하이브리드차의 개념, 종류, 발전 방향, 전기자동차의 화재 원인과 대책

하이브리드차의 개념, 종류, 발전 방향, 전기자동차의 화재 원인과 대책

하이브리드 차의 이미지

 

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Ⅰ. 하이브리드차에 대한 기본적인 설명

 

일반적인 차량은 석유류를 동력으로 하는 내연기관, 전기를 동력으로 하는 전기차 등으로 한가지 동력을 사용하지만 하이브리드차(Hybrid vehicle)sms)는 두 개 이상의 동력원에 의해 차체가 구동되는 차량이고 하이브리드차는 내연기관과 전기자동차를 포함하는 하이브리드 전기 자동차(HEV)를 가리킵니다.

 

Ⅱ. 하이브리드차의 개념

하이브리드란 용어의 정의는? 동물이나 식물 따위의 잡종, 교배종이라는 뜻입니다. 그러나 2024년 현재, 차동차 공학에서는 2종류 이상의 요소를 조합했음을 의미하는 말로사용하고 있습니다. 이전에는 가솔린 엔진만 있었고, 최근들어 자동차에 모터를 동력으로 추가한 하이브리드자동차는 엔진과 모터의 장점을 동시에 이용해서 연비향상을 실현하고 있습니다.

최초의 하이브리드차 이미지

 

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에너지 효율이 좋은 디젤 엔진과 모터를 조합한 디젤하이브리드도 등장했지만, 높은 가격으로 경제성 면에서 부담이 있으므로 많은 자동차 제조 회사가 디젤 하이브리드의 상용화를 뒤로 미루거나 이미 개발한 자동차를 상품군에서 배제하고 있는 것이 현실입니다. 만들어도 소비자가 사지 않으면 끝나는 것(실패, 완패, 종료)입니다.

 

Ⅲ. 하이브리드차의 원리, 개념, 정체

 

1. 하이브리드차의 기본 예

자전거 + 모터, 전기 스쿠터, 전기차 + 내연기관, 전기차 + 수소차 등의 2가지 이상의 동력 혼합차.
 

2. 최초의 하이브리드차

19세기 후반에 자전거에 전기모터를 혼합한 원리의 자전거를 사용한 적이 있습니다.
 

3. 현대의 하이브리드차

전기차 + 내연기관차가 주종을 이루고 있습니다.

 
 

Ⅳ. 현대의 하이브리드 중차량

 
혼합방식의 버스, 기관차, 잠수함 엔진 등
 
디젤 + 전기 전환 방식, 터보 + 전기 전환 방식을 사용하여 기관차, 버스 등 중차량이 많이 개발된 상황입니다. 일반적으로 몇 종류의 열기관(일반적으로 디젤기관)은 여러 개의 모터를 활용하는 전기발생장치와 수압모터를 이용합니다.

 
 

Ⅴ. 하이브리드차의 장점

 

1. 높은 연비와 최대 주행 거리

휘발유를 주 연료로 사용하여 주행하면서도 회생제동(또는 전력 회생 브레이크)이 되는 덕분에 관성 에너지를 전력으로 전환하여 저장하면서 감속한 뒤 재가속할 때 사용하므로 가⋅감속이 잦은 일상 주행의 에너지 효율이 매우 좋습니다.
 
보통 디젤 엔진의 연비가 좋지만 디젤 엔진의 연비는 고속도로 주행 등 고속 특화되어있는 걸 생각하면, 일상 주행 효율만큼은 그 어느 순수 내연기관도 하이브리드차를 따를 수 없습니다.  전기차도 회생제동(또는 전력 회생 브레이크)이 기본옵션이지만, 전기차는 충전 자체가 불편하고 불이 자주 나는 문제가 있어서 최대주행거리에서도 불리합니다.
 
회생 제동(또는 전력 회생 브레이크)의 뜻은? 토크력으로 움직이고 있는 전동기가 폐회로 상태가 됐을 때의 관성력을 이용하여, 바퀴 등에 달려 있는, 회전자를 돌려 전동기를 발전기 기능으로 작동하게 함으로써 운동 에너지를 전기에너지로 변환해 회수하여 제동력을 발휘하는 전기 제동 방법을 통칭하는 말입니다. 발전 시 회전저항을 제동력으로 이용할 수도 있습니다.
 

2. 안정적인 차체 자세제어 및 승차감 향상

높은 중량의 무거운 배터리를 무게추로 이용하여 얻게 된 장점이 있습니다. 공학적으로 자동차 하단에 배터리가 있는 경우 무게 중심이 낮아져 내연기관차에 비하여 더 안정적인 승차감을 느끼게 됩니다. 동일한 섀시를 공유하고 배터리를 후륜에 가까이 배치하면,

전기차 화재 당시 이미지

 

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앞⋅뒤 무게 균형의 배분이 오버 스티어링이나 언더 스티어링 현상이 줄어들므로 더 좋은 코너링을 얻게 됩니다. 주행성이 좋고 안정감이 배가 됩니다. 거기다가 엔진 개입이 비교적 적다는 특성상 진동도 내연기관에 비해 매우 적은 편입니다.
 

3. 순간 가속력이 매우 좋음.

순간 가속력이 우수한 사유는? 전기모터의 특성 덕분입니다. 왜냐하면? 전기모터는 특성상 낮은 RPM에서도 최대 토크가 바로 나오기 때문에 내연기관 엔진만 장착한 차종들보다 토크 곡선이 일정하고 가속력이 매우 안정적이고 좋습니다. 퍼포먼스 위주 세팅의 연비가 내연기관차와 비교할 때 상위에 있습니다.
 

4. 소음이 적으므로 승차감이 쾌적함

엔진 시동 시 전기모터로 구동되므로 소음이 거의 없습니다. 우리가 지금까지 사용해왔던 내연기관과는 맣은 소음 차이가 있습니다. 그리고 정속 주행 시 소음은 특히나 낮은 편입니다. 하이브리드차는 가능한 최대 효율 구간에서 움직이려는 특성이 있으므로 엔진 진동을 예측하기 쉽고, 상대적으로 소음을 적게 유지하기가 쉽습니다.
 

5. 전기차 수소차와 비교하여 경제성이 좋음

2024년 현재 하이브리드차는 차량 계약 시, 가격이 조금 비싸다는 것을 제외하면 하이브리드차의 진입 장벽은 없는 것이나 다름이 없다고 다들 이구동성으로 말합니다. 충전 인프라, 충전 시간 등이 부담스러워 구매가 꺼려지는 전기차나 수소차에 비하면, 하이브리드차의 운전자는 내연기관차와 마찬가지로 휘발유를 주유하므로 별도로 신경 쓸 부분이 없습니다.
 

6. 유지보수비와 잔고장 등이 적음

2024년 현재 하이브리드차는 배터리 교체 주기 때문에 연비를 제외한 유지비가 연비의 유리함을 훼손시킨다는 오해가 있으나, 모터와 엔진이 번갈아 가면서 작동하므로 엔진 컨디션이 오래 유지되고, 전기차와 마찬가지로 회생제동을 사용하므로 브레이크 소모도 적습니다. 거기다가 기술 발전으로 배터리 교체 주기가 점점 길어지고 있는, 추세이고 내연기관이 가장 많이 열화될 때는 가장 급격한 변속이 이루어지는 정지상태에서 시내 주행 속도까지의 가속 구간인데, 이를 전기모터가 담당해주므로 내연기관은 고속주행 때 사용하고, 전기모터는 저속 주행 때 사용함으로 유지보수비가 저렴합니다.
 

7. 대한민국의 친환경 정책 혜택

우리나라 및 맣은 나라에서 하이브리드차를 친환경 차량으로 분류하여 세금 감면 등 정책적인 혜택을 주고 있습니다. 우리나라의 경우에는 2009년부터 지원하기 시작하였고 2020년 세제 혜택 개정 전 1,000~1,600cc는 연비가 14.3km/L 이상, 2,000cc 이상은 13.8km/L 이상인 하이브리드차를 친환경차로 분류하여 2024년까지 자동차를 구입할 때

아파트 지하주차장 전기차 화재 진압 후 이미지

 

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가장 부담되는 취득세가 지방세특례제한법에 따라 최대 40만 원까지 감면이 되고, 조세특례제한법 제109조에 의해 매입 금액에 대한 세금이 143만 원까지 감면되고, 정부가 시행하는 채권 등에서 최대 200만 원 정도 매입 면제가 됩니다. 그 밖에도 저공해 인증 차량의 혜택인 공영주차장 요금 50% 감경, 남산 1, 3호 터널 혼잡통행료 면제[23] 등의 혜택이 있습니다.
 
 

Ⅵ. 하이브리드차의 단점

 

1. 높은 하이브리드차의 가격

2024년 현재 하이브리드차의 가장 큰 단점은? 복잡한 구조와 대용량 배터리 때문에 원가를 절감하기가 난해하여 가격 상승 요인으로 작용하고 있습니다. 통상적으로 동일 트림에 비해 20% 정도는 고가이며 우리나라의 친환경차 지원금을 최대한 적용해서 옵션의 차이를 감안하였을 경우에 최소 10% 이상은 고가입니다. 그리고 2024년 08월 25일 현재 최근에 전기자동차의 밧데리 원인에 의한 화재로 인하여 전기차에 비해 판매량이 급격히 높아지는 추세로 지원이 종료되는 속도도 매우 빠릅니다.
 

2. 하이브리드차의 고중량, 무거움

기존의 내연기관에 전기 주행을 위한 전기모터, 전기모터 대응용 배터리까지 중량이 합쳐지기 때문에 중량이 더 클 수밖에 없습니다. 향후 기술이 발달 되어도 엔진만 탑재되는 내연기관 차량, 배터리만 탑재되는 전기차보다 무게가 가벼워질 가능성은 적습니다.
 

3. 높은 배기량 차량에 적용 부적합

버스, 기관차, 잠수함 엔진 등 차량이 크다고 전기모터를 그만큼 크게 만들 수가 없고, 한때 친환경 고효율을 추구하는 차원에서 버스에 천연가스 하이브리드 기관이 도입된 적이 있었으나 실제로는 대형차량에 적용하기가 매우 난해합니다. 특히 오르막에서 성능이 저조하고, 고장률이 높아져서 언덕을 자주 넘는 광역시나 도⋅농복합시의 시내버스로 운행되면서 엄청난 폐단을 낳았습니다.
 

4. 하이브리드차의 화재위험성

하이브리드는 전기차 구성 요소 + 가솔린 엔진을 동시에 적용하기 때문에 화재 발생률이 가장 높다는 논리가 많습니다. 그러나 2024년 현재 전기자동차보다는 안정적이기 때문에 향후 수요가 많이 늘어날 것으로 예측이 됩니다.
 
 

5. 하이브리드차 정비의 위험함, 전기 감전과 화재의 위험

하이브리드차 이미지

 

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하이브리드차나 전기자동차는 감전의 위험이 상존하기 때문에 누전에 의한 감전이나 스파크가 유증기에 점화라도 되면 대형참사로 이어질 수 있습니다.