하이브리드 자동차의 전망과 문제점

1. 하이브리드 자동차의 전망

 

하이브리드 자동차의 개념은 이미 1905년에 미국에서 특허출원되었다. 내연기관의 출력을 보조해줄 에너지원으로 축전지의 전기에너지를 쓴 초창기 하이브리드 엔진은 정지상태의 자동차를 10초 만에 시속 40 [km]로 가속하는 고성능을 보여주었다. 당시 통상적인 휘발유 엔진의 가속 성능이 10초 안에 시속 30 [km]를 넘지 못했던 것을 생각하면 놀라운 성능이지만 일반 엔진 관련 기술이 급발전하면서 수년 만에 격차가 줄어들었다. 그 결과 동력성능 개선을 위해 하이브리드 엔진을 개발하려는 시도는 역사의 뒤편으로 사라지게 되었다. 그러다 갈수록 심해지는 자동차 배기가스로 인한 공해문제를 해결하기 위한 방법으로 재부상한 하이브리드 자동차는 앞으로 수십 년 동안 자동차 기술동향을 지배할 것으로 예상되고 있다. 고유가 지속과 환경 규제 강화로 저공해, 저 에너지형의 하이브리드 자동차 시장이 급성장할 전망이다. 기업들의 기술 확보 노력과 함께 정부 차원의 적극적인 지원이 요구된다. 하이브리드 자동차가 소비자들의 호기심의 대상에서 적극적인 구매 대상으로 바뀌면서 시장이 본격적인 성장 국면에 접어드는 것이 아니냐는 관측이 나오고 있다.

 

 

2. 하이브리드 자동차의 문제점

 

고효율/친환경이지만 중량과 가격이 문제이다. 하이브리드는 두 가지 기능이나 역할이 한데 합쳐진다는 뜻인데 여기서 유래된 하이브리드 자동차는 자동차의 '심장'이 내연기관과 전기모터로 복합화 된 차종을 의미한다. 자동차는 출발과 가속 과정에서 꾸준히 운동에너지가 늘어나지만, 일단 속도를 줄여 정지하는 과정에서는 축적된 그 운동에너지가 브레이크 계통에서 전부 열로 전환된다. 즉 애써 연료를 태워 만든 운동 에너지를 100% 열로 날려버리는  과정이 반복되는 것이 주행 과정인 것이다. 하이브리드 자동차는 이 낭비되는 에너지를 다시 흡수해 재사용할 수 있도록 하는 장치가 내연기관에 덧붙여진 형태라고 보면 된다. 감속과 정차 시에 운동에너지를 회수해 다시 가속과 주행 과정에서 사용하기 위해서는 발전기와 축전지, 전기모터가 첨단 컴퓨터에 의해 유기적으로 연결돼 작동한다. 따라서 기존의 내연기관 자동차에 비해 연비가 크게 개선되는 효과가 있다. 그러나 하이브리드 자동차는 '과도형'이다. 언젠가는 고갈될 화석연료를 주 에너지원으로 사용하기 때문에 궁극적인 미래형 자동차로 발전되기엔 한계가 있기 때문이다. 하이브리드 자동차의 주 동력원은 휘발유와 경유 등 화석연료를 사용하는 내연기관이다. 여기에 보통 발전기보다 성능이 좋은 발전기와 대용량의 고압 축전지가 연결돼 있다. 중량 감소를 위해 발전기와 모터는 일체형으로 결합돼 구동계에 연결된다. 발전기는 특히 운전자가 가속기에서 발을 떼고 감속하는 과정에서 운동에너지를 흡수할 수 있도록 컴퓨터로 정밀하게 제어된다. 출발과 저속 주행은 전기모터가 맡는다. 일정 속도 이상이 되거나 가속 시에는 엔진이 기동 돼 내연기관과 전기모터가 함께 힘을 공급하고, 감속 시에는 자동차가 가던 힘으로 발전기를 돌려 축전지를 충전하게 된다. 아이들링이 필요 없이 정차 시에는 엔진이 꺼지며 엔진은 항상 재시동이 쉽도록 크랭크축이 일정 위치에서 정지하게 설계된다. 발전기와 전기모터는 교류로 작동하고, 축전지는 직류인 데다 서로 사용전압이 달라 인버터라는 전압, 전류 변환장치와 이들 장치를 유기적으로 연결시켜 효율을 극대화해주는 전자제어장치가 핵심부품으로 들어간다.

 

 

3. 자동차의 미래

 

화석 연료 매장량의 한계 및 환경 보호라는 대명제는 인류에게 무공해 연료의 필요성을 부각시키고 있다. 특히 고유가 등으로 인한 대체 에너지 개발 중요성이 크게 대두되고 있으며, 환경오염에 따른 각종 규제로 인해 현재의 화석 연료가 아닌 새로운 대체 에너지로 구동되는 자동차의 개발의 중요성이 더 커지고 있다. 이러한 목적에 부합되는 다양한 방식의 자동차가 구상 내지는 개발되고 있으며, 이 중에서 가장 현실성 있는 기술로 평가되는 것이 하이브리드 방식 및 연료전지 구동 방식의 자동차이다.