▲ 문학훈 오산대학교 자동차과 교수     ©화성신문

하이브리드 자동차는 두 가지 동력원인 내연기관 엔진과 전기를 번갈아 가면서 사용한다. 한 가지 연료를 사용하는 자동차의 연비 문제, 환경문제가 대두되면서 두 가지를 번갈아 사용하는 하이브리드가 나오게 되었다. 

전기자동차는 배터리의 기술이 발전을 하지 못하던 시절이었기 때문에 하이브리드 자동차가 탄생하게 되었다.

그런데 여기서 하이브리드 자동차에서 배터리는 어떤 의미일까? 하이브리드 자동차라 할지라도 고전압 배터리와 저전압 배터리가 필요하다. 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에서 바퀴를 구동하기 위해서는 모터를 사용하여야 하는데 모터를 구동하기 위한 배터리는 고전압(800V)이 필요하다. 그리고 각종 자동차에 사용되는 램프, 라디오, 인포테인먼트 시스템을 작동시키기 위해서는 저전압(12V)배터리가 필요하다.

그렇다면 최신 하이브리드 자동차도 과연 방전이 될까? 하이브리드 자동차는 일반적인 내연기관 자동차와는 달리, 전기 모터와 엔진의 동력을 함께 사용한다. 따라서 내연기관 자동차보다 더 큰 배터리를 탑재하고 있다. 그렇다면 하이브리드 자동차는 배터리 방전 문제에서 자유로울까? 

기본적으로 하이브리드 자동차는 전기 모터를 구동하는 고전압 배터리와 자동차 전장 시스템에 전원을 공급하는 12V 저전압 배터리로 구성돼 있다. 그런데 저전압 배터리가 방전이 되면 하이브리드 자동차는 주행이 불가능하게 되는 현상이 생기게 된다. 저전압 배터리가 방전되는 것을 방지하기 위해 다양한 시스템이 자동차에 장착되는데 그 중에 하나가 리튬인산철 배터리를 탑재하는 것이다.

최근에는 시스템 개선을 통해 해당 기능은 엔진 전원을 끈 후, 과도한 암전류로 저전력 배터리의 전압이 일정 수준 이하로 떨어졌을 때 자동으로 전원을 차단해 과방전을 방지한다. 하이브리드 자동차가 늘어남에 따라 하이브리드 차량의 방전 증상도 종종 발견되고 있는데, 이는 사실 방전 상태가 아니라 전원이 차단된 상태다. 이 상태에선 스마트키가 작동하지 않고, 시동 버튼을 눌러도 전원이 공급되지 않아 방전 상태와 동일한 증상을 보인다.

예컨대, 차량을 주차하고 문을 연 상태에서 차량 전력을 오랜 시간 사용하면 시스템이 저전압 배터리의 SOC(State of Charge, 잔존용량)를 확인하고 스스로 전원을 차단시킨다. 그 중에서도 가장 빈번하게 문제를 발생시키는 게 블랙박스의 주차 모드다. 블랙박스의 주차 모드는 엔진 작동이 멈춘 후에도 가동돼 쉽게 전원 차단 상태를 초래한다. 참고로 몇몇 블랙박스는 배터리 전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 전원이 꺼지는 방전 방지 기능을 갖고 있다.

하지만 하이브리드 차량에선 제 역할을 하지 못한다. 이는 블랙박스의 방전 방지 기능이 납산 배터리의 작동 전압(11.6~13.8V) 기준으로 설정돼 있기 때문이다. 즉, 블랙박스가 하이브리드 차량의 배터리 작동 전압(12.8~14.6V)을 제대로 반영하지 못했기에 전원 차단 현상이 일어나는 것이다.

만약 배터리 보호 기능으로 전원이 차단된 상태라면 엔진 시동은 어떻게 걸 수 있을까? 이는 하이브리드 차량에 적용된 12V 배터리 리셋 기능을 활용하면 간단히 해결할 수 있다. 운전자가 12V 배터리 리셋(12V BATT RESET) 버튼을 누르면 차단되었던 12V 배터리가 다시 연결되고, 15초 이내에 시동 버튼을 눌러 엔진 시동을 걸 수 있다. 또한 시동이 걸린 후에는 주행 가능 표시등이 켜진 상태로 약 30분 동안 정차 또는 주행하며 저전력 배터리를 충전해야 한다.

최신 하이브리드 자동차는 시동을 끈 상태에서도 저전압 배터리의 SOC를 30분 간격으로 확인해 스스로 충전을 진행한다. 이는 하이브리드 차량에 적용된 LDC(Low voltage DC-DC Converter, 저전압 직류 변환 장치)가 고전압 배터리의 전기를 12V로 변환해 저전압 배터리를 충전하는 원리다. 이처럼 하이브리드 자동차는 시동이 꺼진 상태에서도 SOC 확인, 충전, 배터리 보호 등의 안전 기능을 갖춰 과방전 문제를 대비하고 있다.

하이브리드 자동차는 뛰어난 연비와 함께 충전소 인프라나 충전 시간에 구애받지 않는 장점으로 많은 인기를 끌고 있다. 하이브리드 모델은 내연기관 모델보다 더 우수한 출력으로 힘과 연비를 모두 잡은 친환경차로 자리매김했다. 하이브리드 차량의 배터리 특성을 잘 이해하고 바르게 사용한다면 보다 안전하고 편리하게 하이브리드 자동차를 이용할 수 있을 것이다. 

hhmoon@osan.ac.kr