하이브리드 자동차도 방전이 될까?

본문

하이브리드 자동차는 일반적인 내연기관 자동차와는 달리, 전기모터와 엔진의 동력을 함께 사용한다. 따라서 내연기관 자동차보다 더 큰 배터리를 탑재하고 있다. 그렇다면 하이브리드 자동차는 배터리 방전 문제에서 자유로울까? 먼저 Q&A를 통해 하이브리드 자동차에 대한 궁금증을 해결해보자.

Q. 최신 하이브리드 자동차에는 12V 배터리가 없다?
A. 아닙니다. 하이브리드 자동차는 전기모터를 구동하는 고전압 배터리와 자동차 전장 시스템에 전원을 공급하는 12V 저전압 배터리로 구성돼 있습니다.

Q. 최신 하이브리드 자동차의 12V 저전압 배터리는 납산 배터리보다 성능이 더 좋을까?
A. 맞습니다. 최신 하이브리드 자동차에는 납산 배터리 대신 리튬인산철 배터리가 탑재돼 있습니다. 리튬인산철 배터리는 부피와 무게 대비 성능이 납산 배터리보다 훨씬 뛰어납니다.

Q. 최신 하이브리드 자동차는 자주 방전된다?
A. 사실이 아닙니다. 하이브리드 자동차는 배터리 보호 기능을 적용해 과방전이 우려되면 스스로 전원을 차단합니다. 이런 현상을 방전으로 오해하는 경우가 많습니다.

Q. 하이브리드 자동차의 ‘12V BATT RESET’ 기능을 자주 활용하면 배터리 수명이 짧아진다?
A. 이것 역시 사실이 아닙니다. ‘12V BATT RESET’ 기능은 배터리 보호를 위해 차단된 전원을 다시 연결하는 기능입니다. 즉, 배터리 수명에는 큰 영향을 주지 않습니다.


 

하이브리드 자동차의 특성을 먼저 알아본 이유는 바로 방전에 대한 오해 때문이다. 최근 하이브리드 자동차가 큰 인기를 끌면서 하이브리드 자동차의 방전 증상도 종종 이슈가 되고 있는데, 대표적으로 차량에 장착된 블랙박스가 방전의 원인으로 손꼽힌다. 하이브리드 차량 운전자가 블랙박스의 전원 차단 기능을 설정했음에도 차량의 방전을 경험하는 것이다. 이는 사실 하이브리드 자동차의 방전이 아니라 배터리 보호 기능이 작동한 것이다. 또한 블랙박스의 전원 차단 기능은 일반적인 내연기관 차량 기준으로 설정돼 있으므로 하이브리드 자동차에선 제 기능을 할 수 없다.


 

위와 같은 방전 문제를 해결하기 위해선 하이브리드 자동차의 배터리 특성을 먼저 이해할 필요가 있다. 우선 하이브리드 자동차의 배터리 구성에 대해 알아보자. 내연기관 차량은 12V 배터리로 전원을 공급하지만, 하이브리드 자동차의 배터리는 고전압 배터리와 저전압 배터리로 구성돼 있다. 전압과 용량의 차이만큼 두 배터리는 역할도 다른데, 고전압 배터리는 자동차의 동력을 보태는 에너지원으로 사용되며, 저전압 배터리는 자동차의 전장(자동차에 들어가는 대부분의 전기·전자 장치와 설비)에 전원을 공급한다. 즉, 하이브리드 자동차를 움직이는 데는 고전압 배터리가 쓰이지만 그 외 모든 전기 장치를 가동하기 위해선 기존 내연기관 자동차와 마찬가지로 12V 배터리가 필요한 셈이다.

이처럼 하이브리드 자동차가 고전압 배터리와 저전압 배터리로 구성된 이유는 에너지 효율성을 높이기 위해서다. 보통 1.5t을 넘는 차량을 움직이려면 강력한 힘을 발휘하는 전기모터를 구동해야 하는데, 전기모터를 효율적으로 구동하려면 고전압의 전기 에너지가 필요하다. 하지만 전기모터 이외의 차량 전장 시스템은 모두 12V로 표준화되어 있다. 이런 이유로 하이브리드 자동차의 배터리는 고전압과 저전압으로 구분된다.


 

현대차그룹의 최신 하이브리드 차량은 고전압 배터리와 저전압 배터리가 통합돼 있다

현대차그룹의 최신 하이브리드 자동차는 저전압 배터리를 기존의 12V 납산 배터리 대신 리튬인산철 배터리를 사용한다. 작고 가벼운 리튬인산철 배터리를 고전압 배터리와 통합해 뒷좌석 시트 아래에 적용한 것이다. 또한 리튬인산철 배터리는 기존 납산 배터리와 가장 유사한 사용 범위를 지녀 안정적인 사용이 가능하다.

그렇다면 기존 납산 배터리 대비 리튬인산철 배터리의 장점은 무엇일까? 리튬인산철 배터리는 납산 배터리보다 부피는 작지만 에너지 효율이 더 높고, 더 가볍다. 최신 하이브리드 차량에 적용된 저전압 리튬인산철 배터리의 중량은 약 4kg 정도로, 납산 배터리를 적용했을 때 보다 무려 15kg 이상 감량이 가능하다. 이와 같은 경량화는 자연스레 높은 연비로 이어진다. 아울러 부피가 작기 때문에 고전압 배터리와 함께 시트 아래에 탑재할 수 있다. 따라서 트렁크에 별도의 공간을 차지하지 않고 약 60ℓ의 추가 공간을 확보할 수 있다.


 

높은 에너지 밀도 역시 리튬인산철 배터리의 큰 장점 중 하나다. 리튬인산철 배터리는 납산 배터리에 비해 무게당 에너지 밀도가 2배가량 높다. 따라서 훨씬 가벼운 배터리 무게로 약 10% 포인트 더 높은 에너지 효율을 발휘한다. 가령 납산 배터리는 충전량이 40% 이하로 떨어지면 전압 역시 12V 아래로 내려가지만, 리튬인산철 배터리는 충전량 10%까지도 전압을 12V 이상으로 유지한다. 즉, 자동차의 전장이 요구하는 전압을 더 잘 유지하는 것이다. 덕분에 여러 전기 장치를 동시에 사용할 때 발생할 수 있는 전기가 부족한 듯한 느낌이 상대적으로 적다. 이 밖에도 리튬인산철 배터리는 납산 배터리 대비 약 3배 이상 충·방전 내구성이 우수해 수명이 굉장히 길며(보증기간 10년/20만km), 충격이나 과방전 상태에서도 폭발이나 가스 누설 없이 안정된 상태를 유지하는 안전성까지 갖추고 있다.

아울러 현대차그룹의 최신 하이브리드 차량은 저전압 배터리의 과방전을 막기 위해 전원을 스스로 차단하는 기능을 갖고 있다. 해당 기능은 엔진 전원을 끈 후, 과도한 암전류로 저전력 배터리의 전압이 일정 수준 이하로 떨어졌을 때 자동으로 전원을 차단해 과방전을 방지한다. 최근 하이브리드 자동차가 늘어남에 따라 하이브리드 차량의 방전 증상도 종종 발견되고 있는데, 이는 사실 방전 상태가 아니라 전원이 차단된 상태이다. 이 상태에선 스마트키가 작동하지 않고, 시동 버튼을 눌러도 전원이 공급되지 않아 방전 상태와 동일한 증상을 보인다.


 

최신 하이브리드 차량의 방전 이슈는 시동을 끈 후에도 작동하는 블랙박스의 주차모드가 주원인으로 손꼽힌다

예컨대, 차량을 주차하고 문을 연 상태에서 차량 전력을 오랜 시간 사용하면 시스템이 저전압 배터리의 SOC(State of Charge, 잔존용량)를 확인하고 스스로 전원을 차단시킨다. 그중에서도 가장 빈번하게 문제를 발생시키는 건 바로 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.


 

하이브리드 차량은 배터리 보호 기능 작동 시 12V 배터리 리셋 버튼으로 시동을 걸 수 있다

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.


 

기아 스포티지 하이브리드는 시동을 끈 후 주기적으로 저전압 배터리 SOC를 확인하는 배터리 보호 기능을 갖추고 있다

참고로 현대차그룹의 최신 하이브리드 자동차는 시동을 끈 상태에도 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 자동차의 배터리 특성을 알고 나면 보다 쉽고 편리하게 하이브리드 자동차를 누릴 수 있다

하이브리드 자동차는 뛰어난 연비와 함께 충전소 인프라나 충전 시간에 구애받지 않는 장점으로 많은 인기를 끌고 있다. 아울러 최근 선보인 현대차그룹의 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.


 

도어를 여는 방법부터 시동 거는 방법까지, 하이브리드 차량 배터리 보호 상태 시 대처 방법 도어록을 수동으로 해제하는 방법  배터리가 방전된 상태에서 도어의 잠금장치가 잠겨있다면 수동으로 도어록을 해제해야 한다. 우선 스마트키에서 비상키를 분리하고 차량의 아웃 도어 핸들의 커버를 탈거한다. 이때 도어 핸들을 당긴 상태에서 비상키를 홀에 넣으면 쉽게 탈거할 수 있다. 이후 비상키를 키 구멍에 넣고 시계 방향으로 돌리면 도어록이 해제된다. 12V 배터리 전원 차단 시 시동 거는 방법 차량에 진입했으면 12V 배터리 리셋 기능을 통해 차량에 전원을 공급할 수 있다. 먼저 스티어링 휠 왼편 아래에 위치한(차종마다 버튼 위치가 다를 수 있음) ‘12V BATT RESET’ 버튼을 누른 후, 시동 버튼을 눌러 차량 시동을 건다. 이때 주의할 점은 12V BATT RESET 버튼을 누른 후 15초 이내에 시동을 걸어야 한다는 것이다. 만약 15초 이내에 시동을 걸지 않으면 과방전을 방지하기 위해 12V 배터리는 자동으로 고전압 배터리와 분리된다. 이처럼 시동을 걸지 않은 채 12V BATT RESET 버튼을 계속해서 누르면 배터리가 과방전될 수 있다. 또한 시동이 걸린 후에는 ‘주행 가능’ 표시등이 켜진 상태에서 약 30분 동안 정차하거나 주행을 해야 한다. 이는 12V 배터리를 충분히 충전하기 위함이다. 하이브리드 자동차는 엔진이 꺼진 상태에서도 12V 배터리를 충전하므로 별도의 가속 페달을 밟을 필요가 없다.

관련자료

• 서명
  스포츠카를 좋아하는 크레이지맨입니다
• 링크
  https://news.hmgjournal.com/Group-Story/?p=167992 569 회 연결