하이브리드 자동차란, 넓게는 두 가지 이상의 서로 다른 동력원을 갖는 자동차를 총칭한다. 즉, 엔진 이외에 별도의 동력원을 추가로 사용한다면, 그것이 바로 하이브리드 자동차인 것이다. 하이브리드 자동차는 토요타 프리우스로 대표되는 직병렬 타입의 '풀 하이브리드' 방식과 최근 유럽에서 많이 도입하고 있는 '마일드 하이브리드', 그리고 '플러그인 하이브리드'가 있다.
플러그인 하이브리드 자동차는 그 이름과 같이, 플러그를 꽂아서 충전을 시켜줘야 하는 하이브리드 자동차를 일컫는다. 즉, 외부에서 전기를 끌어다 사용한다는 것이다. 이러한 특징은 플러그인 하이브리드 방식이 가지는 양날의 검으로 작용한다.
전기차의 특성이 더욱 강한 하이브리드
먼저 긍정적인 측면부터 살펴 보자. 플러그인 하이브리드는 이론 상 통상적인 풀 하이브리드 방식에 비해 더욱 강력한 모터와 대용량의 배터리를 사용 가능하다. 이는 풀 하이브리드 방식 대비 가장 두드러지는 장점 중 하나다.
일반적인 풀 하이브리드 자동차는 전력의 공급을 오직 내연기관을 통한 발전과 회생제동에 전적으로 의존해야 한다. 그 때문에 모터 출력과 배터리 용량에 필연적으로 제약이 생기게 된다. 하지만 플러그인 하이브리드는 외부 전원을 끌어다 쓰는 덕분에 이러한 제약에서 훨씬 자유롭다. 전력을 엔진 및 회생제동에 전적으로 의존하지는 않기 때문에 설계 상으로도 좀 더 자유롭다. 최근 몇 년 간 줄줄이 등장한 유럽의 하이브리드 자동차들이 대체로 플러그인 하이브리드 시스템을 채용하는 것도 이러한 배경에서 비롯되었다고 볼 수 있다.
그리고 이러한 특징 덕분에 대다수의 플러그인 하이브리드 자동차는 통상 110km/h 정도의 속도까지는 전기모터의 동력만으로 주행할 수 있도록 만들어진다. 특성 상 모터에 힘을 훨씬 많이 실어줄 수 있는 덕분에 주동력원에 상응하는 정도까지 안정적으로 성능을 끌어올릴 수 있기 때문이다. 이러한 특징을 잘 살릴 수 있는 여건만 받쳐준다면, 플러그인 하이브리드는 일상에서의 단거리 구간 왕복에서는 마치 전기차와 다름 없는 운용이 가능하다.
이 뿐만 아니라, 내연기관을 별도로 탑재하고 있기 때문에 전기자동차들이 갖는 항속거리에 대한 불만은 접어 두어도 좋다. 전력이 불충분하면 언제든지 내연기관이 개입하여 부족한 전력의 충당과 동력의 공급을 동시에 진행한다. 즉, 일반적인 자동차와 같이 연료만 있다면 어디든 이동할 수 있다는 것이다. 하루의 출퇴근 정도는 충분히 해결해 주면서 불필요한 연료 소모를 막는 플러그인 하이브리드 자동차는 전기차의 기능은 원하지만 전기차의 항속거리를 신뢰하지 못하는 소비자가 찾는 정답일 수 있다. 그러나 플러그인 하이브리드 자동차는 구조 상 다음과 같은 한계를 필연적으로 안게 된다.
사공이 많으면 배가 산으로 간다
플러그인 하이브리드는 그 특성 상, 전기자동차도, 하이브리드도 아닌 애매모호한 정체성에서 오는 명백한 한계가 존재한다. 특히, 전기차와 똑같이 외부 전원 공급을 요구한다는 점은 시장에 따라 플러그인 하이브리드 자동차의 가능성을 약화시킬 수 있는 주된 요인으로 작용한다.
플러그인 하이브리드 자동차는 순수 내연기관 자동차는 물론, 일반 하이브리드 자동차와 연비 및 배기가스 배출량에서 우위를 점하도록 만들어진다. 이 때문에 통상적으로 플러그인 하이브리드 자동차들은 일반 하이브리드에 비해 훨씬 대용량의 배터리를 사용한다. 이 대용량 배터리는 주행 중의 엔진 가동 및 회생제동만으로는 감당할 수 없는 용량이다. 따라서 외부로부터의 전원 공급은 선택이 아닌 필수다. 외부로부터 전원공급이 강요되는 점은 전기차와 공유하고 있는 문제점으로, 충전 인프라가 부족한 지역에서는 플러그인 하이브리드는 제 값을 하기 어렵다.
대용량의 배터리를 사용한다는 점은 일반적인 자동차로서도 한계점을 만들어 낸다. 특히 공간에서 손해는 필연으로 볼 수밖에 없다. 한정된 크기의 자동차에 전기차에 준하는 전동 구동계와 소형차 이상에 준하는 내연기관을 동시에 탑재해야 하기 때문이다. 차체 크기가 넉넉한 SUV급 차량에서는 이 문제가 경감될 수 있으나, 한정된 크기를 갖는 일반 승용차에서는 패키징 면에서 이래저래 손해를 볼 수 밖에 없는 구조다. 대당 단가 역시 일반 하이브리드 자동차보다 더 높아진다. 이는 제품으로서 약점으로 작용한다.
두 개의 동등한 구동계를 탑재하고 있다는 점은 불필요한 중량 증가의 문제에서도 자유로울 수 없게 만드는 요인이다. 플러그인 하이브리드의 내연기관은 전기 모터에게, 고출력 모터와 대용량 배터리는 내연기관에게 서로 짐이 된다. 주동력과 보조동력의 역할분담이 철저하게 나뉘어진 일반 하이브리드 자동차와는 다르다. 양쪽 모두가 주동력원급의 성능을 지니고 있는 플러그인 하이브리드는 그 자체로서 양날의 검이라 할 수 있다. 이렇듯, 플러그인 하이브리드는 순수 전기차에게는 모터의 성능과 전기자동차로서의 효율 측면에서, 일반 하이브리드에게는 운용의 편의성 면에서 각각 패널티를 안고 있다.
전기차 인프라 확대가 플러그인 하이브리드의 가치 높일 것
전기자동차가 자동차 산업의 '미래'임이 더욱 확실시되고 있는 오늘날, 풀 하이브리드 자동차가 내연기관 자동차의 종착역이라면, 플러그인 하이브리드 자동차는 미래로 가기 위한 '환승역'이라 볼 수 있다. 특히 전기차와 공유하는 충전 인프라의 구축은 플러그인 하이브리드의 성패와 밀접하게 연관되어 있다. 플러그인 하이브리드에게 있어서 충전은 선택이 아닌 필수이기 때문이다. 충전 인프라의 확보는 비단 전기차의 보급 뿐만 아니라 플러그인 하이브리드와 같은 친환경 차량의 보급에도 기여한다. 플러그인 하이브리드의 보급 촉진은 아직도 멀게만 느껴지는 전기차라는 이름의 미래로 보다 빠르게 전진하는 데 있어 큰 기여를 할 수 있을 것이다.
