현대가 48V 마일드 하이브리드 엔진을 G90 풀체인지와 함께 국내에 출시한 지 2년이 다 되어 갑니다.

유튜브 시승기야 많지만, 개인 오너가 적은 G90의 특성 때문에 개인 시승기나 후기가 빈약해 선택에 어려움이 있었습니다. 

24년 GV80 쿠페를 시작으로 더 많은 분들이 이 엔진을 경험하시길 바라며 그간 공부한 내용을 정리해 봅니다.

블로그 글이 원본이라 편한 말투로 작성했습니다. 양해 부탁드려요~

1. 제네시스 3.5T MHSG e-SC(일렉트릭 슈퍼 차저) 엔진

 

일단 이 엔진의 이름은 길다. 

"3.5T 48V MHSG(Mild hybrid starter generator) e-SC(Electric susper charger)"

그런데 보통 마일드 하이브리드는 빼고, 3.5터보 48V 일렉트릭 슈퍼차저(e-SC)로 부른다.

이 엔진의 진짜 가치는 일렉트릭 슈퍼차저에 있고 마일드 하이브리드는 48V 고전압을 공급하는 수단이기 때문이다.

 ※  2022 G90 롱휠베이스 기준 자료임.

현대의 3.5터보 48V 일렉트릭 슈퍼차저는 기존의 V8 5.0 타우 엔진을 대체하며, 다양한 기술로 3.5T 엔진의 성능을 크게 개선했다.

최대 토크는 소폭 증가했지만 출력은 35마력 증가했고, 제로백은 0.5초 단축했다.

그 결과 G90 롱휠베이스는 5.7초, G90은 5.5초(추정)의 가속력을 가진다.

현대는 이 엔진의 기술적 특징을 위 그림의 5개 파트로 정의했는데, 48V 마일드 하이브리드 시스템은 단지 그중에 하나일 뿐이다. 

나머지 4가지 기술은 내연기관의 출력 및 성능 향상에 집중하고 있다.

이 중에서 48V 일렉트릭 슈퍼차저가 가장 중요한 기술이다.

"3.5터보 48V 일렉트릭 슈퍼차저에서는 여유로운 최고 출력을 확보하기 위해 터보차저 용량을 대폭 키웠다. 물론 터보차저 용량이 클수록 낮은 rpm에서 터보랙 현상이 두드러지는 점을 고려해, 대용량 터보차저에 전동식 슈퍼차저를 추가한 2단계 과급기 시스템을 마련했다. 이는 48V로 작동하는 전동식 슈퍼차저가 낮은 rpm에서 터보차저에 의해 충분히 과급되지 못한 공기를 압축해 부스트압을 빠르게 생성하는 방식이다. "

- 출처: 현대 inside G90

대용량 트윈 터보차저로 최고 출력을 늘렸고, 48V 전동식 슈퍼차저 및 수냉식 인터쿨러를 적용하여 3.5T 대비 터보랙을 53% 개선해 응답성을 높였다.

일단 시작(650rpm)부터 토크가 약 19 ->29 kgf.m로 높아졌으니 체감이 크다. 

특히 1,250이하 rpm 영역의 성능 향상이 커서, 3.5T에서 느꼈던 중저속의 답답함이 사라졌다.

다만 의도적으로 엑셀링의 초반 반응을 무디게 세팅한  Eco와 Comfort 모드에서는 제대로 느껴지지 않을 수 있다.

Sport로 변경하면, 가벼운 답력에도 민감하게 반응하며 그 차이가 강하게 다가온다.

조금 과장하자면, 엑셀 페달에서 발가락을 까닥까닥하는 것만으로도 차를 움찔거리게 할 수 있다. 

새롭게 추가된 브레이크 모드도 Sport로 변경하면, 가감속 응답성의 균형이 맞춰진다.

터보랙 없이 뒤까지 밀어주는 힘이 운전을 기분 좋게 한다.

대단한 엔진이 탄생한 것은 아니지만, 현대가 독일차들의 기본 6기통 엔진 수준에 도달했다는 느낌이다. 

일반 G90 3.5T를 몇 번 시승했지만,  독3사 플래그십 세단 중 가장 느린 A8 55TFSI에도 부족함을 바로 알 수 있었다.

문제는 48V 마일드 하이브리드 Starter Generatror(MHSG) 시스템이다.

이 녀석의 역할은 딱 4가지,

1) 회생제동

    고출력 스타트 모터가 제너레이터를 겸해 회생제동으로 48V 배터리(0.44kwh)를 최대 13kw 속도로 충전

2) Extended ISG

• 25km 이하 속도에서 먼저 엔진이 꺼지는 ISG(Idle Stop & GO)의 확장형. 

• 모터의 보조 없이, 브레이킹 시에만 작동하고 회생제동도 평소보다 크게 들어간다. 

• 문제는 작동 조건이 있어 언제 작동할지 알 수가 없는데, 작동하면 제동거리가 짧아지고 그래서 제동력을 줄이면 다시 엔진이 켜지는데, 이때는 정차해도 ISG가 작동하지 않는다. 불편...

• ISG가 작동하는 최대 시간은 일반 3.5T와 동일하게 5분

3) 구동력 보조

• 모터 단독 구동은 불가능. 

• 최대 16마력의 출력으로  출발 및 저속에서 엔진 가속 시 살짝 도와준다는데, 일렉트릭 슈퍼차저와 역할이 겹쳐 얼마나 효과가 있는지 구분하기는 힘들다.

4) 시동 시의 NVH 개선(?)

• 고출력 스타트 모터가 엔진 구동 벨트를 통해 크랭크축과 직접 연결된 구조라서 시동 시의  진동&소음을 개선했다고 하는데, 기존 3.5T 대비 차이를 인지하기 힘들었다.

• 가끔씩 헤드레스트까지 부르르 떨리는 이 느낌이 좋아진 것이라면 도대체 일반 3.5T 오너들은 어떤 경험을 하고 있다는 말인가. 그래도 그 진동이 다소 짧아진 것 같기는 하다.
  
  

22년에 출시된 신형 엔진임을 감안하면 특출한 것이 너무 없다. (48V 터보 차저는 제외하고...)

신형 벤츠와 BMW 차량들은  ISG의 작동 전후, 모터의 단독 구동만으로 부드럽게 정차하고 산뜻하게 출발하는데, 그 느낌과 비교하면 역체감이 너무나 크다.

NVH는 전통적으로 제네시스의 강점이었으나, 시내 주행만 비교해 보면 이제는 제네시스가 벤츠나 BMW 대비 못하다. 

무엇보다 출발 시 페달을 밟으면, 불쾌한 느낌으로 오토홀드가 해제되고, 부르르 엔진 시동이 걸리며 굴러가기 시작하는데, 이 과정에서 eSC로 개선된 초반 응답성의 절반은 까먹는다.

경쟁 모델 대비 혹평을 했지만, 기존 3.5T 엔진과 비교하면 충분한 가치가 있다.

엔진의 강화된 퍼포먼스를 제외하고 가장 크게 체감하는 부분은 쾌적해진 배터리 사용 환경이다.

일단 가용 배터리 양이 35% 정도 증가했고, 충전 속도(4~13kw)도 빨라져, 통합 배터리 시스템이 효율적으로 관리하게 되었다. 

※ G90 3.5T 48V eSC 엔진에 빌트인 캠 옵션까지 추가한 차량은 3개의 배터리를 내장하고 있다. 

① 저전압 12V 배터리(12V*105ah=1.26Kwh)

② 고전압 48V 배터리(45V*9.8ah=0.44kwh) 

③ 빌트인 캠 보조배터리(12v*7ah=0.08kwh)

DC to DC 컨버터를 포함한 통합형 배터리 시스템은 48V 고전압 배터리를 메인으로 사용하여 우선적으로 충전하고, 12V 저전압 배터리를 서브 배터리로 활용해, 필요시 48V 배터리가 직접 12V 배터리를 충전한다. 

아마도 빌트인 캠 보조배터리의 충전은 12V 배터리가 담당할 것이다.

겨울에도 난방을 위해 초기 엔진열을 높여야 하는 시간만 지나면, ISG가 높은 확률로 작동한다.

무시동 공조까지는 힘들지만, 시동이 꺼진 ACC 상태에서 열선+마사지+유튜브&음악 감상 정도는 한 시간 이상 가능하다.

물론 일렉트릭 슈퍼차저의 사용이 많다거나, ISG를 사용하는 시내 주행이 다수라면 다를 수 있겠다.

그리고 0.1km/l의 미미한 연비 향상이 있다.

65kg의 중량 증가와  35마력의 출력 향상, 제로백 0.5초 단축을 감안하면 의미 있는 수준이다.

단점? 물론 있다.

48V 배터리 시스템이 트렁크 하단에 들어가면서, 원래부터 소심한 G90의 트렁크가 더 작아졌다.

그리고 판매량이 너무 적어 전용 트렁크 매트도 없다.

마지막으로 가장 큰 단점은, 옵션 가격이 500만원이다.

국내에서는 처음 출시되었지만, G90의 MHSG 시스템은 유럽용으로 18년 출시된 투싼과 거의 같아 보인다.

배터리 용량(0.44kwh)부터 주요 기능 설명까지 대부분 일치해서 거의 재활용 수준인 것 같은데, 이해한다.

마일드 하이브리드의 효율을 끌어올리고, 모터를 단독으로 구동하게 하려면 하이브리드 시스템을 다른 방식으로 전환해야 하는데, 후륜 Phev가 없는 현대로서는 쉽지 않다.

2. 그렇다면 다른 차들은? G90 vs S클래스, 7시리즈, A8 

경쟁 모델 대비 늦게 출시한 이 엔진을 평가하려면, 기존 엔진들과 비교가 필수다.

※ 제네시스는 20인치 5인승 AWD 기준

대형 플래그십 세단(6기통 가솔린)과 스펙을 비교해 보면 이상과 같다.

제네시스는 배기량을 3500까지 늘리고 트윈터보를 기본으로 하고, 옵션으로 전동식 슈퍼차저까지 추가해 출력을 415마력까지 올리고 나서야, 독일 3사의 6기통 기본 엔진과 비슷한 제로백을 보여줄 수 있었다.

이 엔진의 가치에 대한 논란은 있겠지만, 적어도 G90 3.5T와 eSC의 성능 차이는 S450과 S500보다는 명백하게 크다.

미국의 전문 자동차 잡지 Caranddriver의 퍼포먼스 측정 수치로 비교해 보자.

G90 eSC는 출력이 훨씬 낮은 A8 55tfsi 보다는 당연히 좋은 성능을 보였지만, 출력이 비슷한 S500과 비교하면 많이 부족하다. 

S500과 비교할 때, 론치컨트롤 상태에서의 제로60마일(97kmh)은 0.6초 차이가 나는데, 자연스럽게 굴러가는 8kmh에서 60마일(97kmh)까지의 가속력은 0.9초로 차이가 커진다. 

이 0.3초의 차이는 미션 성능 및 벤츠 EQ Boost(모터 보조)에서 기인한 것이 아닐까 추측해 본다.

중고속에서의 가속력은 준수해 보인다. 

효율(연비)는 벤츠나 BMW 대비 크게 낮고 아우디와 비슷한 수준인데, 이 또한 마일드 하이브리드 시스템의 방식 차이에 주된 원인이 있을 것이다.

3. 마일드 하이브리드 시스템 종류에 따른 차이

하이브리드 시스템은 모터의 위치에 따라 크게 4가지 종류가 있다.

• P0: 모터가 벨트로 엔진에 연결

• P1: 모터가 엔진과 미션 사이에 위치

• P2: 모터가 미션에 연결

• P3: 모터가 드라이브 샤프트에 연결

• P4: 모터가 후륜 구동축에 위치

P0 → P4로 갈수록 복잡성&비용과 효율이 증가한다.

당연히 절대 다수의 마일드 하이브리드 차량은 P0 방식이다.

제네시스와 아우디도 이 방식을 사용하고 있기 때문에 모터가 단독으로 구동하지 못해 성능과 효율이 낮다.

다만 회생제동으로 고전압(48V) 배터리를 충전하여 다양한 방법으로 활용할 수 있다.

반면 대부분의 신형 벤츠와 BMW의 신형 5&7시리즈는 P1 방식을 사용한다.

모터가 미션과 엔진 사이에 연결되는 샌드위치 구조로, 저속에서 모터가 단독으로 구동해서 효율도 높고, 정지 및 출발도 산뜻하다.

※ 출처: EPA Certification Summary Information Report, 제조사 공식 자료

48V 마일드 하이브리드 시스템의 주축을 이루는 모터의 성능과 배터리 용량을 정리했다.

예전 G90 eSC의 배터리 용량을 9kwh로 착각한 적이 있었는데, 리릿님의 도움으로 제대로 된 자료를 찾을 수 있었다.

P1 방식인 벤츠와 BMW는 상대적으로 강한 토크와 출력을 가진 모터를 엔진과 미션 사이에 위치시켜, 저속에서 모터 단독 주행이 가능하고, 이를 지원하기 위해 대용량 고전압 배터리를 매칭 시켰다.

이 수치는 일반 하이브리드와 비교하면 2/3 수준이다.

※ 참고: 현대 싼타페 1.6T 하이브리드 모터의 최대 토크 27kgf.m, 배터리는 1.48kwh

벤츠를 예로 들자면, EQ Boost 기능을 통해 저속에서 모터가 단독으로 구동해 ISG(Stop&Go) 작동 시 엔진이 꺼지고 켜지는 이질감을 제거하고, 엔진 구동 시 부스팅 역할을 해서 터보랙을 감소시키는 것은 기본이고, 터보 차저에 48V 전동식 압축기를 추가하고, 워터 펌프와 에어컨 컴프레서를 전동화해 벨트를 덜어내고 엔진 부하를 줄였다.

기본인 AIRMATIC 에어 서스펜션이 아니라, 옵션인 E-ACTIVE BODY CONTROL을 선택한다면 48V 전력을 활용해 보다 적극적으로 기능하는 서스펜션을 경험할 수도 있다.

여러 불량 이슈에도 불구하고 벤츠 M256 엔진의 평이 좋을 수밖에 없는 이유다.

P0 방식인 제네시스와 아우디는 모터의 단독 구동이 불가능하기 때문에, 배터리 용량도 절반 수준이고 실제 운행에서 모터의 개입에 따른 성능 향상을 크게 체감하기 힘들다.

대신 하나씩 48v를 활용한 특기를 가지고 있다.

아우디의 경우 네 바퀴에 힘을 줬다. 

바로 Active suspension(국내는 A8 60TFSI 이상에 들어간다)인데,  벤츠의 E-ACTIVE BODY CONTROL과 비슷하다.

48V로 구동하는 4개의 모터가 서스펜션에 하나씩 추가되어 상황에 따라 독립적으로 개입해 승차감과 주행 성능을 끌어올린다.  카메라 기반으로 노면에 대응하고, 승하차 시 자동으로 차고를 높이며, 측면 충돌 시 0.5초 만에 측면을 8cm 들어 올린다.

제네시스의 경우는 엔진이다.

48V 전동식 슈퍼차저를 추가했다. 

나머지 아우디와 제네시스의 48V 마일드 하이브리드 엔진의 기능들은 동일한 기술적 한계를 가지고 있기에 대동 소이하다. \

하지만 아우디 A8이 17년 처음 소개된 것을 생각하면 신형 제네시스의 48V 마일드 하이브리드 엔진은 다소 아쉽다.

 ※ Phev인 750e(상)와 마일드 하이브리드를 적용한 740i(하)

 

제네시스가 P1 방식을 바로 도입하지 못한 이유는, 후륜 기반 PHEV 기술이 없기 때문일 것이다.

위 사진은 BMW 신형 7시리즈에 도입된 엔진이다. 

기존의 P1 방식 기반의 Phev 엔진에서 모터 크기를 줄이고, 소형 48v 배터리를 매칭하면 마일드 하이브리드 엔진이다.

공유하는 부품도 많아서 원가 절감도 상당할 것이다.

최근 현대가 제네시스의 phev 개발 계획을 발표했는데, 48V MHSG eSC 엔진도 함께 개량될 것으로 기대한다.