최강연비 도요타 프리우스 에 대한 고찰 !!

 

최근 자동차 시장의 화두는 "연비"입니다. 각 메이커들이 앞다투어 발표하는 모델들은 엔진 다운사이징과 터보차저를 장착한 고연비를

구축하는 모델들 이지요.최근 모델중  bmw328 i , 528i mbz c250 등 기존 6기통엔진에서 4기통 터보의 대표적인차들입니다.

대형차 천국이었던 미국도 이미 4기통 시장으로 바뀌고 있습니다.

고연비의 대표적인 차가 도요타 프리우스입니다. 새로 발표된 prius C모델이 너무 작다는 평가에 기존 프리우스가 다시 각광을 받고 있습니다. 프리우스에 대해 자세하게 살펴보겠습니다.

 

 

 

엔진과 모터 중 어느 것이 주가 되느냐에 따라서 하이브리드 자동차는 대체로 세 종류로 구분이 됩니다.

(물론 워낙 종류가 다양하기 때문에 관점이 다를 수는 있는데, 저는 간단하게 3개로 구분해보았습니다)

 

- 병렬 하이브리드 (마일드 하이브리드)

: 엔진이 메인이고 모터가 서브입니다. 모터만으로는 달릴 수가 없고, 모터는 엔진을 보조하는 역할만 합니다.

 

 

- 직렬 하이브리드 (플러그인 하이브리드)

: 모터가 메인이고 엔진이 서브입니다. 엔진만으로 달릴 수가 없습니다. 배터리에 충전된 전력을 이용해 모터로 달리며,

전력이 떨어지면 엔진을 가동시켜 배터리를 충전하는 방식으로 주행거리를 늘립니다.

(예) GM 쉐보레 볼트,소나타, 캠리 하이브리드

 

- 직병렬 하이브리드 (풀Full 하이브리드)

: 모터와 엔진이 동등하게 작동을 합니다. 엔진만으로도 달릴 수도 있고, 모터만으로도 달릴 수 있습니다.

(예) 토요타 프리우스

 

 

프리우스는 직병렬 하이브리드 기술을 적용하였으며, 시스템이 복잡해지는 단점이 있지만,

외부 충전이 불필요하고 연비가 크게 높아지는 장점이 있습니다

.

세계적인 자동차 회사가 차세대 자동차 시장을 노리고 내놓은 자동차인만큼 프리우스에는 다양한 기술력이 녹아 있습니다.

 하이브리드 자동차로서 프리우스의 장점은 바로 에너지를 재활용할 수 있다는 것입니다.

일반 자동차는 항상 엔진이 켜져 있으며, 달리든지 서 있든지 계속적으로 에너지를 소모합니다.

 

하지만 프리우스에는 모터가 달려 있지요. 모터의 가장 큰 특징은 발전기와 구조가 똑같다는 것입니다.

즉 모터에 전기를 넣으면 돌아가지만, 반대로 모터를 돌리면 전기가 나옵니다.

엔진을 외부에서 돌린다고 해서 기름이 튀어나오지는 않지만, 모터는 전기가 나오지요.

 

따라서 프리우스는 제동을 걸때, 언덕길을 내려갈때 처럼 모터를 돌릴 필요가 없고,

오히려 외부에서 모터를 돌리는 상황에서는 여기서 생성되는 전기를 차내의 배터리에 저장을 해둡니다.

그리고 그 전기를 다시 나중에 사용하기 때문에 버려지는 에너지를 최소화 할 수가 있습니다.

 

이는 양수발전소의 원리와 같고, 무엇보다 철도시스템에서 회생제동과도 동일한 원리입니다.

전동차가 달릴때는 전차선에서 전기를 꺼내다가 쓰지만,

전동차가 제동을 할때는 오히려 발전을 하여 전차선에 전기를 되돌려 줍니다.

그리고 이 전기는 주변에 있는 다른 전동차가 사용을 하지요.

 

하지만 하이브리드 자동차는 다른 차에 전기를 줄 수는 없기 때문에, 스스로 가지고 다니는 배터리에 전기를 저장해두었다가 나중에 다시 사용합니다.

실제로 철도에서도 회생제동을 할때 다른 전동차가 전기를 받지 못하는 상황일때는 전기가 버려지는 수가 있는데

이러한 전기를 아끼기 위해 배터리를 쓰기도 합니다.

전기를 아끼기 위한 노력은 하이브리드 자동차나 철도나 마찬가지라고 할 수 있겠습니다.

한편 이렇게 엔진과 모터가 함께 쓰이면 운전자로서 신경이 쓰이지 않을까 하는 생각이 들 수 있는데

그 부분은 전혀 신경 쓸 필요가 없었습니다.

 

이렇게 엔진과 모터의 최적의 조합을 이루어 최고의 효율을 내는 기술을 토요타에서는

"하이브리드 시너지 드라이브 Hybrid Synergy Drive"라고 부르고 있지요.

상황에 따라서 엔진과 모터는 꺼졌다 켜졌다를 반복하고, 이 둘의 최적의 조합에 따라 주행을 합니다.

 

각 상황을 간단히 설명해보자면

 

- 시동을 건 상태 (배터리가 충분할때)

: 차는 아무 반응도 없습니다. 정말 시동이 걸린 것인지 의심스러울 정도입니다.

계기판 왼쪽 아래 READY 표시를 통해서 시동이 걸려 있음을 확인할 수 있습니다.

 

- 시동을 건 상태 (배터리가 부족할때)

: 엔진이 돌아가면서 배터리를 충전합니다. 어느 정도 충전이 되면 엔진이 꺼집니다.

 

- 처음 저속 주행상태

: 주차장에서 나올때 같은 저속 주행상태에서는 엔진은 정지해있고, 배터리에 저장된 전기를 이용하여 모터만으로 주행합니다. 따라서 매우 소음이 적습니다.

 

- 정속 주행상태

: 어느 정도 속도가 붙으면 엔진이 동작하기 시작합니다.

엔진만으로 감당이 가능하다면, 엔진이 (1) 자동차 구동과 (2) 모터를 이용한 배터리 충전을 동시에 하고

추월 가속 주행처럼 엔진만으로 감당이 안되면, 엔진과 모터가 동시에 구동을 합니다.

 

- 감속 상태

: 브레이크를 밟았거나, 언덕길을 내려올때처럼 구동이 불필요하면 엔진은 꺼지고, 모터가 발전을 하여 배터리에 충전을 합니다.

특히 변속기의 B모드를 선택하면 평소보다 한 층 더 강력하게 회생제동을 하지요.

 

- 정지 상태

: 신호대기에 걸렸을때 처럼 정지 상태가 되면 엔진이 꺼집니다. 모터도 동작을 안하구요. 그러므로 차에서는 아무 소리도 안나게 됩니다.

시동을 끈 차 안에 앉아 있는 기분이 듭니다.

 

 

이렇게 엔진, 배터리, 모터, 구동력 사이에 이동하는 에너지를 시각적으로 보여주는 장치가 바로 에너지 모니터입니다.

아래 사진 처럼 계기판 왼쪽에 그림 형태로 나타납니다

위쪽 왼쪽에 엔진, 위쪽 오른쪽에 배터리

아래쪽 가운데에 모터가 있어서, 동력이 어떻게 이동되고 있는지를 알 수가 있습니다.

 

현재는 정지 상태에서 히터를 켜둔 초기 상태로서

엔진이 작동하고 있으며, 동력의 일부가 배터리에 충전되고, 일부는 구동쪽으로 가서 히터를 켜는데 사용되고 있습니다.

 

 

 

 

 

그림을 올린 김에 계기판에 대해 더 설명하면,

프리우스의 계기판은 위와 같이 완전한 전자식입니다.

맨 왼쪽에는 시동이 걸렸음을 알려주는 READY 표시

그 다음부터 차례대로

- 연료계 (프리우스는 연료통이 45L입니다)

- 디지털 속도계

- 순간연비 ( km/L 단위가 아닌 L/100km 입니다)

- 현재 변속기 상태

- 에너지 모니터 등등의 안내판이 나타납니다

프리우스는 이러한 자동차의 전자화의 정점에 있는 차라고 말할 수 있을 것 같습니다.

이 차를 몰다보면 기계가 아니라 무슨 전자제품을 동작시키는 기분이 들 정도입니다.

 

일단 프리우스는 주행의 모드Mode를 버튼을 눌러 선택할 수 있습니다.

주행모드로는 EV 모드와 ECO모드, Power모드가 있습니다.

 

EV모드는 Electric Vehicle 즉 전기차 모드입니다.

이 버튼을 누른 상태에서 주행을 하면, 엔진이 동작하지 않고 모터만으로 움직입니다.

따라서 소음과 진동을 최소화한 상태에서 주행이 가능하지요.

(단 EV모드는 배터리가 부족하거나, 속도가 어느 이상 빨라지면 저절로 풀리면서 엔진이 돌기 시작하는 일반 모드로 돌아갑니다)

 

ECO 모드는 연비개선모드입니다.

흔히 급가속을 적게하면 연비가 올라간다고 하는데, 이 모드를 선택하면 급가속이 알아서 방지됩니다.

따라서 연비가 개선되지요.

 

Power모드는 ECO모드의 반대입니다.

고연비를 포기하고, 평소보다 강하게 엔진과 모터를 동작시킵니다.

액셀페달을 조금만 밟아도 차가 튀어나가는 느낌을 받을 수 있습니다.

 

 

 

또하나 눈여겨 볼 부분은 변속레버입니다.

 

프리우스의 변속레버는 일반 자동차의 자동변속기 같은 둔탁한 막대기가 아니라,

마치 조이스틱처럼 생겼습니다. 조이스틱을 움직이듯 원하는 위치로 이동시킨후, 손을 떼면 저절로 원래 위치로 돌아옵니다.

D는 주행, R은 후진, N은 중립, B는 엔진브레이크 입니다

 

이러한 변속레버도 마치 전자제품을 다루는 기분으로 동작시킬 수 있습니다.

실제로 변속레버가 기계적으로 연결된 것이 아니라, 전자적으로 연결되어 있지요.

토요타에서는 이것을 일렉트로매틱 시프트라고 부릅니다.

 

이렇게 전자적으로 동작되다보니 변속기를 다루기가 매우 쉽습니다.

또한 일반 자동변속기에서는 주행중 실수로 R모드로 들어가면 난리가 나지만,

프리우스에서는 레버가 R모드로 들어갔다고 해도, 전자적으로 오동작을 방지해주므로 실제로는 N모드까지만 가게 됩니다.

 

 

또하나 전자제품을 느낌을 주는 부분은 핸들에 있는 리모콘입니다.

요즘 핸들 리모콘은 흔해빠진 것인데, 무엇이 특별하느냐고 할 수도 있겠지만,

프리우스의 특징은 핸들 리모콘으로 누른 버튼이 계기판 상에 디스플레이가 된다는 점입니다.

이를 터치 트레이서 리모콘 디스플레이라고 부릅니다. 아래 그림과 같습니다.

 

 

 

프리우스의 공식연비는 51 /48 이지요

사실 차량의 연비는 차량 자체의 성능에도 달려있지만, 운전습관에도 영향을 많이 받습니다.

프리우스를 이용하여 최대의 연비를 내기 위해서는, 아무 생각없이 주행을 해서는 안되고

- 엑셀페달을 천천히 밟아, 급가속을 피하고

- ECO모드를 적극 사용하며

- 내리막길에서는 변속기 B (엔진브레이크)를 활용할 필요가 있습니다.

 

무엇보다도 자신의 현재 주행상태가 연비운전에 도움이 되는 것인지를 지속적으로 피드백을 받아볼 필요가 있습니다.

프리우스에서는 이를 위해서 각종 디스플레이를 제공해주고 있습니다.

 

하이브리드 시스템 인디케이터에서는 현재의 동력, 충전 상태와 현재 연비에 도움이 되는 운전을 하고 있는지를 그래프를 통해 알려줍니다.

운전자를 이를 참고하여 자신의 운전습관을 고쳐나갈 수가 있지요.

아래 그래프는 막대 그래프이지요. 왼쪽에는 CHG, 오른쪽에는 PWR가 있고, 가운데 세로선으로 쪼개져 있으며

그 위에는 ECO 아이콘이 있습니다.

 

막대 그래프가 그래프 왼쪽에 있으면 주로 전기모터로만 주행되는 상태입니다.

가운데 세로선을 넘어 오른쪽까지 가면 엔진까지 함께 주행되는 상태이구요.

더욱더 오른쪽의 PWR쪽으로 가면, 연료소비와 배터리소비가 커지는 상태입니다. 당연히 연비가 떨어집니다.

 

따라서 주행중에는 이 그래프를 참고하여 가급적 막대그래프의 왼쪽에 있도록 노력하고,

급격하게 오른쪽으로 가지 않게 하며, 특히 오른쪽 끝에 PWR까지 가는 것을 피해야 합니다.

또한 제동이나 내리막길에서는 막대그래프가 왼쪽끝 CHG를 다 채울수 있도록 노력하여, 버려지는 에너지를 최대한 다시 회수해야 합니다.

이렇게 노력하면 ECO 아이콘이 켜져 있는 상태가 되는데, ECO 아이콘이 켜져 있으면 고연비 상태로 주행을 하고 있는 것입니다.

 

 

또한 트립컴퓨터 모드에 따라서 1분 및 5분 단위 연비모니터도 제공됩니다.

지난 15분간 1분 간격으로 연비를 보여주는 막대그래프로서 회생제동을 통해 벌어들인 전력까지도 표시가 됩니다.

역시 이 그래프도 참고하면서 연비가 가장 높게 나오도록 노력해나가면서 운전을 할 필요가 있습니다.

 

이렇듯 프리우스는 차량 자체가 연비가 높게 나왔을뿐만 아니라, 운전자가 연비를 높여서 운전할 수 있게 돕는 다양한 장치도 내장하고 있습니다.

 

토요타 프리우스 주요 제원

크기
전장×전폭×전고 : 4,460×1,745×1,490mm
휠 베이스 : 2,700mm .
차체중량 : 1,310kg
트레드 앞/뒤 : 1,525/1,520mm
차량 중량 : 1,310kg
연료탱크 용량 : 45리터
공기저항계수: 0.25

엔진
1,797cc 직렬 4기통 DOHC VVT-i
압축비 13.0 : 1
최고출력 99ps/5,000rpm
최대토크 14.5kgm/4,000rpm

전기모터
500V AC 모터 최고출력 : 82마력/1,200-1,540rpm,
최대토크 모터 : 40.8kg•m/0∼1,200rpm,
시스템 출력-113마력, 시스템 토크-48.7kg•m

변속기
MG1 ; 타입 영구자석 모터/ 기능 발전기,
엔진스타터/최대전압 : ---
냉각 시스템 : 수냉식
MG2 ; 타입 영구자석 모터/ 기능 발전기,
바퀴 구동/ 최대전압 : ---
최대출력 60kW(82ps)/1200∼1,540rpm

트랜스미션
형식 : CVT

섀시
서스펜션 앞/뒤 : 맥퍼슨 스트러트/토션 빔
스티어링 : 랙&피니언(EPS)
브레이크 앞/뒤 : V.디스크/드럼
파워 스티어링 타입 : 전기모터

성능
0→100km/h : 10.4초.
연비 : 51 / 48 mpg

(자료출처) http://www.toyota.co.kr/toyota/wrap.asp?pageVariable=/toyota/r_hsd/hsdInfo.asp