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- 하이브리드 자동차는 제조사가 주장하는 것보다 연료 소비량, CO2 배출량이 더 많다
- 여러 하이브리드 차량의 순수 전기 주행 가능 거리는 외부 온도가 영하 7도까지 떨어졌을 때 0으로 줄어

플러그인 하이브리드 자동차는 실제로 얼마나 친환경적일까?

하이브리드 자동차는 순수 전기차로의 전환을 위한 과도기적 기술로 여겨진다. 하지만 플러그인 하이브리드 자동차의 실제 친환경성에 대해서는 논란이 많다. 최근 테스트 결과에 따르면, 하이브리드 자동차는 제조사가 주장하는 것보다 연료 소비량과 이산화탄소 배출량이 더 많은 것으로 나타났다. 차량 무게, 외부 온도, 운전 습관, 그리고 정기적인 충전 여부 등이 모두 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 

▲ 플러그인 하이브리드 차량은 연료와 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 항상 그런 것은 아니다. · 사진: © Empa

하이브리드 자동차는 전기 이동성으로의 전환을 용이하게 하기 위해 개발되었다. 이러한 플러그인 하이브리드 자동차는 단거리 주행 시에는 순수 전기 모드로 주행하고, 장거리 주행 시에는 내연기관 엔진을 보조 동력으로 사용할 수 있다. 그러나 이러한 차량이 실제로 얼마나 친환경적인지는 매우 논란이 되고 있다. 형식 승인 테스트에서는 플러그인 하이브리드 자동차의 이산화탄소 배출량이 순수 내연기관 차량보다 적은 것으로 나타났다. 

 

실제 주행 환경에서는 오히려 이산화탄소 배출량이 더 많은 것으로 드러났다. 그 이유는 무엇일까?

실제 주행 환경에서의 측정 결과는 전혀 다른 양상을 보여준다. 실제 주행 환경에서 이러한 하이브리드 자동차의 연료 소비량과 이산화탄소 배출량은 공식 형식 승인 수치보다 훨씬 높은 것으로 나타났다. "차량에서 직접 수집한 일상적인 데이터는 연비가 더 높다는 것을 보여주지만, 그 이유는 설명하지 못한다"고 스위스 연방 재료 과학 기술 연구소(Empa)의 수석 저자 미리암 엘저(Miriam Elser)는 설명했다.

엘저와 그의 연구팀은 이 질문에 대한 해답을 제시하는 연구를 진행했다. 연구팀은 실험실의 섀시 다이나모미터에서 현재 판매되는 플러그인 하이브리드 승용차 12대를 테스트했다. 기존의 많은 연구와 달리, 이번 연구에서는 전기 주행 거리, 전기 및 연료 소비량, CO2 및 오염 물질 배출량뿐만 아니라 다양한 주변 온도와 더욱 역동적인 주행 조건에서도 차량을 테스트했다. 엘저는 "이를 통해 처음으로 저온, 난방, 그리고 운전 습관이 전기 모터와 내연 기관 작동에 미치는 영향을 구체적으로 구분할 수 있었다"고 말했다. 이번 연구는 저온, 난방, 그리고 운전 습관이 전기 모터와 내연 기관 부품에 미치는 영향을 체계적으로 구분해낸 최초의 연구다. 

▲ 플러그인 하이브리드 차량을 정기적으로 충전하는 사람들은 더 오랫동안 전기 구동을 이용할 수 있고 배출가스도 덜 배출하는 이점을 누린다. — © Empa

측정 결과, 이상적인 조건에서는 플러그인 하이브리드 차량이 실제로 장시간 전기 모드로 주행하며 그에 상응하는 낮은 배출량을 기록할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 현실적인 일상 주행 조건에서는 이러한 효율성 이점이 상당 부분 사라진다. 예를 들어, 테스트에 사용된 여러 하이브리드 차량의 순수 전기 주행 가능 거리는 외부 온도가 영하 7도까지 떨어졌을 때 0으로 줄어들었다. 연구진은 "이는 테스트 주행 초반부터 순수 전기 모드로 주행할 수 없다는 것을 보여준다"고 설명했다.

히터를 켜고 역동적인 주행을 하더라도 순수 전기 주행 가능 거리는 17%에서 49%까지 크게 감소한다. 이러한 조건에서는 내연기관이 더 일찍, 더 자주 작동하게 되어 연료 소비량과 이산화탄소 및 오염물질 배출량이 상당히 증가한다. 연구팀에 따르면, 테스트에서 한 차량의 이산화탄소 배출량은 영하의 온도에서 히터를 켠 상태에서 1200%까지 증가했다.

▲ 규정(EU) 2017/1151에 따른 전하 소모 및 후속 전하 유지의 개략적인 규제 방식

하지만 배터리 충전량 또한 중요한 역할을 한다. 엘저 연구원은 "플러그인 하이브리드 차량을 소유한 사람이 정기적으로 충전하지 않으면 사실상 더 무거운 내연기관 차량을 운전하는 것과 마찬가지다"고 설명했다. 대용량 배터리를 장착한 하이브리드 차량이라도 정기적으로 충전할 때에만 최대 성능을 발휘할 수 있다.

대용량 배터리가 항상 최선의 선택은 아닌 이유

차량 설계 또한 중요한 역할을 한다. 차량 무게, 구동 방식, 배터리 크기 모두 플러그인 하이브리드 차량의 주행 효율에 영향을 미친다. 엘저 연구원은 "가장 작은 차가 항상 최고의 성능을 발휘하는 것은 아니다. 오히려 가벼운 차체에 적당한 엔진 출력과 균형 잡힌 배터리 크기를 갖춘 차량이 테스트 결과 전반적으로 더 나은 효율을 보였다"고 말했다. 일반적으로 무거운 차량은 주행 거리당 더 많은 에너지를 필요로 하며, 하이브리드 차량의 경우 배터리가 무게를 증가시킨다.

엘서 연구원은 "배터리와 전기 모터의 추가 무게 때문에 플러그인 하이브리드 차량의 연비는 동급의 일반 가솔린 차량보다 오히려 더 높을 수 있다"고 설명했다. 이는 차량을 앞으로 나아가게 하기 위해 내연기관이 더 일찍, 더 자주 작동해야 하기 때문이다. 따라서 이상적인 조건에서도 플러그인 하이브리드 차량은 배터리 크기, 내연기관 출력, 전체 무게가 최적으로 균형을 이룰 때만 진정한 효율을 발휘할 수 있으며, 바로 이 부분에서 제조사들이 노력을 기울여야 한다고 연구팀은 강조했다.

▲ 측정 캠페인 동안 사용된 섀시 동력계 측정 장치 구성도.(출처:Environmental performance of plug-in hybrid electric vehicles: Impacts of driving cycles, ambient temperature, and auxiliary loads / Atmospheric Environment: X / Volume 28, December 2025, 100393)

개선의 여지가 있는 절충안

연구진에 따르면, 이러한 결과는 플러그인 하이브리드 차량이 절충안이라는 점을 강조한다. 엘저는 "현재 순수 전기차를 운전할 수 없거나 운전하고 싶지 않은 많은 사람에게는 정기적으로 충전되는 플러그인 하이브리드 차량이 순수 내연기관 차량보다 훨씬 나은 선택이 될 수 있다"고 강조했다. 하지만 이러한 절충안이 얼마나 효과적일지는 여러 요인에 달려 있다.

그들의 의견으로는, 형식 승인 시험에서 이러한 영향 요인들을 이전보다 훨씬 더 철저하게 고려하는 것이 매우 중요하다. 현재는 이러한 고려가 제한적으로만 이루어지고 있다. 또한, 플러그인 하이브리드 차량은 올바르게 사용되어야 하며, 가정과 직장에 안정적인 충전 인프라를 구축하는 등 일상생활에서 실제 전기 주행 비중을 높이는 것이 구체적으로 장려되어야 한다. 더불어, 차량 운영에 필요한 충전 시설에 대한 명확한 규정과 연료보다 전기 사용을 장려하는 인센티브 제도가 필요하다.

출처: Betsy Sandoval Guzman (Empa – 스위스 연방 재료 과학 기술 연구소, 뒤벤도르프) 외, Atmospheric Environment, 2026; doi: 10.1016/j.aeaoa.2025.100393

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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