아차가 지난 2009년 출시한 '아반떼 하이브리드'와 '포르테 하이브리드'는 15㎾급 구동모터가 장착됐고, 2011년 '쏘나타'와 'K5하이브리드'는 30㎾급 모터가, 지난해 출시된 '아이오닉 일렉트릭'에는 88㎾급 모터가 장착됐다. 보통 1㎾는 1.3마력으로 치환할 수 있으니 아이오닉 전기차는 아반떼 가솔린과 비슷한 약 120마력 정도 힘을 가진 셈이다. 다만 자동차 속력이 0일 때부터 최대 토크를 낼 수 있는 전기모터 특성에 따라 가속력은 동급 내연기관 차량 대비 전기차가 크게 월등하다.
초창기부터 현대자동차 남양연구소와 함께 친환경차 핵심부품을 개발해 온 현대모비스는 연비향상·배기가스 저감을 위해 모터 출력을 높이면서도 무게를 줄여 에너지 효율를 극대화했다.
이를 통해 최근엔 내연기관차와 전기차 중간단계로 평가받는 '48V 마일드하이브리드' 핵심부품인 MHSG 기술을 내재화시켰다.
박태준 자동차 전문기자 gaius@etnews.com
