하이브리드의 효율에 제네시스의 감각을 더하다, 제네시스 GV80 하이브리드

지금은 속도의 시대다. 모든 부분이 빠르게 바뀐다. 이러한 변화는 개인은 물론 기업 입장에서도 쉽지 않은 환경임은 분명하다. 특히 자동차의 파워트레인은 100년 넘게 이어진 내연기관에서 전동화로 빠르게 전환되고 있다. 여기에는 단순히 새로운 동력원을 만드는 것을 넘어, 지구의 기후변화에 대응해 강화된 연비 규제와 온실가스 배출량을 줄여야 한다는 중요한 목적을 달성해야 한다. 

제네시스 브랜드에 럭셔리 세단인 G80와 GV60, GV70로 이어진 배터리 전기차 라인업이 빠르게 추가된 이유이기도 했다. 여기에 브랜드의 중심에 있는 GV80에 하이브리드 모델이 추가된 것도 같은 흐름이다. 물론 경쟁 프리미엄 브랜드와 비교할 때 살짝 늦은 건 부인할 수 없는 사실이지만, 분명히 짚어야 할 포인트는 ‘후발주자로서 얼마나 더 잘 만들었느냐’일 것이다. 새롭게 선보인 GV80 하이브리드와 이를 개발한 연구원을 만나 직접 시승하며 확인해 봤다. 

이런 차가 드문 이유는 무엇일까? 자동차 회사는 신차를 개발할 때 원가를 고려할 수밖에 없다. 하이브리드 시스템을 적용하면서 후륜구동과 AWD를 모두 개발하기보다 SUV 소비자의 선호도가 높은 AWD에 집중하는 편이 비용 면에서 유리하다. 하지만 여기서 중요한 것은 소비자의 선택권이다. 개발비가 더 들더라도 원하는 구동방식을 선택할 수 있도록 하는 것은 그만큼 소비자의 다양한 요구를 고려했다는 의미다.

GV80 하이브리드 개발을 담당한 제네시스 프로젝트4팀 전대희 연구원에 따르면, 국내 GV80 고객 중 상당수가 AWD를 선택하지만 2WD(후륜구동)를 원하는 소수의 요구도 외면할 수 없었다고 한다. SUV의 넓은 공간과 하이브리드의 효율성을 누리면서 원하는 구동방식까지 선택할 수 있도록 개발비를 투자하는 것. 프리미엄 브랜드이기에 할 수 있는 일이다.

후륜구동 기반의 하이브리드 시스템은 개발이 쉽지 않다. 더욱이 기존의 내연기관 차에 하이브리드 시스템을 얹는 건 꽤나 많은 부분에 영향을 미친다. 먼저 후륜구동 방식은 엔진과 변속기, 드라이브 액슬이 하나의 선에 위치하기 때문에 중간에 모터를 끼워 넣을 위치를 잡기 어렵다. 변속기의 길이를 그대로 두면 엔진을 앞으로 밀어야 하는데 무게중심부터 충돌안전성까지 큰 변화가 생긴다. 엔진 위치를 그대로 두고 변속기를 뒤로 밀면, 실내 공간이 좁아지고 섀시 구조를 크게 바꿔야 한다. 여기에서 현대자동차그룹의 30년 가까이 된 하이브리드 개발 기술과 제네시스 브랜드의 차량 개발 노하우가 빛을 발했다.

핵심은 후륜 하이브리드 전용 7단 변속기다. 변속기 안에 모터가 들어가는 공간을 확보하면서 변속기의 길이를 29.7mm 줄여 차체 변경 없이도 하이브리드 시스템을 구성했다. 전대희 연구원은 “기존 차체 구조를 유지하면서 두 개의 모터를 변속기 안에 배치하는 것이 핵심 과제였습니다. 시스템 출력을 높이기 위해 모터 사이즈를 키우면서도 변속기 구조를 컴팩트하게 설계해 실내 공간을 그대로 유지했습니다”라고 설명했다. 여기에 차세대 하이브리드 시스템인 TMED-II의 기술도 활용됐다. 구동모터를 역회전시켜 후진 기어를 대체하는 방식이다. 

개발 영역은 동력 성능과 효율에만 머무르지 않았다. 언제나 정숙하고 매끈하게 달려나가는 제네시스만의 주행 경험을 만들어낸 것이 핵심이다. 전대희 연구원은 “기어 소음을 줄이기 위해 변속기 내부의 기어를 지지하는 부시 구조를 추가하고, 엔진 진동과 반대 위상의 진동을 만들어 이를 상쇄하는 원심 진동 감쇠기(CPA)를 하이브리드 시스템 최초로 적용했습니다. 여기에 변속기 외부에도 흡차음재를 적용해 소음과 진동을 한층 줄였습니다”라고 설명했다. 고급스러운 주행 감각을 완성하기 위한 제네시스만의 세심한 개발 내용을 확인할 수 있는 대목이다.

엔진 역시 기존 가솔린 2.5 터보와는 상당 부분 달라졌다. 핵심은 강화되는 배출가스 규제에 대응하면서 성능과 효율을 함께 높이기 위해 엔진의 연소 방식부터 주요 부품까지 폭넓게 개선한 것이다. 가장 큰 변화는 밀러 사이클과 VGT(Variable Geometry Turbocharger)의 적용이다. 밀러 사이클을 적용해 흡기 밸브를 일찍 닫아 유효압축비를 최적화했고, 최고출력 상향 및 가속 성능 확보를 위해 VGT를 도입했다. 여기에 흡기 포트의 형상을 바꿔 연소 품질을 높이고, 연료 분사 방식도 개선했다. 엔진 블록 등 큰 부분을 제외하고 캠, 터보차저, 흡기포트와 분사 전략까지 모두 바꾼 것이다. 그 결과 배출가스를 줄이면서도 엔진 최고출력은 팰리세이드에 탑재된 스마트스트림 가솔린 2.5 터보 하이브리드의 262마력보다 15마력 높인 277마력을 발휘한다. 

이는 새롭게 적용된 ZF사의 듀얼 밸브 전자제어 쇽업소버 덕이 크다. 바퀴가 장애물을 넘으며 위로 움직이는 압축 방향과 다시 내려오는 인장 방향의 감쇠력을 각각 소프트와 하드로 제어할 수 있는 신기술이다. 과속방지턱을 넘을 때는 양쪽 감쇠력을 부드럽게 조절해 충격을 흡수하고, 이후에는 상황에 따라 감쇠력을 높여 차체가 빠르게 안정을 되찾도록 한다. 박진모 책임연구원은 “압축과 인장을 각각 제어할 수 있어 노면 충격은 부드럽게 흡수하면서도 차체의 불필요한 움직임은 효과적으로 억제할 수 있습니다”라고 설명했다. 이러한 특성은 코너링에서도 차체의 움직임을 안정적으로 제어해 핸들링 성능을 높이는 데 기여한다.

병렬식 하이브리드 시스템의 구동용 모터는 변속기와 엔진 사이에 탑재돼, 모터 동력이 변속기를 거쳐 힘이 증폭된다. 또한 GV80 하이브리드는 EV 주행 영역을 크게 확대했다. 배터리 잔량이 50%일 때 가속 페달을 15% 정도로 가볍게 밟으면 시속 50km까지는 엔진 시동이 걸리지 않고 전기차처럼 움직인다. 가속 페달을 25% 정도로 더 깊게 밟아도 시속 20km 정도까지 EV 주행이 유지된다. 덕분에 신호대기 후 출발하거나 도심에서 천천히 가속할 때 전기차처럼 쾌적한 주행을 경험할 수 있다.

배터리 충전 상태(SOC)를 관리하는 제어 전략도 새롭다. 원리는 간단하다. 엔진 소음이 상대적으로 두드러지는 저속에서는 가능한 한 EV 모드로 주행하고, 중고속 주행 중 엔진이 작동할 때 배터리를 꾸준히 충전하는 방식이다. 전대희 연구원은 “저속에서 엔진 작동을 최대한 줄이면 소음뿐 아니라 시동과 정지 과정에서 발생하는 진동도 줄일 수 있으면서, 운전자가 체감하는 주행의 편안함을 높이는 효과가 있습니다”라고 말했다. 효율적인 에너지 관리를 넘어 제네시스 특유의 정숙하고 매끄러운 주행 감각까지 고려한 전략이다.

이러한 제어 전략의 완성도는 작은 용량의 하이브리드 배터리를 얼마나 효율적으로 활용하느냐에 달려 있다. GV80 하이브리드는 뒷좌석 발밑에 1.65kWh 용량의 전용 배터리를 탑재했다. 냉각 방식을 기존 공냉식에서 수냉식으로 바꾸면서 냉각팬과 공기 배출 덕트가 사라졌고, 배터리 시스템의 전체 부피도 줄었다. 덕분에 연료탱크 용량은 기존 80L에서 76L로 소폭 감소하는 데 그쳤다. 

더 중요한 변화는 배터리 성능이다. 팰리세이드 하이브리드 대비 배터리 최대 방전 출력이 약 10% 이상 증가했다. 박진모 책임연구원은 “배터리 용량을 키우지 않더라도 냉각 성능을 높이면 더 많은 전력을 안정적으로 활용할 수 있습니다. 작은 배터리를 얼마나 효과적으로 쓰느냐가 하이브리드 시스템의 경쟁력을 좌우하는 셈입니다”라고 설명했다. 이러한 개선을 바탕으로 GV80 하이브리드는 복합연비 기준 1회 주유 시 최대 약 912km를 주행할 수 있다.

그 효과를 체감하기 좋은 곳은 의외로 아파트 지하주차장이다. 일반적으로 엔진이 냉간 상태에서 시동되면 배출가스 저감을 위해 촉매를 빠르게 데우는 과정에서 엔진 회전수가 높아지고 소음도 커진다. 하지만 GV80 하이브리드는 시속 30km 이하로 주차장을 빠져나갈 때 EV 모드를 유지해 엔진 소음을 최소화했다. 긴 내리막길에서도 배터리 충전이 완료된 후 엔진 브레이크가 작동하며 발생하는 소음을 억제하도록 제어 방식을 개선했다. 정체가 잦은 도심에서도 마찬가지다. 복잡한 제어 기술의 변화가 결국 운전자가 일상에서 느끼는 정숙하고 편안한 주행으로 이어지는 것이다.

정지상태에서 시속 100km 가속에 걸리는 시간은 7.1초. 특히 달리는 과정에서 재가속은 내연기관 모델보다 훨씬 두툼하고 묵직하다. 스포츠 모드로 바꾸고 수동으로 기어를 바꾸며 달리는 맛은, 바뀐 쇽업소버를 포함한 하체 세팅을 즐기기에 충분했다. 더욱이 하이브리드 컨트롤 유닛과 배터리 등 무거운 부품이 앞뒤 차축 사이에 들어와 주행 균형감을 잃지 않은 것도 장점이다. 

GV80 하이브리드(2WD 모델, 19인치 휠)는 시속 90km로 정속 주행하는 동안 순간 연비가 15~18km/L 사이를 오고 갔다. 테스트를 위해 가득 주유를 하고 자동차전용도로의 정체를 포함해 약 200km 넘게 달리는 동안, 평균 연비는 12km/L를 간단히 넘었다. 게다가 엔진 작동 여부는 쉽게 감지하기 어려울 정도로 부드럽다. 더욱이 대시 패널에 추가된 흡차음재 덕에 적당히 정제된 소리만 들어온다. 이 정도면 소음이라기보다 기분 좋은 사운드라 부르는 것이 맞다. 

그간 하이브리드 차를 타며 엔진이 자주 켜지고 꺼질 때마다 ‘연비를 높이기 위해 참 바쁘게 움직이네’라는 생각으로 소음과 진동을 납득하곤 했는데, 제네시스만의 고급스러운 방식으로 완성한 하이브리드 주행은 그 자체로 신선했다. “제네시스 브랜드라 다르게 고민한 부분이 많았습니다”라는 전대희 연구원의 말이 실제 주행에서 어떤 의미인지 실감할 수 있었다.

GV80 하이브리드에 투입된 다양한 기술 너머엔 내외관의 새로운 디자인 요소가 있었다. 제네시스 브랜드의 디자인 시그니처 중 하나인 G-매트릭스 패턴 그릴은 이채로운 모습으로 완성됐다. 그리고 이 패턴은 실내의 뉴 바잘트 위빙 가니시와 시트까지 연결된다. 외관에서 내연기관 모델과 하이브리드를 구분하는 별다른 장식은 없다. 엔진 라인업 구분 없이 통일된 디자인을 유지하는 제네시스의 디자인 접근 방식은 여전히 유효하다.

상품성 측면에서도 개선이 있다. 워셔 일체형 플랫 블레이드가 적용돼 워셔액 사용을 줄이면서도 깨끗하게 앞유리를 닦을 수 있고, 서라운드 뷰 모니터도 차의 이미지를 투명하게 표시해 차 아래 사각지대를 쉽게 확인할 수 있다. 사이드 미러가 접힌 상태에서도 좌우 카메라 영상의 각도가 바뀌지 않는데, 소소하지만 완성도를 높인 기능들이 더해졌다. 페달 오조작 안전보조가 기본으로 적용되고 전방과 측면 충돌에 대응한 구조가 추가된 것도 보이지 않는 변화 중 하나다.