현대자동차그룹이 10일(목) 서울 중구 소재 ‘크레스트 72’에서 “현대자동차그룹 차세대 하이브리드 시스템 테크 데이”를 개최하고, 한층 진화된 하이브리드 기술력을 공개했다.

현대차그룹은 이날 행사에서 “동력과 효율의 완벽한 조화, 하이브리드 그 이상의 전동화 경험”이라는 콘셉트 아래 차세대 하이브리드 시스템을 개발했다고 밝혔다.

이를 통해 현대차그룹은 전기차뿐만 아니라 내연기관 차량의 경쟁력을 한층 높이고, 급변하는 시장 환경에 유연하게 대응할 수 있는 멀티 파워트레인 기반의 전략적 포트폴리오를 더욱 강화할 계획이다.

특히 전동화 전환기에 핵심적인 역할을 수행하고 있는 하이브리드 차량 분야에서 더욱 우수한 상품성과 다채로운 고객경험을 제공함으로써 지속 가능한 경쟁력을 확보하겠다는 전략이다.

현대차그룹의 차세대 하이브리드 시스템은 두 개의 모터가 내장된 신규 변속기에 다양한 엔진 라인업을 조합할 수 있어 차급과 차량 특성에 맞춰 최적화된 성능과 연비를 제공하며, 다양한 전동화 특화 기술을 적용해 주행 성능과 승차감을 개선하고 차량 내 경험을 강화하는 특징을 갖고 있다.

새롭게 개발된 차세대 하이브리드 시스템 변속기는 구동 및 회생 제동을 담당하는 구동 모터(P2) 외에도 시동 및 발전, 구동력 보조 기능을 수행하는 신규 모터(P1)를 내장해 동력 성능과 연비를 향상시키고, 부드러운 변속감과 함께 소음 및 진동 저감 효과도 실현했다.

차세대 하이브리드 시스템 변속기는 현대차그룹의 다양한 엔진 라인업과 결합돼 100마력 초반부터 300마력 중반까지 시스템 출력 커버리지를 갖춰 소형 차급부터 대형 차급까지 폭넓은 운영이 가능하다.

또한, 현대차그룹은 오랜 하이브리드 개발 경험과 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 개발 등으로 축적한 모터 및 배터리 제어 기술을 활용해 주행 성능과 승차감을 강화하고, ▲스테이 모드 ▲V2L(Vehicle To Load) ▲스마트 회생 제동 등 전기차에서 경험할 수 있었던 전동화 편의 기능을 제공한다.

현대차그룹 전동화개발담당 한동희 부사장은 “현대차그룹은 오랜 시간 축적해 온 엔진·변속기 및 하이브리드 시스템 개발 경험과 세계 최고 수준의 전기차에 적용된 전동화 기술력을 집약해 혁신적인 신규 하이브리드 시스템을 개발했다”며 “전기차 전환기에 전동화 기술력을 적극 활용한 혁신적인 기술을 지속적으로 개발하고, 이를 통해 고객에게 환경친화적이고 우수한 성능의 차량 경험을 제공할 것”이라고 말했다.

■ 두 개 모터 내장된 신규 변속기… 성능과 효율 높이고 탑재 용이성까지 확보

현대차그룹은 차세대 하이브리드 시스템 변속기에 구동 및 회생 제동을 담당하는 구동 모터(P2) 외에도 시동 및 발전, 구동력 보조 기능을 수행하는 시동 모터(P1)를 새롭게 추가해 ‘P1+P2 병렬형 구조’를 완성했다.

엔진에 직접 체결된 P1 모터는 기존 하이브리드 시스템에서 엔진에 벨트로 연결된 P0 모터에 비해 마찰 손실이 없어 에너지 전달 효율이 높으며, 주행 상황에 따라 P2 모터와 함께 차량에 구동력을 보조해 연비와 동력 성능을 동시에 개선한다.

또한 현대차그룹은 차세대 하이브리드 시스템 변속기의 허용 토크를 기존 37.4kgf·m에서 46.9kgf·m로 약 25% 상향해 고배기량 터보 엔진에 결합 시 최대 토크를 자연스럽고 강력하게 발휘할 수 있도록 했다.

차세대 하이브리드 시스템 변속기는 P1 모터를 추가하고 변속기 허용 토크를 높였음에도 기존 수준의 크기를 유지해 소형부터 중대형까지 다양한 차급에 탑재 가능하다.

현대차그룹은 P1·P2 모터의 냉각 구조 및 냉각 유량을 개선해 단위부피당 출력 밀도를 약 21%, 토크 밀도를 약 7% 높였으며, 댐퍼와 전동식 오일 펌프(EOP) 등 주요 부품의 배치 및 크기 등을 최적화함으로써 전체적인 변속기 부피를 줄여 여러 차급에 대한 탑재 확장성을 확보했다.

■ 2.5 터보 하이브리드 엔진, 설계 개선과 제어 기술 고도화 통해 효율 극대화

현대차그룹은 차세대 하이브리드 시스템의 첫 파워트레인으로 가솔린 2.5 터보 하이브리드 엔진을 개발하며, 기존 2.5 터보 엔진의 설계 및 제어 기술을 개선해 효율을 극대화했다.

2.5 터보 하이브리드 엔진은 변속기와 엔진 사이에 새롭게 추가된 P1 모터가 엔진의 시동·발전을 담당하게 되면서 불필요해진 ▲메인 벨트 ▲알터네이터 ▲에어컨 컴프레서 등의 제거를 통해 차량 구동 외 분산되던 동력 손실을 최소화했으며, 하이브리드에 최적화된 고효율 사이클 도입과 실린더 내부 혼합기(연료와 공기의 혼합물)의 흐름 강화로 성능과 효율을 향상시켰다.

일반적으로 내연기관은 ▲흡입 ▲압축 ▲폭발 ▲배기의 4행정을 통해 동력을 얻는데, 현대차그룹은 압축 행정 시 흡기 밸브를 의도적으로 늦게 닫아 실린더 내부로 들어온 혼합기의 유효 압축비는 낮추면서도 폭발 과정에서 높은 팽창비를 유지하는 ‘과팽창 사이클’을 적용했다.

이로 인해 혼합기 압축 시 소모되는 동력은 줄이고, 연소 후 발생하는 에너지는 최대화해 엔진 성능과 효율을 더욱 높였다.

이 밖에도 현대차그룹은 피스톤 형상을 개선하고 연료의 3단 분사 영역을 대폭 확장해 ▲연소 속도 향상 ▲연소 안정성 확보 ▲노킹 억제 등 다양한 측면에서 엔진 효율을 향상시켰다.

■ 동급 내연기관보다 연비 45%·최고 출력 19% 높고, 변속감 및 정숙성까지 우세

현대차그룹은 ‘P1+P2 병렬형 구조’를 중심으로 한 변속기 및 엔진 개선을 통해 연비와 동력 성능을 개선하고, 부드러운 변속감과 향상된 정숙성을 구현했다.

특히 엔진에 직접 체결된 P1 모터를 통해 엔진 시동에 걸리는 시간을 단축하고 연료 소모량을 줄였으며, 엔진의 부하와 P1·P2 모터의 구동력를 정밀하게 조절해 엔진이 고효율 영역에서 운전할 수 있도록 하는 ‘로드 레벨링’의 효율을 높였다.

대형 SUV에 탑재되는 가솔린 2.5 터보 하이브리드는 최고 연비 14.1km/ℓ, 시스템 최고 출력 334마력, 최대 토크 46.9kgf·m의 성능을 갖춰 동급의 2.5 터보 가솔린 모델 대비 연비는 약 45%, 최고 출력과 최대 토크는 각각 약 19%, 9% 높다. (팰리세이드 2WD 7/9인승 18인치 휠 기준)

가솔린 1.6 터보 차세대 하이브리드는 중형 SUV 기준으로 연비가 기존 대비 약 4.3% 향상됐으며, 변속기 허용 토크가 37.4kgf·m에서 38.7kgf·m으로 증대돼 한층 우수한 가속 응답성을 자랑한다.

또한, 하이브리드 변속 로직 ‘ASC’에 P1 모터를 추가로 활용해 기존보다 더 빠르고 부드러운 변속 성능을 구현했으며, 엔진 클러치 제어를 개선해 전기 모터만 작동되는 ‘EV 모드’로 주행 중 엔진 개입 시의 이질감을 줄여 승차감을 향상시켰다.

이 밖에도 현대차그룹은 정차 중 엔진 구동으로 배터리를 충전하는 상황에서 P1 모터를 활용해 엔진의 진동과 부밍을 줄여주는 기술을 새롭게 적용해 실내 정숙성까지 강화했다.

■ 전동화 기술 활용해 주행 성능 개선하고 다채로운 차량 내 경험 제공

현대차그룹은 성능과 효율을 높인 신규 하이브리드 파워트레인 외에도 다양한 전동화 특화 기술을 하이브리드 차량에 적용해 상품 경쟁력을 확보했다.

이날 현대차그룹은 ▲e-AWD ▲e-VMC 2.0 ▲스테이 모드 ▲V2L ▲스마트 회생 제동 등으로 구성된 전동화 특화 기술 라인업을 선보였다.

e-AWD는 전자식 사륜구동 시스템으로 전륜 기반 하이브리드 차량의 후륜 구동축에 구동 모터(P4)를 추가해 주행 성능과 가속 응답성을 향상시킨다.

현대차그룹은 e-AWD와 기존의 기계식 사륜구동을 모두 운영하며, 차급·차량별 특성과 지역별 시장 환경에 맞춰 최적의 사륜구동 시스템을 적용할 예정이다.

또한 현대차그룹은 기존 e-VMC의 성능을 한층 개선한 e-VMC 2.0을 이번 행사에서 소개했다.

e-VMC 2.0은 e-AWD 기반의 하이브리드 차량에 적용되는 기술로 전·후륜 구동 모터의 독립적인 토크 제어를 통해 주행 안정성과 승차감을 높여주며, ▲e-핸들링 2.0 ▲e-EHA 2.0 ▲e-라이드 2.0 등으로 구성된다.

e-핸들링 2.0은 선회 시 전·후륜 모터를 각각 반대 방향으로 제어해 차량의 무게 중심을 낮춰 롤(차량이 좌우로 흔들리는 움직임) 방지 성능을 강화하는 기술이다. 기존 E-핸들링이 단일 모터의 가·감속 제어를 통해 주행 안정성과 응답성을 높였다면, 2.0 버전은 보다 정교한 제어로 한층 향상된 주행 경험을 제공한다.

e-EHA 2.0은 긴급 조향 보조 기술로, 차량의 레이더 및 카메라 센서를 활용해 전방 충돌 위험을 감지하고, 운전자의 급격한 조향 시 전·후륜 모터의 제동 제어를 통해 회피 거동을 더욱 정밀하게 보조한다.

특히 e-EHA 2.0은 긴급 조향 후 차량이 안정 구간에 진입하면 전륜 모터는 구동을, 후륜 모터는 제동을 담당해 차량의 무게 중심을 낮추고 롤 성능도 개선한다.

e-라이드 2.0은 과속방지턱 통과 시 차량의 상하 움직임을 최소화해 승차감을 극대화하는 기술로, 과속방지턱 진입 및 탈출 상황에서 전·후륜 모터의 반대 방향 제어를 통한 차량의 무게 중심 변화를 활용해 피치 및 바운스(차량의 위아래 움직임) 모션을 최소화한다.

스테이 모드는 고전압 배터리를 활용해 전기차의 ‘유틸리티 모드’를 하이브리드 차량 특성에 맞춰 적용한 사양으로, 주행 전/후 정차된 차량 안에서 고객이 더욱 쾌적한 시간을 보낼 수 있도록 한다.

스테이 모드에서는 엔진 시동 없이 공조와 멀티미디어를 포함한 차량 내 모든 편의 기능을 사용할 수 있으며, 배터리 충전량 70~80% 상태에서는 최대 1시간까지 사용할 수 있다. (※ 사용 전력량에 따라 스테이 모드 지속 시간이 단축될 수 있음)

현대차그룹은 하이브리드 차량의 고전압 배터리 용량이 전기차보다 상대적으로 적은 점을 고려해 ‘목적지 도착 시 스테이 모드 사용 예약’ 기능을 도입했다.

이 기능은 내비게이션과 연동돼 목적지 도착 약 2km 전부터 고전압 배터리 충전을 시작하며, 도착 시점에는 배터리 충전량을 70% ~ 80% 수준으로 확보해 스테이 모드 사용 시간을 최대한 늘려준다.

이 외에도 차세대 하이브리드 시스템에 적용된 V2L은 전기차와 동일하게 최대 출력 3.6kW를 지원해 캠핑 및 차박 등의 상황에서 다채로운 전동화 경험을 선사한다.

V2L은 엔진 가동 시 지속적으로 사용할 수 있으며, 엔진이 작동하지 않는 스테이 모드에서는 배터리 용량의 최대 50%(SoC 80%에서 30%까지)까지 사용할 수 있다.

현대차그룹은 계층형 예측 제어 기술인 ‘HPC’와 스마트 회생 제동을 통해 연비를 더욱 향상시킨다.

HPC는 목적지까지의 주행 경로와 도로 상황을 예측해 배터리 충전량을 최적으로 제어함으로써 경로별로 연비 향상에 최적화된 주행 모드(▲EV 모드 ▲하이브리드 모드 ▲회생 제동 모드 등)가 작동되도록 유도한다.

스마트 회생 제동은 과속카메라 등의 내비게이션 정보와 차간 거리 등을 차량이 종합적으로 판단한 뒤 최적의 회생 제동 강도를 자동 적용하는 기능이다. 이를 통해 운전자의 제동 페달 조작을 줄여 운전 피로도를 낮추고, 회생 제동을 통한 배터리 충전량을 증가시켜 연비 개선을 돕는다.

현대차그룹은 향후 기존 기술을 지속적으로 고도화하면서 신기술을 추가 발굴해 고객에게 보다 다채로운 전동화 경험을 제공할 계획이다.

■ 소형에서 대형, 럭셔리에 이르는 하이브리드 풀라인업 전개 … 순차 출시 예정

현대차그룹은 신규 하이브리드 변속기를 현대차그룹의 다양한 엔진에 조합해 100마력 초반부터 300마력 중반에 이르는 시스템 출력 커버리지를 구현했으며, 이를 바탕으로 소형부터 대형 및 럭셔리까지 다양한 하이브리드 차량을 선보일 계획이다.

시스템 출력 커버지리 확대에 따라 하이브리드 파워트레인은 현재 3종에서 5종으로 늘어나며, 그중 2.5 터보 하이브리드는 이달 양산을 시작한 현대차 팰리세이드 하이브리드에 최초 탑재된 후 현대차·기아의 타차종에 순차적으로 적용된다.

또한 현대차그룹은 2026년 후륜구동용 2.5 터보 하이브리드를 선보이고 제네시스 주요 모델에 순차적으로 탑재해 하이브리드 라인업을 럭셔리 브랜드까지 확장할 계획이다.