하이브리드 차량의 동작원리 및 장점과 단점

하이브리드 차량은 내연기관과 전기자동차를 합쳐놓은 것이라고 생각하시는 분들이 많을 겁니다. 그렇다면 내연기관과 전기자동차의 배터리가 같이 있는 것인가? 내연기관을 변환하고 전기자동차의 구동원리로 바꿀 수 있는 버튼이 있는건가? 궁금해 하시는 분들이 굉장히 많을텐데 하이브리드 차량의 동작원리와 현재 현대자동차, 기아자동차와 같은 국내 브랜드에서 하이브리드 모델을 공격적으로 선보이고 있습니다. 수요가 많다고 생각되어 하이브리드 차량의 장점과 단점에 대해서 알려드리도록 하겠습니다. 

하이브리드 자동차-동작원리-장점과단점

 

 

하이브리드 동작 원리 

 

하이브리드 자동차는 연료 소비를 줄이고, 배기가스를 감소시키기 위해 설계되었습니다. 하이브리드 차량은 두 가지 동력원을 사용하여, 내연 기관은 고속 주행 시 효율적이며, 전기 모터는 저속 주행이나 정지 상태에서의 가속이 유리합니다.

 

• 병렬 하이브리드 시스템 

- 내연기관과 전기 모터가 동시에 동작하지만, 각각은 다른 작업을 수행합니다. 내연 기관은 주로 고속 주행 또는 높은 부하 조건에서 발전기로 작동하여 전기를 생산해내고, 내연기관에서 생산한 전기는 전기 모터를 구동하여 차량을 움직이거나 배터리를 충전합니다. 주행 중에는 엔진과 전기 모터가 함께 혹은 각자 작동하여 차량을 구동합니다.

 

• 직렬 하이브리드 시스템 

- 직렬 하이브리드 시스템은 주로 전기 모터가 주행에 사용되며 내연기관은 주로 발전기로 작동하여 전기를 생산합니다. 내연 기관은 전기 모터를 위해 배터리를 충전하거나 직접적으로 바퀴를 구동하는 데 사용됩니다. 따라서 전기 모터가 핵심적으로 주행을 담당하며, 내연기관은 보조적 역할을 합니다.

 

하이브리드의 이러한 시스템은 차량이 제동 시에 에너지 회수(회생 제동)을 통해 브레이크를 사용하는 동안에도 전기를 생성할 수 있습니다. 회생 제동은 차량이 에너지를 재생하고 배터리에 저장함으로써 연료 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.

 

 

하이브리드 자동차의 장점

 

1. 연비 향상 : 하이브리드 자동차는 내연기관과 전기 모터를 조합하여 두 가지 시스템의 이점을 활용합니다. 제동 시 에너지 회수(회생 제동)을 통하여 에너지를 재생하고 배터리에 저장하는 기능을 가지고 있습니다. 이로 인해 주행 중에 소비되는 에너지 일부를 회수하여 연료 효율을 높이는데 기여합니다. 특히 도시 주행이나 정체 교통에서의 주행 시에 내연기관의 부담을 줄여 에너지 효율을 높여줍니다. 

 

2. 친환경성 : 하이브리드 자동차는 더 적은 연료 소비와 더 낮은 배출량을 가지고 있어 환경에 미치는 영향을 줄여줍니다. 특히, 일부 하이브리드 자동차는 충전을 통해 전기만으로 주행이 가능한 플러그 인 하이브리드나 전기차 모드를 지원하여 더욱 친환경적입니다.

 

3. 낮은 소음과 진동 : 하이브리드 자동차나 전기자동차가 지나가는 소리를 들으면 거의 소음이 없다시피 정숙합니다. 이는 내연기관과 원동력을 생산해내는 원리도 다르고 차체 자체가 가볍기 때문에 가솔린이나 디젤 내연기관의 자동차보다 훨씬 더 정숙합니다.

 

4. 정부 혜택 및 세제 혜택 : 많은 국가에서 친환경적 자동차, 배기가스가 배출되지 않거나 적게 배출되는 자동차 즉 전기자동차나 하이브리드 자동차에 대해서 많은 지원을 확대하고 있습니다. 이는 환경 오염에 대한 지구 온난화를 막기 위해서가 궁극적인 목적으로 지원하고 있는 것입니다. 시간이 지남에 따라 디젤 차량이 생산이 되지 않을 것으로 예상되고, 전기자동차나 하이브리드 자동차만 생산이 되고 많이 보편화가 되면 지원정책도 줄어들 것입니다. 할인되는 시기에 차를 바꾸는 것도 나중을 생각했을 때 경제적인 방법이라고 생각합니다. 

 

 

하이브리드 자동차의 단점

 

1. 높은 가격 : 하이브리드 자동차나 전기자동차 같은 경우는 일반적으로 내연기관보다 가격이 비쌉니다. 추가적인 전기 시스템과 배터리, 전기모터 등의 많은 기술적 요소가 내연기관에 비해 많이 들어가야 해서 생산 비용이 더 들어가기 때문입니다.

 

2. 유지보수 및 수리 비용 : 하이브리드 자동차의 부품들은 일반적인 내연기관 자동차보다 복잡하고 특수한 기술을 필요로 합니다. 안전성의 문제도 그렇고 많은 센서들이 내연기관에 비해 많이 들어가 있기 때문에 센서 교체 비용도 만만치 않고, 기본적으로 배터리 교체 비용과 모터 교체 비용이 비싸기 때문에 보수 시 추가 비용이 내연기관보다 많이 비쌀 것입니다.

 

3. 충전 인프라 및 충전 시간 : 플러그인 하이브리드 자동차는 완전히 충전되기까지 시간이 걸리며, 충전 인프라의 부족으로 충전이 어려울 수 있습니다. 현재 내연기관의 주유소보다 전기차 충전소 인프라가 현저히 적은 것은 사실입니다. 전국적으로 확대는 하고 있지만, 아직 인프라가 구축되지 않았고 초기 비용이 비싸게 들어가기 때문에 많이들 고민하고 있을 것입니다. 

 

4. 주행감(개인차) : 하이브리드 자동차나 전기자동차는 소음이 적고 승차감이 안정적이지만, 내연기관을 타다가 전기자동차를 타면 너무 정숙한 나머지 멀미를 호소하는 사람들이 간혹 있습니다. 이 부분도 아직 하이브리드 자동차와 전기자동차의 익숙하지 못해서 그런 것이고, 시간이 지나서 적응하다 보면 괜찮아질 것으로 예상됩니다.