하이브리드 버스 연료 절감의 비밀

엔진과 모터의 스마트 기능이 관건

일산 킨텍스 전시장에서 개막한 ‘2015 서울모터쇼’가 12일로 대장정의 막을 내렸다. 이번 서울모터쇼에는 세계 최초의 글로벌 경차 쉐보레를 비롯해 자동차의 미래를 보여주는 최신 컨셉트 카, 럭셔리한 스포츠카, 초호화 세단들이 관람객들의 관심을 끌었다.

2015 서울모터쇼에 출시된 CNG 하이브리드 버스. ⓒ ScienceTimes

2015 서울모터쇼에 출시된 CNG 하이브리드 버스. ⓒ ScienceTimes

그러나 이렇게 호화로운 자동차만이 전시장을 채운 것은 아니다. 청정한 연료 사용과 무엇보다도 에너지 절약을 실천하는 친환경적 하이브리드 버스도 당당히 전시장 한 켠을 지키고 있었다.

CNG 하이브리드 버스는 이미 시민의 발로서 도로에서 역할을 수행하고 있다. 지난해 4월 8일 서울시가  20대를 선보였고, “오는 2018년까지 더 친환경적으로 진화된 CNG 하이브리드 버스 2,100대를 서울 시내에 보급한다”는 야심찬 계획도 밝혔다.

CNG 하이브리드 버스가 주목받는 이유는 저속이거나 정차할 때는 전기를 동력으로 쓰고, 속도가 올라가면 천연가스 연료를 기반으로 운행되기 때문에 기존의 버스보다 연료비가 적게 들고 대기오염 배출물질이 적기 때문이다.

하이브리드 버스는 탑재된 전기배터리와 모터를 활용하기 때문에 별도의 충전이 필요없다. 반대로 속도를 줄이면, 운동에너지를 배터리에 전기로 저장했다가 저속이나 정차 시에 모터를 돌리는 방식이다.

CNG 하이브리드 버스가 스스로 에너지를 절약할 수 있는 비결은 엔진 내부에 장착된 제어장치의 스마트 성능 탓이다.

모터와 엔진의 절묘한 조화 

이번 2015 서울모터쇼에는 벤츠, GM, 도요타 등 글로벌 메이커를 비롯해 기아, 현대, 쌍용 등 국내 굴지의 자동차 메이커들이 총집합했다. 이중에 ‘타요’ 버스로 알려진 현대차의 CNG 하이브리드 버스 ‘블루시티(Blue city)’도 귀여운 모습으로 관람객들의 눈길을 끌었다.

현대차 상용상품개발부 천황희 부장은 “ 하이브리드 버스는 모터와 엔진 두 부분으로 구성됐는데 처음 버스가 출발할 때는 모터에 발전기가 달려 있어서 배터리에 충전해서 구동된다. 이때 엔진이 구동되지 않기 때문에 연료가 절감이 된다”고 설명했다.

오른쪽 하단의 파란 박스가 바로 ECU 장치다.  ⓒ ScienceTimes

오른쪽 하단의 파란 박스가 바로 ECU 장치다. ⓒ ScienceTimes

힘이 필요한 가속 구간의 경우, 엔진과 모터가 동시에 구동된다. 그래서 어느 정도 힘을 받아서 주행을 하게 된다. 이어 운전자가 내리막길을 만날 경우, 액셀러레이터에서 발을 떼게 되면 다시 모터와 엔진이 동시에 정지한다.

이때 버스의 제동으로 인해 남는 에너지는 모터의 배터리에 충전된다. 시내에서도 마찬가지다. 운행 중, 정지구간을 만나면 자동으로 엔진이 정지한다. 이때 다시 연료 절감이 이뤄진다. 그리고 정지 신호가 풀려서 액셀러레이터를 밟으면 다시 엔진이 점화돼 버스가 구동되는 시스템이다.

천 부장은 “이 시스템은 기존의 차량보다 연료비가 30% 이상 절감된다”고 말했다. 서울시에 따르면 CNG 하이브리드 버스가 내구연한인 9년 동안 절감하는 연료비는 1억 8백만 원이다. 버스 회사는 버스 구입비를 공제하고도 연료비가 6천9백만원을 절감할 수 있게 되는 것이다.

천 부장은 “하이브리드 버스가 연료를 절약할 수 있는 비결은 제어 장치에 의해서다”고 말했다. 즉, 하이브리드 버스의 엔진 내부에는 파란 색의 네모난 상자가 들어있다. 이것이 바로 엔진 제어 장치(Engine Control Unit, ECU)다.

이 장치와 변속기에 달린 변속기 제어장치(Transmission Control Unit, TCU) 등이 블루투스 통신을 통해서 교신하듯, 데이터를 주고받으며 도로 상황에 따라서 엔진과 변속기를 정교하게 제어한다.  ECU에는 마이크로컴퓨터, 전원부, 입력 처리 회로, 출력 처리 회로 등으로 구성된다.

이렇듯 하이브리드 자동차(Hybrid Vehicle, HV)는 2종류 이상의 에너지를 차량의 구동에 이용하는 차량을 말한다. 주로 엔진과 전기모터를 조합해 연비, 배기가스, 동작 등의 성능 향상을 꾀한다.

이 하이브리드 기능을 견인하는 기술 분야가 바로 엔진 전자 제어 시스템이며, 현재 소비자들에 의해 환경과 연비의 사양이 높아지면서 가장 빠르게 발전하고 있는 기술 분야이기도 하다.

 

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