하이브리드 자동차의 대표 모델이라면 누구도 주저 없이 토요타 프리우스를 꼽을 것이다. 휘발유 1리터로 무려 29.2km를 갈 수 있는, 국내 최고의 연비를 자랑하는 토요타 프리우스는 왜 특별한가?

라틴어로 ‘앞서간다’는 의미를 가진 프리우스는 21세기에 직면할 자원과 환경 문제에 대한 해법으로 개발이 진행되어 1995년 도쿄 모터쇼에 컨셉트카로 등장했다가 1997년 정식으로 데뷔했다.

1세대 프리우스가 데뷔한 데는 비밀스런 코드가 존재한다. ’80 to 20 to 4 to 1’이 그것으로 토요타 기술진들은 가장 뛰어난 하이브리드 차량을 개발하기 위해 일차적으로 전세계에서 연구 중인 80가지 하이브리드 시스템을 면밀히 검토한 후, 타당성이 높은 20가지에 대해 시뮬레이션을 진행했고, 그 중 뛰어난 효율성을 가진 4가지 시스템에 대해 프로토타입을 제작해 실차 테스트를 실시했다. 그렇게 진행된 연구의 결과 최종적으로 지금의 직병렬 혼합식 풀하이브리드 타입의 프리우스가 탄생했다는 것이다. 이들이 검토한 시스템에는 디젤 하이브리드, 마일드 하이브리드, 직렬식 하이브리드 등이 모두 포함되어 있었으므로, 결국 토요타가 선택한 방식이 가장 효율성이 뛰어난 시스템이라는 주장이다.

2003년 출시된 2세대 프리우스에는 하이브리드 시너지 드라이브 (HSD)가 적용되었고, 2009년의 3세대 프리우스에는 더욱 개량된 HSD가 적용되었다.

가솔린이든 디젤이든 연료가 가진 에너지는 운동 에너지로 변환되는 과정과 그 운동 에너지가 자동차를 실제로 굴러가게 하는 과정에서 많은 손실이 발생하게 된다. 즉 연료가 가진 에너지를 100이라고 가정한다면 자동차는 실제로 20~30 정도의 에너지만 활용하게 되고 나머지는 모두 사라져 없어지게 된다.

하이브리드 시스템은 그렇게 도망가는 에너지를 붙잡아서 전기 에너지로 축적했다가 다시 사용하는 기술이다. 따라서 단순히 하이브리드이기만 하면 되는 것이 아니라 뛰어난 효율성을 갖추어야만 한다. 시스템 장착에 드는 비용과 늘어난 무게를 제하고도 충분히 더 효율적이어야 하기 때문이다.

토요타 프리우스의 하이브리드 시스템은 도망가는 에너지를 최대한 많이 붙잡는 기술과 그 에너지를 최대한 효과적으로 재 사용하는 기술 측면에서 가장 뛰어나다고 평가된다. 우선 파워는 다소 부족하지만 연료 효율이 가장 뛰어난 엣킨슨 사이클 엔진 (현대 쏘나타 하이브리드에도 이 시스템을 채택했다)을 채택해 엔진 자체만으로도 뛰어난 효율을 갖추었고, 부족한 파워를 충분히 보충해 줄 힘 쎈 전기 모터를 장착했으며, 그 모터에 충분한 전기를 공급할 수 있는 강력한 에너지 회생 브레이크 및 저장 장치, 그리고 뛰어난 통제 시스템을 갖추었다.

프리우스는 수시로 이루어지는 회생 충전을 통해 확보되는 전기의 량이 다른 시스템에 비해 월등히 많으며, 그로 인해 보다 강력한 전기모토를 구동할 수 있어서, 아예 엔진을 켜지 않고 주행 할 수 있는 구간이 훨씬 더 많다. 출발 시뿐 아니라 평지에서는 약 60km/h 정도의 속도에서도 수시로 엔진을 멈추고 전기모터로만 주행할 수 있으며, 내리막에서는 경사에 따라 100km/h 이상의 속도에서도 엔진 가동 없이 주행과 가속이 가능하다. 이 때는 말 그대로 기름 한 방울 쓰지 않고 신나게 달리는 것이다.

더욱 높은 연비를 얻으려면 하이브리드 시스템 안내도를 보면서 엔진이 꺼진 상태에서 주행할 수 있는 구간을 최대한으로 활용하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 충전량을 최대한으로 유지하는 것이 또한 중요하다. 이를 위해서는 탄력 주행과 부드러운 브레이크 조작이 꼭 필요하다. 정지해야 할 위치 직전에서 강하게 브레이크를 작동시키지 말고, 충분히 먼 거리에서 탄력 주행하면서 브레이크를 약하게 작동시키는 구간이 길면 길수록 충전이 많이 이루어지기 때문이다.

도로의 특성도 중요한데, 오르막은 길고 완만한 것 보다는 차라리 급한 편이 유리하고, 내리막은 완만하게 긴 편이 유리한 것으로 확인되었다.

<▲ 시승기간 동안 실제로 312.7km를 주행해서 3.2L/100km, 환산하면 31.25Km/L의 연비를 얻을 수 있었다.>

이처럼 다양한 조건에서 테스트를 실시한 데이터를 잘 활용하면 평소보다 더 뛰어난 연비를 얻을 수 있다. 프리우스는 사실 대충 타고 다녀도 연비가 20km/L가 넘었다. 탄력 주행이나 EV모드를 조금만 잘 활용하면 쉽게 25km/L도 달성할 수 있었다. 하지만 공인연비인 29.2km/L를 넘기려면 극도의 자제력과 도로 교통 흐름을 어느 정도 방해하는 수준의 적극적인 EV모드 활용이 필요했다. 이를 통해 기자는 시승기간 동안 312.7km를 주행해서 3.2L/100km, 환산하면 31.25Km/L의 연비를 얻을 수 있었다.

하이브리드가 완벽한 차세대 구동장치일 수는 없지만, 지금까지 토요타가 선보인 프리우스의 하이브리드 시스템은 분명 이 시대 가장 효율이 뛰어난 시스템임에 틀림없어 보인다.