'포뮬러 특허' 적용 하이브리드車…르노 XM3 유럽서 '대박'

기사내용 요약
F1 에너지 회수 시스템 적용
열에너지 회수해 배터리 저장
클러치 없는 자동변속기 장착
유럽으로의 수출 가파른 증가

[사진=뉴시스] 르노그룹이 포뮬러1 경주차 기술력을 적용해 만든 'XM3 E-TECH 하이브리드' 자동차의 주행 모습. (사진=르노코리아 제공) 2023.04.24 photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]유희석 기자 = 하이브리드 자동차라고 하면 엔진과 전기모터를 같이 쓰면서 연비를 높이는 것으로 생각하는 게 일반적이다. 현재 출시된 대부분의 하이브리드 자동차가 이러한 통상적인 개념의 테두리에 있다. 하이브리드의 개념은 이렇게 어렵지 않지만, 그 안에 들어간 하이브리드 기술은 절대 쉽지 않다. 엔진과 전기모터가 함께 또는 따로 움직일 때의 정교한 제어 기술과 로직이 있어야 최적의 연비를 낼 수 있고, 엔진과 전기모터가 상호보완하며 유기적으로 움직여야 운전에 이질감이 없고 부드러운 승차감을 확보할 수 있다.

하이브리드 기술에는 또 하나 어려운 과제가 있다. 바로 연비와 출력의 상관관계다. 엔진에 전기모터를 붙였다고 해서 연비가 그냥 좋아지는 건 아니다. 엔진 구동을 줄이면서 전기모터를 적극적으로 사용해야 높은 연비를 얻을 수 있다. 하지만 엔진이 적극적으로 움직이지 않으면 그만큼 출력이 줄어드니 이 또한 자동차 제조사들이 풀어내야 할 어려운 숙제다.

F1 기술로 하이브리드차 만들어

르노그룹은 이런 어려운 숙제의 해답을 포뮬러 1 경주차 기술에서 가져왔다. 현재 F1에서 사용되는 에너지 회수 시스템 ERS(Energy Recovery System)는 제동 시 발생하는 운동에너지와 엔진에서 발생하는 열에너지를 회수해 배터리에 저장하고 추가적인 동력을 확보하는 시스템이다. 1.6ℓ 터보 엔진에 두 개의 전기모터와 한 개의 배터리로 구성된다. XM3 E-TECH 하이브리드도 F1 경주차와 같은 1.6ℓ 엔진에 두 개의 전기모터, 고전압 배터리 구성이다.

XM3 E-TECH 하이브리드에 두 개의 전기모터가 쓰인 이유는 더 많은 에너지를 회수하고 저장된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위해서다. 우선 15kW(20마력) 용량의 작은 전기모터가 전기 모드 스타터 역할을 한다. 덕분에 엔진을 깨우지 않고 움직일 수 있다. 주행 중에는 기어 변경에도 보조적인 동력 역할을 하고, 제동 시 생기는 에너지를 알뜰하게 회수한다. 이렇게 저장된 에너지는 36kW(49마력)를 발휘하는 큰 전기모터로 보내져 구동을 담당한다.

에너지 저장량이 많은 덕분에 ℓ당 17.7㎞(17인치 타이어 기준)의 높은 복합연비를 얻을 수 있게 됐다. 더불어 XM3 E-TECH 하이브리드는 도심에서 이동 시간의 최대 75%를 EV 모드로만 주행할 수 있다. 전기모드를 낮은 속도에서만 쓸 수 있는 건 아니다. 시속 100㎞ 이상의 고속 주행 상황에서도 시스템 판단에 따라 엔진을 끄고 전기모드로 달리기도 한다.

하이브리드 분야 150개 넘는 특허 보유

클러치가 없는 멀티모드 자동변속기도 XM3 E-TECH 하이브리드의 대표적인 특징 중 하나다. 엔진과 전기모터 사이에 자리한 2+4 방식의 독특한 구조인데, 2개의 기어가 전기모터의 회전력을 관리하고, 4개의 기어가 엔진 회전수를 담당한다. 두 개의 변속기가 조합돼 다양한 변속 모드를 구현한다. 덕분에 XM3 E-TECH 하이브리드는 주행 상황에 따라 연비와 이산화탄소 배출량을 최적화하도록 변속 모드를 자동으로 결정한다. 더불어 클러치가 없으니 더욱 빠른 변속이 가능하고, 엔진 회전수를 제어해 변속 전후 단계의 속도 차를 맞춘 후에 변속이 이루어지니 변속이 부드럽게 이뤄진다.

이처럼 XM3 E-TECH 하이브리드에 들어간 멀티모드 변속기는 각각의 상황에 맞도록 엔진과 두 개의 전기모터, 구동축까지 연결할 수 있음에도, 변속기 무게가 50㎏ 이내로 매우 가볍고 사이즈도 작은 장점을 가지고 있다. 이 또한 르노그룹이 다년간 F1에 출전하면서 쌓은 경험을 바탕으로 기술력을 응집시켜 개발한 결과물이다. 르노그룹은 하이브리드 기술 부분에서 150개 넘는 특허를 가지고 있다.

[사진=뉴시스] 르노그룹이 포뮬러1 경주차 기술력을 적용해 만든 'XM3 E-TECH 하이브리드' 자동차. (사진=르노코리아 제공) 2023.04.24 photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

유럽 시장서 뜨거운 호응

르노 그룹의 이런 뛰어난 하이브리드 기술력 덕분에 XM3 E-TECH 하이브리드는 유럽 시장에서 뜨거운 호응을 얻고 있다. 지난 3월 르노코리아자동차의 총 수출 물량은 1만2985대였는데, 이 중 XM3 E-TECH 하이브리드가 수출 물량의 절반 정도인 6160대를 차지했다.

지난해 전체로는 XM3 유럽 수출 물량은 9만3251대에 달했다. 유럽 국가별 판매량은 프랑스(3만3467대) 스페인(1만3936대), 영국(8325대), 독일(7785대), 이탈리아(7139대) 순이었다. 특히 XM3 E-TECH 하이브리드 수출은 2021년 3만701대, 2022년 5만8778대로 가파른 증가세를 보이고 있다.

한편 경기 용인시에 위치한 르노테크놀로지코리아에서 글로벌 프로젝트로 개발을 주도해 탄생한 XM3는 감각적인 디자인과 넓은 실내, 다양한 편의 및 안전 장비로 자동차 전문기자들이 선정한 '올해의 소형 SUV'와 '올해의 디자인'을 수상했다. XM3 E-TECH 하이브리드도 '올해의 하이브리드 SUV'에도 이름을 올리며 총 3관왕을 차지한 바 있다.

☞공감언론 뉴시스 heesuk@newsis.com