토요타는 하이브리드 자동차 연구에 많은 발전을 거듭해온 회사다. 1997년 최초의 양산형 하이브리드차 프리우스 출시 이후 지금까지 누적판매대수 900만대를 넘겼고, 진보된 기술을 통해 더 효율적이고 안전한 차를 개발하고 있다. 또한, 친환경 운송수단으로 주목 받고 있는 플러그인 하이브리드, 전기차, 수소차 등도 모두 하이브리드 시스템을 기반으로 두고 있어 미래 자동차 산업 분야에서도 앞장서서 달리고 있다.

이런 토요타 하이브리드 시스템을 조금 더 구체적으로 살펴보는 자리가 마련됐다. 토요타 기술개발 담장자와 한국 기자들이 일본에서 만나 직접 질의응답 시간을 가진 것이다. 전기모터, 배터리와 같이 기술적인 질문은 물론 다양한 친환경차 개발 및 경쟁차종과의 관계까지 폭 넓은 질문이 이어졌다. 토요타 하이브리드 시스템에 대한 궁금증과 답변을 일문일답 형식으로 정리했다.

배터리 용량을 늘리면 연비나 주행거리가 더 늘지 않나? 
배터리 용량을 늘릴 생각은 없다. 하이브리드 시스템의 목적이 엔진에서 버려지는 에너지를 얼마나 잘 이용하는데 있기 때문이다. 쉽게 말해 엔진에서 버려지는 에너지를 얼마나 잘 활용하는가에 따라 효율이 높아지기 때문에 배터리 용량을 늘리기 보다는 필요한 만큼의 전지를 가지고 있는 편이 낫다고 생각한다.

신형 프리우스에는 리튬이온전지와 니켈수소전지가 모두 사용된다고 들었다. 프리우스를 리튬이온전지로 했을 때 크기, 성능 면에서 차이점은 없나?
자동차에 요구되는 전지의 성능은 정해져 있다. 또한, 배터리 팩으로 봤을 때 리튬이나 니켈 두 가지 모두 성능, 가격이 비슷하다. 

단순히 셀 단위를 보시면 니켈수소전지는 168셀, 리튬이온전지는 56셀을 가지고 있어 효율과 성능은 리튬이온전지 쪽이 더 좋다고 볼 수도 있다. 셀의 수가 줄어들기 때문에 니켈수소전지와 비교했을 때 15.8kg 더 가볍다는 장점도 있다.

두 배터리의 가격이 비슷하다면 리튬이온전지가 더 유리한 거 아닌가? 
프리우스의 경우, 토요타 내에서 내놓을 당시의 최신기술을 모두 적용하고자 하는 의지가 있었다. 당시 신규 개발된 전지가 있었고, 기술자 입장에서는 문제가 없다고 판단, 리튬과 니켈을 모두 사용한 것이다. 물론 니켈과 리튬의 중량의 차이 등이 있을 수는 있지만, 리튬전지와 동등한 가벼운 니켈전지도 개발할 수 있을 것이라는 생각이 있다. 

참고로 일본 내 판매중인 프리우스 중에는 리튬이온전지를 탑재한 모델과 니켈수소전지를 넣은 모델이 나뉘어져 있고, 리튬이온을 탑재한 프리우스가 15.8kg만큼 가볍기 때문에 연비가 조금 더 높다. (리튬이온전지 모델은 JC08모드로 40km/l이상, 니켈수소전지 모델은 37.2km/l)

신형 프리우스로 오면서 하이브리드 배터리 장착 위치를 탑승자 아래로 넣었는데, 배터리 열을 받거나 안전 및 소음 등에 대해 생각을 했나? 
이런 시도는 프리우스가 처음이 아니다. 때문에 이미 노하우를 갖고 있어 안전상의 문제가 없다. 소음에 대해 말하면 니켈수소는 극한 상황에서 운전하거나, 한여름에 운전을 하면 전지의 온도가 올라갈 수 밖에 없다. 아마도 이것을 컨트롤 하기 위해 냉각시키는 장치의 소리가 들릴 수는 있겠다.  그러나 이 부분 역시 섭씨 50도 이상의 중동지역에서도 모든 상황에서의 실험을 마쳤지 때문에 성능에서의 문제는 없다.

뉴욕모터쇼에서 프리우스 플러그인 하이브리드를 발표한 걸로 아는데, 개선된 점은?
플러그인 하이브리드 모델의 기본 유닛은 프리우스와 동일하다. 엔진도 트랜스액슬도 거의 같다. 조금 더 쉽게 말하면 일반 하이브리드 프리우스보다 전지가 더 많이 들어간 충전이 되는 프리우스라고 보면 될 것 같다.

현대자동차 아이오닉이 프리우스를 직접 겨냥해 마케팅을 펼치고 있는데 전문가로서 그 차이에 대해 설명 부탁 드린다.
현대 아이오닉은 우리 토요타 쪽에서도 이미 몇 대를 구매했다. 조사도 했고, 내 일이 하이브리드 시스템을 책임지고 있는 사람이다 보니, 하이브리드 시스템에 대해 확인을 했다. 시스템적인 부분에서는 아이오닉도 굉장히 효율적이라고 생각한다. 특히, 고속에 있어서는 효율이 높아 배울 점으로 생각한다. 다만, 아이오닉이 어떤 자동차를 지향했는지는 잘 모르겠지만, 전반적으로 자동차의 중량자체가 약간 무거워진 이유에 대해 우리도 흥미를 갖고 지켜보고 있다.

열효율 40%가 디젤엔진에 필적하는 수준이라고 들었는데, 앞으로 디젤엔진을 넘어설 수 있는 가능성이 있다고 해석해도 되나?
가솔린 엔진의 열효율은 늘 디젤 엔진보다 낮다고 평가된다. 그래서 가솔린 엔진은 디젤을 뛰어넘는 열효율을 목표로 하고 있다. 이 부분은 토요타 뿐만 아니라 다른 업체들도 마찬가지일 거라고 생각한다. 

다만, 디젤엔진을 만드는 회사에서는 지금의 열효율을 높이고자 더 노력하고 있기 때문에, 그 차이가 앞으로 더 확대 될지, 축소 될지는 모르겠다. 그럼에도 두엔진 모두 나아가고자 하는 방향은 동일하다고 생각한다.

토요타 하이브리드 시스템 특징이 직병렬 혼합 방식이라고 들었다. 충전과 방전이 동시에 이루어지는 상황이 구체적으로 무엇인가?
맞다. 토요타 하이브리드 시스템의 가장 큰 특징이다. 통상 가솔린 엔진의 경우에는 연비가 좋은 영역(RPM)이 한정적이다. 토요타 하이브리드의 경우 가속페달을 밟으면 최적의 연비 구간에서의 출력만큼만 엔진으로 보내고 나머지 남는 부분은 발전기(제네레이터)를 돌려 전지를 통해 충전을 하게 된다.

시간이 지나도 배터리 용량이나 크기가 줄지 않는데, 그 이유는?
사용방식에 따라 달라지겠지만, 일반적인 휴대폰은 충전방식을 사용해 시간이 지나면 수명이 조금 짧아질 수 있다. 토요타는 이런 상황을 방지하기 위해 운전 중 충전과 방전을 통해 배터리를 활성화 시키고, 또 제어할 수 있는 노하우도 오랫동안 축적해왔기 때문에 반영구적이라고 할 수 있다.

<저작권자 © 라이드매거진, 무단 전재 및 재배포 금지>