-고전압 리튬 이온 대신 48V 배터리로 구동
학창 시절 공식으로 외우던 전기법칙 가운데 하나가 바로 'V(전압)=I(전류)*R(저항)'이라는 '옴의 법칙'이다. 직렬과 병렬 회로도를 놓고 전류와 저항, 전압 값을 구하는 문제를 풀던 시절만 해도 자동차는 당연히 화석연료 기반의 기계로 인식됐다.
하지만 시간과 함께 자동차 에너지에 대한 생각도 달라지고 있다. 화석 연료를 전기 에너지로 바꾸려는 노력이 벌어지고 있어서다. 그 결과 하이브리드와 플러그인 하이브리드, 배터리 기반의 EV, 또한 수소연료전지 등이 세상에 등장하면서 전기는 이제 자동차를 이해하기 위한 필수 항목이 됐다. 이른바 옴의 법칙이 자동차에 활발히 적용되는 시대에 도달했다는 뜻이다.
사실 구동 목적은 아니어도 전기가 자동차에 들어온 지는 꽤 오래됐다. 막대기를 돌려 시동을 거는 불편함을 덜기 위해 1920년 엔진을 전기로 작동시키는 셀프 스타터가 등장하면서 배터리가 자연스럽게 자동차로 들어왔다. 그러나 일반 건전기처럼 충전이 되지 않아 잦은 교환이 불가피했고, 당시만 해도 전압은 6V에 머물렀다. 자동차 내 전력 소모량이 많지 않아 6V로도 부족함이 없었기 때문이다.
하지만 엔진 내 압축비가 높아지고, 다양한 전자적 기능이 들어가면서 1950년대 중반 배터리 전압은 12V로 높아졌다. 물론 폭스바겐 비틀과 시트로엥 2CV처럼 1960년대 중반, 나아가 1970년까지 6V 배터리가 활용된 사례도 있지만 차츰 자동차용 배터리는 12V가 일종의 표준 전압으로 자리잡게 됐다. 그러는 사이 1971년 알터네이터가 엔진 옆에 달리자 12V 배터리의 충전이 가능하게 됐고, 덕분에 배터리 교체 주기가 길어졌음은 당연지사다.
그런데 시간이 자꾸 흐르면서 자동차의 전력 소모량도 지속적으로 증가했다. 수많은 전자장치가 자동차에 접목되면서 12V를 넘어 고전압 배터리의 필요성이 제기되자 1990년 48V 충전식 배터리의 개념이 등장했고, 이미 일부 차종은 적용이 되고 있다.
그러나 모든 자동차가 48V의 전기 에너지를 필요로 하는 것은 아니다. 작은 차에서 48V는 전기 에너지의 과잉일 수도 있다. 그래서 '과잉', 즉 남는 전기를 구동에 사용하려는 움직임이 시작됐다. 예를 들어 48V 배터리를 통해 흘러나오는 전기에너지가 '100'이라면 오디오나 헤드램프, 기타 전자장치에 필요한 에너지를 쓰고 남는 전기는 바퀴 굴리는데 쓰자는 아이디어다. 굳이 300V 이상의 고전압 리튬 이온 배터리를 별도로 쓰지 않고도 48V 배터리를 활용할 수 있어 비용 절감이 가능해서다. 어쨌든 전기로 바퀴를 일부 돌리면 그게 바로 하이브리드와 다름없다고 판단한 셈이다. 최근 48V 배터리를 활용한 세미 하이브리드(Semi Hybrid)가 본격 시작되는 배경이다.
물론 다른 시각에서 보면 48V 배터리가 탑재됐다고 이를 '하이브리드'라 부르기에는 2% 부족함이 있는 것도 사실이다. 하지만 자동차에서 '하이브리드'는 바퀴 동력으로 두 가지 이상의 에너지를 사용하는 것을 의미한다. 토요타가 전기를 쓰기 위해 별도의 니켈-수소 소재의 고전압 배터리를 추가했다면 48V는 자동차에 필요한 일반 배터리의 전기를 사용하는 것만 다를 뿐 개념은 같다고 보는 게 일반적이다. 한 마디로 배터리 기술 발전이 또 하나의 하이브리드 경쟁을 가져오는 형국이다.
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최근 유럽을 중심으로 48V 하이브리드가 시선을 끌고 있다. 어떻게든 소비자에게 부담 없는 가격에 친환경차를 판매하겠다는 제조사들의 의지 덕분이다. 그리고 여기에는 다양한 종류의 에너지를 자동차 구동에 활용해 고효율을 추구하려는 노력이 포함돼 있다. 한 가지의 에너지로도 고효율을 추구하지만 여러 에너지를 섞는 것도 확장된 고효율 개념이어서다. 인류가 시작된 이래 지금까지 지속된 고효율을 위한 집념 말이다.
권용주 편집장 soo4195@autotimes.co.kr
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