변속기가 없는 하이브리드 – 혼다 어코드

by 골수공돌이 · Published 2017-01-16 · Updated 2017-06-21

출퇴근길에 혼다 매장을 지나치다 어코드 하이브리드 버전(2017년형)이 출시될 예정이라는 것을 알게되었는데, 호기심에 자료를 찾다보니 어코드의 하이브리드 시스템은 다른 하이브리드 차량과는 달리 변속기가 없다는 점에 흥미를 느껴 글을 시작하게 되었습니다.

혼다 어코드 하이브리드의 엔진 (출처 – http://automobiles.honda.com/accord-hybrid)

혼다에서는 변속기가 없는 하이브리드 구동 방식에 i-MMD (Intelligent Multi Mode Drive) 라는 이름을 붙였는데 어코드의 경우 2014년형부터 적용되기 시작했으니 발표된지 조금 지난 기술이긴 합니다만 그 동안 국내에 어코드 하이브리드가 출시되지 않아 이제서야 관심을 가지게 되었습니다. i-MMD는 저속~중속의 영역에서는 모터만으로 바퀴를 구동하여 기존 6단 변속기 차량의 1~5단 영역을 커버하고 고속도로 순항과 같은 중고속 영역에서는 일반 자동 변속기 차량의 6단과 비슷한 한가지 기어비만을 사용하여 엔진으로 (필요시 모터도 함께) 바퀴를 구동하겠다는 개념입니다. 이를 위해 어코드 하이브리드에는 아래 그림과 (출처 – Honda Word Wide Site) 같이 구동용과 발전용 두개의 모터가 기존 차량에서 변속기가 탑재될 자리를 차지하고 있는데, 왼쪽의 좀 더 두터운 모터가 구동용 모터이고 오른쪽의 보다 얇은 모터가 발전용 모터입니다.

혼다 어코드에 탑재된 Dual Motor System (그림 출처 – Honda World Wide Site)

i-MMD가 어떤 방식으로 동작하는지는 링크의 동영상에 잘 설명되어 있는데, 차량의 속도와 부하조건에 따라 EV/Hybrid/Engine-Drive 모드 3가지 동작모드를 넘나들게 됩니다. 이 글에서는 동영상의 주요 장면만을 캡처해서 어떻게 변속기가 없이도 차량의 구동이 가능한지 살펴 보도록 하겠습니다.

먼저 아래의 그림은 출발~저속 주행시에 사용되는 EV 모드의 작동인데, 이 모드는 일반 하이브리드 자동차의 EV 모드와 동일한 동작입니다. 배터리에 축적된 에너지로 모터를 돌리기도 하고 회생제동으로 배터리를 충전하기도 하지만 엔진은 시동이 꺼져 동작하지 않습니다. 또한 엔진이 모터가 바퀴를 굴리는데 방해가 되지 않도록 엔진과 바퀴를 연결하는 클러치 (아래 그림의 빨간색 네모)가 떨어져 있습니다.

i-MMD의 EV 모드 동작 (출처 – 유튜브 영상 HONDA 全新 SPORT HYBRID i MMD New Accord)

다음은 중속영역과 급가속시에 사용되는 Hybrid 모드인데, 엔진과 모터가 함께 동작한다는 점은 일반 하이브리드 차량과 같지만 엔진이 바퀴에 직접 구동력을 전달하는 것이 아니라 발전용 모터를 돌려 구동용 모터에 보다 많은 전류를 공급하는 것이 특징입니다. 이러한 이유로 엔진과 바퀴를 연결하는 클러치는 Hybrid 모드에서도 여전히 떨어져 있습니다. 발전용 모터는 엔진의 시동을 걸 때도 사용되기 때문에 ‘발전기’ 라는 이름 대신에 ‘발전용 모터’ 라는 이름을 얻은 것 같습니다.

i-MMD의 Hybrid 모드 동작 (출처 – 유튜브 영상 HONDA 全新 SPORT HYBRID i MMD New Accord)

저의 추측이긴 합니다만, 엔진이 바퀴에 구동력을 직접 보내는 대신에 구동 모터에 전류를 더하는 방식이 된다면 바퀴에 걸리는 저항에 상관없이 엔진을 rpm에 따른 최적 부하 곡선을 따라 운용할 수 있어 효율을 높일 수 있을 거란 생각이 듭니다. 필요한 구동력에 따라 엔진의 회전수는 변하지만 엔진은 각 회전수에서 가장 효율적인 영역에 머무를 수 있게 되는 것이지요. 혼다의 엔지니어가 직접 언급한 장점으로는 구동계의 구조가 간단해져서 변속기를 탑재한 하이브리드 차량보다 마찰에 의한 구동손실이 50% 정도 줄었다는 이야기가 있습니다. (관련 링크 – hybridcars.com) 어코드 하이브리드의 경우 모터 만으로 엔진의 도움없이 대부분의 상황을 커버해야 하기 때문에 탑재된 구동 모터의 출력이 181 마력(hp)으로 상당히 강력한데, 엔진과 모터가 동시에 구동력을 전달하는 방식인 쏘나타 하이브리드의 경우 51 마력(ps)의 모터를 탑재하고 있어 비교가 되겠습니다. 탑재된 2.0 리터 앳킨슨 사이클의 경우 최대 출력이 143마력(hp)이라 구동 모터의 최대출력을 사용하기 위해서는 반드시 배터리와 발전용 모터 양쪽에서 전력을 끌어와야 할 것으로 생각됩니다.

고속도로 순항과 같이 일정한 속도로 고속 주행하는 상황이 되면 Engine-Drive 모드가 사용되는데, 이 때는 드디어 클러치가 붙어 (아래 그림 빨간 사각형) 엔진이 직접 바퀴를 구동하게 됩니다. 아래 그림에는 나와 있지 않지만 필요시에는 구동모터도 바퀴를 같이 굴려 최대 212 마력의 출력을 발생시킨다고 하는데 이 때 엔진과 모터(배터리)가 어떤 비율로 출력에 기여하는지에 대한 설명은 찾기가 힘드네요.

i-MMD의 Engine-Drive 모드 동작 (출처 – 유튜브 영상 HONDA 全新 SPORT HYBRID i MMD New Accord)

한가지 언급하고 넘어가고 싶은 부분이 있는데, Engineering Explained의 영상에 따르면 하이브리드의 장점을 최대한 살리기 위해 고속도로 주행시에 Engine-Drive 모드만 사용되는 것이 아니라 EV 모드가 함께 번걸아 가면서 사용 된다고 합니다. 엔진을 이용한 주행을 통해 배터리가 일정수준 이상 충전 되면 EV 모드로 전환되어 엔진이 꺼지고, 배터리가 방전 되면 다시 Engine-Drive 모드로 돌아가기를 반복하며 고속도로에서도 연료 사용량을 최소로 유지하는 것이지요.

지금까지 간단히 혼다 어코드 하이브리드의 i-MMD 시스템을 살펴보았는데, 제가 운전을 해보지는 못해서 차량에 대한 평가를 내릴수는 없습니다만 적어도 연비면에서는 혼다에서 새로은 시스템을 만들어낸 가치는 충분히 있는 것 같습니다. 아래는 2017년형 동급 하이브리드 차량들의 미국 기준 시내(CITY)/고속도로(HWY) 연비를 비교해 본 표인데 어코드 하이브리드가 다른 차량들에 비해 연비가 눈에 띄게 높은 것을 확인하실 수 있습니다.