KISTI 과학향기 - 연비

운전을 하는 사람들이 차를 구입하는데 고려하는 사항으로는 브랜드도 있을 것이고 디자인도 있을 것이다. 물론 가격도 중요하다. 하지만 무엇보다 중요한 것으로 ‘연비(燃費)’를 빼놓을 수 없다. 연비는 자동차가 단위 연료당 주행할 수 있는 거리를 나타낸다.

최근 하이브리드 자동차들이 ‘고연비’를 내세우며 홍보하고 있다. 동급 자동차 대비 가격은 비싼 편이지만 운행 시 전기모터가 동력을 보조해 연료 효율이 높다며(쉽게 말해 전기모터가 내연기관 엔진을 보조하는 방식이라 연료가 덜 든다고) 소비자들을 유혹하는 것이다. 실제로 2012년 올해 들어 국내에서 판매된 신차 중 하이브리드 비중이 3%에 육박할 만큼 판매가 늘고 있다. 이에 비례해 “동급 가솔린차보다 연료 효율이 20~30% 높다고 선전하는 하이브리드차의 연비가 기대에 못 미친다”는 불만도 늘어나고 있다.

연비가 높다는 하이브리드차의 원리는 내연기관 엔진을 사용하되 감속 혹은 제동할 때 없어지는 구동력으로 발전기를 돌려 배터리에 저장하고, 출발이나 급가속 등 많은 힘이 필요할 때 전기모터를 가동시켜 출력을 냄으로써 연료 소모를 줄이는 방식이다. 일본 도요타가 하이브리드차의 원조다. 1997년에 하이브리드 전용모델인 프리우스를 출시한 이후 지금까지 세계 시장에서 300만대가 넘는 하이브리드차를 판매했다.

현재 국내에 시판되고 있는 하이브리드차는 많은 모델이 있지만 방식은 조금씩 다르다. 예를 들어 발전용과 구동용, 두 개의 모터를 사용하는 모델도 있고 하나의 모터가 발전과 구동을 모두 담당하는 모델도 있다. 각각 장단점이 있다. 두 개의 대용량 모터를 사용하면 강한 힘을 낼 수 있고 발전용 모터의 효율도 높다. 그러나 차의 무게가 무거워지고 시스템이 복잡해지는 것은 단점이다. 또 엔진과 모터의 힘이 중복돼 엔진 출력과 모터 출력을 더한 값보다 전체 출력이 떨어지는 것도 아쉬운 점이다.

모터 하나를 사용하는 경우는 모터가 클러치를 사이에 두고 엔진과 연결되고 출력 축은 변속기와 연결된다. 이 같은 병렬형 방식을 채택해 엔진과 모터가 힘의 중복 없이 최고출력을 만들어 낼 수 있어서 엔진 출력+모터 출력이 그대로 최고출력이 된다. 그러나 정체구간에서 낭비되는 힘을 배터리에 제대로 담아내지 못해 연비가 더 떨어지게 되는 단점이 있다.

그렇다면 과연 하이브리드차의 연비가 가솔린차보다 높은 것일까. 본지 자동차 팀 3명의 기자는 대표 하이브리드 3개 모델을 몰고 실제 주행에 나섰다. 운전자마다 운전 방식이나 주행 상황이 모두 다르기 때문에 세 명의 기자가 한날한시에 약 71㎞ 경로를 3개 구간으로 나눠 번갈아 타본 뒤 차별 실제 연비를 도출하는 방식으로 테스트를 했다.

테스트 대상 차종의 크기, 차급이 다르기 때문에 공인 연비와 실제 주행 연비의 격차가 얼마나 벌어지는지를 집중해 살피기로 했다. 시원하게 뚫리는 새벽 시간엔 공인 연비의 90% 수준에 육박하는 연비가, 막히는 시간대에 비까지 주룩주룩 내린 최악의 교통 상황에선 공인 연비의 60% 수준의 연비가 나왔다.

이렇듯 공인 연비와 실제 연비에 차이가 발생하는 까닭은 연비 측정 방식이 실제 운전 상황과 동떨어졌다는 이유도 있다. 2011년까지 시행된 우리나라의 공인 연비 측정 방식은 1975년 미국 로스앤젤레스 도심지역 차량 흐름을 반영한 ‘CVS-75’ 계산법을 적용했다. 주행여건, 주행거리, 교통여건, 온도, 기상여건 등 많은 요소가 연비에 영향을 미치지만 이를 반영하기 어려운 측정 방식이었다.

정부는 공인 연비 측정 방식에 대한 소비자 불만을 해소하기 위해 올해 2012년부터 ‘5-사이클(Cycle)’ 연비 계산법을 도입했다. 자동차의 작동 상황을 시내 주행뿐 아니라 고속 주행, 급가속·급제동, 에어컨 가동 주행, 외기 온도 저온(섭씨 -7도) 주행 등 자동차의 모든 상황을 감안해 연비를 계산하는 방식으로 바꿨다. 지난 4월 이후 출시된 신차들은 시내 주행과 고속도로 주행, 복합 주행(시내 주행 55%, 고속도로 주행 45%) 등 세 가지 수치의 연비를 발표하게 했다. 지식경제부는 이 방식에 의해 산출되는 복합주행 연비는 예전의 공인 연비보다 24% 정도 나빠질 것이라고 예상했고, 실제 일부 차종의 연비는 30% 이상 악화되는 것으로 나타나기도 했다.

나라마다 공인 연비 기준도 다 다르다. 일반적으로 같은 차종의 경우, 미국＞한국(구연비 기준)＞일본＞유럽 순으로 연비가 짠 것으로 알려져 있다. 예를 들어 폴크스바겐 CC 3.6 V6 4모션의 국내 공인 연비(구연비)는 8.2㎞/L이지만 일본에서는 8.8㎞/L, 미국에서는 시내 7.2㎞/L, 고속도로 10.6㎞/L다. EU에서는 시내 6.6㎞/L, 고속도로 14.0㎞/L, 혼합 연비 9.9㎞/L다.

석유품질관리원 김기호 박사는 “모터와 엔진이 서로 힘을 더하는 조건이 아니면 하이브리드차는 덩치에 비해 엔진이 작기 때문에 효율이 떨어져 연비가 더 나빠질 수 있다”고 말했다. 자동차 전문가들은 자신이 타는 하이브리드 시스템의 특성을 잘 이해하고 운전해야 더 좋은 연비를 얻을 수 있다고 충고한다. 특히 급출발을 하거나 고속으로 달릴 때 마구 급가속을 하면 하이브리드의 장점을 모두 배기가스로 날려버리게 된다.