“전기차처럼 달리고 엔진으로 장거리 주행”…한국GM, PHEV 기술력 조명

뷰익 엘렉트라 E7에 31.7kWh 배터리·1.5ℓ 엔진 적용
EV·전력유지·i-HEV 모드로 주행 상황별 에너지 관리
배터리 이상 징후 실시간 감지…운전자 경고 체계 구축

김형민 GM 테크니컬센터 코리아 부장이 29일 열린 'GM 테크 미디어 라운드테이블'에서 PHEV 기술을 설명하고 있다./GM 한국사업장

GM한국사업장이 전기차의 정숙성과 효율성에 내연기관의 장거리 주행 편의성을 결합한 플러그인 하이브리드차(PHEV) 기술을 공개했다. 배터리와 전기모터, 엔진을 주행 상황에 맞춰 유연하게 활용하는 에너지 관리 시스템이 핵심이다. 특히 배터리 상태를 상시 감시하고 이상 징후가 발생하면 운전자에게 경고하는 안전 관리 기술까지 적용해 전동화 차량의 효율성과 안전성을 동시에 확보한다는 전략이다.

GM한국사업장은 29일 'GM 테크 미디어 라운드테이블'을 열고 GM의 전동화 기술 발전 과정과 뷰익 엘렉트라 E7에 적용된 PHEV 구동 시스템을 소개했다.

GM은 내연기관차에서 마일드 하이브리드, 하이브리드차(HEV), PHEV, 주행거리 연장형 전기차(EREV), 전기차(BEV)까지 다양한 구동 기술을 확보하고 있다. 이 가운데 PHEV는 외부 충전이 가능한 배터리와 엔진을 함께 사용해 전기차와 내연기관차의 장점을 결합한 방식이다.

전기차는 외부 전력을 배터리에 저장한 뒤 전기모터만으로 바퀴를 움직인다. 높은 에너지 효율과 정숙성이 장점이지만 충전 인프라와 장거리 이동에 대한 부담이 뒤따른다. 반면 일반 하이브리드차는 별도의 외부 충전 없이 엔진과 회생제동을 통해 배터리 에너지를 관리한다. PHEV는 두 방식의 특성을 결합해 일상에서는 전기차처럼 주행하고 장거리 이동 시 엔진을 활용할 수 있도록 설계됐다.

GM의 PHEV 기술이 적용된 뷰익 '엘렉트라 E7'./GM 한국사업장

김형민 GM 테크니컬센터 코리아 부장은 "PHEV가 전기차의 충전 기능과 정숙성을 갖추면서도 엔진과 연료탱크를 통해 장거리 이동에 대응할 수 있다"는 점을 강조했다. 이어 "엔진과 모터의 연결 방식에 따라 직렬형과 병렬형, 파워스플릿형으로 구분되며 차량 특성에 맞는 구동 구조를 선택할 수 있다"고 설명했다.

뷰익 엘렉트라 E7에 장착된 PHEV 시스템은 1.5ℓ 자연흡기 엔진과 전기 구동 모터, 최대 31.7kWh 배터리, 전력변환장치 등으로 구성된다. 저속에서는 전기모터를 중심으로 주행하며 엔진은 주로 발전기 역할을 수행한다. 필요에 따라 추가적인 구동력도 제공할 수 있다.

엘렉트라 E7은 주행 조건과 배터리 충전 상태에 따라 에너지 흐름을 조절하는 통합 제어 시스템이 특징이다. 차의 속도와 운전자의 요구 출력, 배터리 잔량 등을 종합적으로 판단해 엔진과 전기모터의 작동 방식을 결정한다.

이를 위해 세 가지 에너지 모드를 마련했다. 'EV 모드'는 배터리 전력을 우선 사용해 도심과 단거리 구간에서 전기차 특유의 정숙하고 즉각적인 주행감을 제공한다. 높은 출력이 필요할 때는 엔진이 보조한다.

'전력유지 모드'는 배터리 잔량을 일정 수준으로 유지하는 방식이다. 장거리 이동이나 겨울철 주행, 충전이 어려운 상황에서 전기 에너지를 확보할 수 있도록 돕는다. 'i-HEV 모드'는 저속에서는 전기모터를, 고속에서는 엔진을 우선 활용하며 주행 상황에 따라 에너지를 배분한다.

박상영 GM 테크니컬센터 코리아 부장은 "PHEV는 고정된 구동 방식으로 작동하는 것이 아니라 주행 조건과 배터리 상태에 따라 에너지 흐름이 달라진다"고 설명했다. "일상에서는 전기모터의 정숙성과 효율성을 누리고 장거리나 고출력이 필요한 상황에서는 엔진의 도움을 받아 주행 편의성을 높일 수 있다"는 것이다.

뷰익 '엘렉트라 E7'./GM 한국사업장

배터리 안전성을 확보하기 위한 기술도 소개됐다. GM은 배터리의 안전성을 결정하는 요소로 셀 설계와 제조 품질, 제어 시스템을 꼽았다. 특히 배터리 내부의 온도 편차와 밀폐 상태, 압력 등을 지속적으로 감시해 이상 징후를 조기에 발견하는 데 집중하고 있다.

GM 관계자는 이날 질의응답에서 "배터리 안전성은 셀의 설계와 제조 품질, 제어 기술이 중요하다"며 "제어기가 이상 징후를 감지하면 소비자에게 경고를 보낼 수 있도록 설계돼 있다"고 설명했다.

차량 자체 경고 시스템과 모바일 서비스를 연계하는 방식도 활용한다. 배터리 상태에 문제가 발생하면 계기판에 경고 문구를 표시하거나 모바일 메시지를 통해 운전자에게 알리는 구조다. 상황에 따라 차량에서 하차하거나 즉시 대피하도록 안내하는 기능도 마련돼 있다는 설명이다.

GM은 미국 본사를 비롯한 배터리 검증 시설에서 안전성과 내구성을 평가하고 있으며, 배터리 설계부터 제조와 제어에 이르기까지 글로벌 공통 기준을 적용하고 있다고 밝혔다. 배터리 열폭주 등 비정상적인 상황에서도 탑승객의 위험을 줄이는 것이 목표다.

전동화 기술이 발전하면서 자동차의 경쟁력도 단순한 주행거리와 연비를 넘어 에너지 관리 효율과 안전성으로 확대되고 있다. GM은 엘렉트라 E7을 통해 주행 상황에 따라 동력원을 최적화하는 PHEV 기술과 배터리 안전 관리 역량을 함께 강조했다.

향후 국내 시장에서의 경쟁력은 실제 전기 주행거리와 충전 성능, 연비 등 상품성에 따라 결정될 전망이다. 전기차의 충전 부담을 줄이면서 일상적인 전기 주행을 원하는 소비자가 늘어나는 가운데 GM의 PHEV 기술이 새로운 선택지로 자리 잡을 수 있을지 주목된다.