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토요타의 스트롱 하이브리드, 그리고 RAV4 하이브리드 AWD

친환경차의 판매 비중이 급격히 늘고 있다. 주행거리와 충전 인프라로부터 자유로운 하이브리드 모델의 강세도 뚜렷하다. 이러한 추세는 수입차 시장에서도 동일한 양상을 보인다. 수입차 하이브리드의 판매량은 2019년 244,780대에서 2020년 277,859대로 완만한 증가세를 보였으나 2021년에는 아직 해가 다 지나지 않은 9월까지의 판매량이 214,668대에 달했다. (수입자동차협회 등록대수 기준, PHEV 포함)

하이브리드는 이종 간의 결합을 의미한다. 차량에서는 엔진과 모터가 같이 결합된 형태로, 서로 다른 성질의 동력원이 시너지를 만든다. 저속 주행 시에는 토크가 높은 모터를 사용하고 중속 이상에서는 엔진과 모터를 병행으로 사용해 주행 성능과 연비를 높이게 되는 것이다. 엔진은 일반적으로 어느 정도 RPM이 올라가야 토크가 높아지는 반면, 모터는 처음 구동하는 시점에서 가장 토크가 높기 때문이다. 또한 주행 중 버려질 수 있는 에너지를 모터가 발전기 역할을 해서 회수할 수도 있다.

하이브리드를 얘기할 때 빼놓을 수 없는 브랜드는 단연 토요타다. 1977년 동경모터쇼에서 첫 번째 하이브리드 모델을 선보인 이래, 1997년 세계 최초의 양산 모델인 1세대 프리우스를 출시했다. 이후 다양한 모델에 하이브리드 시스템을 탑재하며 20년 이상 하이브리드 기술을 축적한 토요타는 2020년 1월 기준 전 세계 하이브리드 누적 판매 1,500만 대를 돌파했다. 2021년 국내에서도 토요타의 하이브리드 판매 비중은 92%에 달하고 있다.

토요타는 직병렬 방식 하이브리드 시스템을 사용한다. 저속에서는 모터만으로 주행을 하지만 속도를 조금 높여 엔진이 작동하기 시작하면 차량을 구동함과 동시에 충전을 하게 된다. 모터와 엔진을 동력원으로 쓸 수 있다는 부분은 병렬의 특성을 가지고 있지만 엔진 구동시 엔진의 효율이 좋은 영역에서 충전을 하게 되는 부분은 직렬의 특성도 가지고 있는 것이다. 이러한 장점이 토요타 하이브리드의 특성을 만들어 낸다.

특히 스트롱 하이브리드를 표방하는 토요타는 2개의 모터가 결합된 변속기를 통해 파워풀한 성능과 함께 엔진과 모터의 부드러운 동력 결합을 만들어 낸다. 인버터를 거친 전기는 강력한 모터 2개가 결합되어 있는 하이브리드 트랜스 액슬로 들어가게 되며 이 트랜스 액슬이 엔진과 결합하여 퍼포먼스를 만들어 내는 것이다. 그리고 하이브리드 트랜스 액슬은 MG1과 MG2라 불리는 대용량 모터와 결합되고, 서로 다른 동력원인 엔진과 모터를 이질감 없이 연결시켜 주는 파워 스플릿 디바이스가 MG2를 통해 차량을 주행하면서도 MG1을 통해 충전을 이루게 한다. 

다부지고 강인한 인상의 토요타 RAV4 하이브리드 AWD 역시 직병렬 방식의 하이브리드 시스템을 사용하고 있다. RAV4 하이브리드는 2.5리터 직렬 4기통 다이내믹 포스 엔진을 탑재해 엔진 자체로 최고출력 178마력을 발휘하고 120마력 모터와의 합산 시스템 총 출력은 222마력에 달한다.

가속페달을 밟으면 모터가 조용하고 부드럽게 차량을 구동하며 주행을 시작하게 된다. 모터는 저속 주행 시 연료 소비량을 낮추기 위해 사용되며 가속 시에는 엔진 효율이 높은 구간에서 모터의 구동력과 엔진의 구동력이 결합되어 낮은 연료 소비량으로도 파워풀한 주행을 가능하게 한다. 엔진은 차량을 주행 시키는 동시에 배터리를 충전하여 에너지 효율을 높이며, 감속 중에는 회전 중인 타이어가 모터를 구동하고 전기를 발생시켜 배터리에 전원을 저장하게 된다. 하이브리드 차량 역시 일반적인 브레이크 패드와 디스크가 있지만 일부는 회생 제동을 통해 버려지는 에너지를 회수하며 제동 부품의 소모를 줄이기도 한다.  

RAV4 하이브리드에서 주목해야 할 것은 토요타 하이브리드의 4륜구동 시스템 E-Four다. 일반적인 4륜구동 시스템은 트랜스퍼와 커플링, 프로펠러 샤프트 등을 통해 동력을 전달하지만 E-Four 시스템은 후륜에 별도의 모터를 장착해 공간 활용성을 높였다. 프로펠러 샤프트의 미적용으로 2열 시트 플로어가 높게 올라오지 않아 보다 넓은 공간을 활용할 수 있다. 또한 일반적으로 4륜 구동이 장착되면 연비가 낮아지게 되는데 E-Four 시스템은 후륜 모터에서도 감속 주행 시 회생제동을 통한 충전이 이뤄져 2륜 구동 모델과 연비 차이가 크지 않다. 공인 복합 연비를 비교하면 RAV4 하이브리드 2WD  15.7km/l, RAV4 하이브리드 AWD 15.5km/l이다.

부드러운 승차감도 RAV4 하이브리드 AWD의 만족도를 높이는 요소다. 후륜에 장착된 더블위시본 서스펜션의 쇼크 업소버를 수직으로 배치해 노면의 충격을 효과적으로 흡수한다. 또한 실내에는 총 8개의 SRS 에어백을 장착하고 긴급 제동 보조 시스템, 다이나믹 레이더 크루즈 컨트롤, 차선 추적 어시스트, 오토매틱 하이빔으로 구성된 토요타 세이프티 센스와 사각지대 감지 모니터와 후측방 경고장치 등을 기본 적용해 탑승객의 안전을 보호한다.

정원준  wonjun9500@gmail.com

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