[분석] 포르쉐 파나메라 PHEV의 놀라운 진화..고성능과 전동화 공존

포르쉐 플래그쉽 세단인 파나메라 3세대 모델이 2일 한국에 상륙했다. 국내에 출시한 파나메라는 2.9L V6 트윈터보 엔진이 탑재된 ‘파나메라 4’와 4.0L V8 트윈터보 엔진과 플러그인 하이브리드(PHEV) 시스템을 결합한 ‘터보 E-하이브리드’로 나뉜다.

가장 인상적인 파워트레인은 터보 E-하이브리드다. 최근 나오는 PHEV는 전기 주행거리를 대폭 늘려 일상영역에서 전기차처럼 운용할 수 있게 하는 추세다. 파나메라 역시 이런 흐름에 맞춰 전기 주행거리를 WLTP 기준 96km로 기존 대비 2배 가까이 늘렸다. 국내 인증은 70km가 예상된다. 단순히 배터리의 용량을 키워 주행거리를 늘렸다기 보다는 완전히 새롭게 개발한 전기모터가 핵심이다.

포르쉐 하이브리드 역사는 1909년으로 거슬러 올라간다. 포르쉐 창립자인 페르디난트 포르쉐 박사가 개발한 ‘믹스테’는 엔진을 발전기 용도로 사용하고 전기모터로 차량을 구동하는 현재의 직렬형 하이브리드나 레인지 익스텐더형 전기차에 가까웠다.

약 100년이 지나 포르쉐는 2010년 자사 SUV인 카이엔에 S-하이브리드 트림을 추가했다. 이듬해 파나메라에도 S-하이브리드 시스템을 적용했다. S-하이브리드는 V6 3.0L 트윈터보 엔진과 트랜스미션 사이에 52마력급 모터가 출력을 보조하는 병렬식 풀-하이브리드 방식을 사용했다. 2013년부터 플러그인 하이브리드 시스템을 결합한 E-하이브리드가 S-하이브리드를 대체했다.

신형 포르쉐 파나메라가 사용하는 하이브리드 전용 PDK 트랜스미션은 ZF사와 공동 개발해 탑재한다. 2017년 듀얼클러치용 하이브리드 트랜스미션을 최초로 개발했다. 이전에는 8단 팁트로닉 토크컨버터식 자동변속기에 전기모터 유닛을 결합해 사용했다.

듀얼클러치 트랜스미션에 하이브리드 시스템을 결합했을때 변속기 내부가 아닌 외부에 별도로 위치한 E-모터가 전기 구동을 담당했다. 당시 전기모터의 출력은 136마력으로 전기만으로 약 33km를 주행할 수 있었다. 이후 개선을 통해 50~60km까지 주행거리를 늘렸다.

이번 신형 파나메라는 트랜스미션을 새롭게 바꿨다. 포르쉐 뿐만 아니라 BMW, 스텔란티스 그룹에도 공급되는 ZF사의 하이브리드 전용 8단 자동변속기는 변속기 하우징 내부에 모터를 장착한 형태다. 듀얼클러치 트랜스미션에도 비슷한 구조를 적용했다. E-모터를 변속기 내부에 장착하면서 전체 시스템 부피를 줄이고 무게도 5Kg가량 감량했다.

모터가 변속기에 달리면서 차체와의 간섭도 피할 수 있게 됐다. 설계의 자유도 역시 커졌다. 보다 큰 모터를 사용하면서 전기모터 출력은 190마력까지 올랐다. 또 전기모터 효율도 대폭 개선됐다. 모터의 크기가 커지면서 회생제동량이 늘어나 충전속도도 빨라졌다. 새로운 하이브리드 시스템은 4.0L V8 트윈터보 엔진과 결합해 총 680마력의 시스템 출력, 94.9kg∙m의 토크를 발휘한다.

파나메라 터보 E-하이브리드는 정지상태에서 시속 100km/h까지 가속하는데 3.2초가 소요된다. 최고속도는 315km/h에 달한다. 기존 17.9kWh급에서 25.9kWh로 늘어난 배터리 용량으로 복합 WLTP 기준 최대 91km, 도심 주행 시 83-93km의 전기 주행이 가능하다. 기존 대비 2배 가량 증가한 수치다. 최적의 충전 조건에서 새로운 11kW AC 완속 충전기는 2시간39분 이내 완충이 가능하다.

배터리 용량을 키우면서 400V 시스템을 사용할 수 있었고 기존 엔진만으로는 구동하기 버거웠던 신기술을 적용했다. 물리적인 스테빌라이저를 삭제하고 에어서스펜션과 유압 펌프를 결합한 포르쉐 액티브 라이드 서스펜션이 대펴적이다. 일반형 모델에 적용된 2챔버 에어서스펜션 대신 1챔버 시스템이 적용되지만 유압펌프를 이용해 빠르고 즉각적인 대응이 가능하다.

액티브 라이드 서스펜션 댐퍼는 필요에 따라 차고를 순식간에 들었다 내려 노면에 적극적으로 대응해 충격을 대부분 상쇄한다. 급격한 브레이킹이나 스티어링 및 가속 시에도 차체를 항상 수평자세로 유지한다. 좌우 바퀴를 물리적으로 묶어두던 스테빌라이저가 삭제되면서 각 바퀴를 개별적으로 제어할수 있게 되어서다. 또한 차 문을 열고 타고 승하차를 용이하게 하기위해 차고를 순식간에 5.5cm 들어올리는 기능도 적용됐다.

전동화는 선택이 아닌 필수다. 포르쉐는 스포츠카 브랜드로써 고성능을 강화하기 위한 수단으로 전동화를 영리하게 이용했다. 완전 전기차인 타이칸도 판매하고 있지만 포르쉐는 당분간 내연기관과 공존을 추구하고 있다.

전동화는 내연기관 파워트레인의 성능을 강화하는 것 뿐만 아니라 높은 전력을 사용할 수 있게 되면서 서스펜션의 혁신을 가져왔다. 고성능 세단으로써의 정상의 위치를 공고히 하고 있는 파나메라는 새로운 기술의 적용으로 더욱 강력해 졌다. 파나메라 터보 E-하이브리드의 본격적인 고객 인도는 올 하반기로 예정되어 있다.

김태현 에디터 th.kim@carguy.kr