포르쉐 새로운 하이브리드 파워트레인 심층 분석

 

2025년형 포르쉐 911 카레라 GTS T-하이브리드는 팬들이 오랫동안 기다려온 모델이다. 마니아들은 그들의 사랑하는 카레라 모델에 적용된 경량 고성능 하이브리드 시스템에 열광할 것이다. 이 차세대 911 카레라 GTS는 3.6리터 싱글 터보 엔진과 혁신적인 하이브리드 시스템을 탑재하여, 뛰어난 성능과 효율성을 모두 잡았다.

 

## 더 커진 엔진, 더 강력한 출력

포르쉐가 현재 추진하고 있는 파워트레인 업데이트의 동기는 다가오는 유럽 법률 때문이다. 이 법률은 터보 엔진에서 흔히 사용되는 고부하 조건에서의 연료 분사를 사실상 금지하여, 엔진의 수명과 성능을 저하시키지 않으면서 배출 가스를 줄이려는 것이다.

 

## 람다 1의 유지

엄격한 14.7:1 공기-연료 비율(람다=1로 알려짐)을 유지하는 것은 일반적으로 연소 시점을 늦춰야 하며, 이는 피크 출력 수치를 감소시킨다. 이를 보완하기 위해, 배기량을 늘려 더 많은 공기와 연료를 흡입함으로써 출력을 회복한다. 이를 위해, 이 새로운 3.6리터 엔진은 오버스퀘어(97 x 81mm) 실린더와 10.5:1 압축비를 갖추어 호흡량과 효율성을 모두 향상시켰다. 직접 분사 방식은 유지되며, 워터 펌프와 같은 부품들은 블록과 실린더 헤드에 통합되었다. 이 2025년형 911 카레라 GTS T-하이브리드 모델에서 엔진 자체만으로 478마력과 420lb-ft의 토크를 낼 수 있으며, 레드라인은 7,500rpm이다. 자연흡기, 트윈 터보 버전 등 다른 버전에서는 더 높은 출력을 기대해볼 수 있다.

 

## 전기 모노 터보

더 커진 터보차저

엔진 배기량을 늘리는 것과 더불어, 더 큰 터보차저를 장착하는 것 또한 호흡량을 증가시키는 좋은 방법이다. 하지만 엔진과 터보차저 모두를 키우는 것은 터보랙을 심화시킬 수 있다. 바로 여기서 T-하이브리드의 터빈 모터가 빛을 발한다. 이 모터는 12만 rpm까지 빠르게 도달하며, 상대적으로 높은 26 psi의 부스트 압력을 만들어낸다. 이는 이전 911 GTS 모델의 3.0리터 트윈 터보 엔진보다 훨씬 빠른 것으로, 이전 모델이 최대 부스트 압력에 도달하는 데 거의 3초가 걸린 것에 비해 T-하이브리드는 단 0.8초 만에 이를 달성한다.

 

## 터보의 무게와 냉각 시스템

이 터보차저는 일반적인 오일 냉각 베어링을 갖추고 있으며, 하우징과 모터는 물로 냉각된다. 또한 터빈이 뜨거운 상태에서 엔진이 정지하더라도 오일을 계속 순환시키는 펌프가 장착되어 있다. 포르쉐에 따르면, 이 싱글 터보차저와 매니폴드는 3.0리터 엔진의 트윈 터보차저와 매니폴더보다 무게가 동일하다고 한다.

 

## T-하이브리드 시스템의 출력

27마력의 전기 모터

전기 터보 모터는 최대 20kW(27마력)를 끌어낼 수 있지만, 높은 rpm에서는 토크가 2.6lb-ft로 낮다. 하지만 좋은 소식은, 높은 엔진 속도에서 배기 압력이 과도할 때, 터빈 모터가 에너지를 재생하여 최대 11kW(15마력)를 배터리로 회수한다는 것이다.

 

## 하이브리드 배터리

고전압 배터리 시스템

1.9kWh 용량의 배터리는 400볼트로 작동하며, 현대 럭셔리 차량의 스타터 배터리와 유사한 크기이고 무게는 약 37파운드이다. 이 배터리는 에어컨 컴프레서, 포르쉐 다이내믹 섀시 컨트롤 롤 안정화 장치, 그리고 전방 리프트 메커니즘과 같은 고출력 장치를 지원하며, 이러한 장치들의 작동 속도를 향상시킨다. 이 차량에는 벨트로 구동되는 액세서리가 없으며, 별도의 냉각 회로가 배터리를 약 100도 Fahrenheit로 유지한다(파워트레인 회로는 이 두 배의 온도에서 작동한다). 이 배터리의 원통형 셀(약 19 x 64mm 크기)은 포르쉐의 E-하이브리드 PHEV 모델에 사용되는 셀과는 다르다. 이 셀들은 캐패시터와 유사하게 작동하도록 설계되어, 빠르게 에너지를 흡수하고 방출할 수 있다. 이 배터리는 스타터가 아닌 엔진에 장착된 e-모터를 통해 시동을 건다. 또한, 후면에는 저전압 장치를 지원하고 시동 전에 차량을 깨우는 경량의 12볼트 리튬 인산철 배터리가 장착되어 있다.

 

## PDK의 E-모터

독특한 구동 모터

이 영구 자석 구동 모터는 포르쉐의 기존 E-하이브리드 모델에 사용된 모터와는 직접적인 관련이 없으며, 일반적인 전기 자동차 모터와는 매우 다른 모습을 하고 있다. 로터 외곽에 영구 자석이 배치된 디자인은 일반적인 EV 로터의 V자형 배열과는 다르다. 연속 출력은 55마력과 110lb-ft이며, 10초간 최대 65마력을 발휘할 수 있다. 시스템 총 출력은 532마력과 449lb-ft이다. 동일한 출력을 내기 위해 하이브리드 시스템만 사용한다면 더 크고 무거운 모터와 배터리가 필요했을 것이다. T-하이브리드 시스템은 성능을 위해 설계되었지만, 연료 효율성 또한 약간 향상되었다(WLTP 복합 연비 기준 0.1L/100km 개선, 약 1%의 연비 개선 효과). 이는 시스템 출력이 18% 증가했음에도 불구하고, 엔진 배기량이 20%나 커졌기 때문에 더욱 인상적이다.

 

## 하이브리드 시스템의 작동 방식

순수 전기 모드 부재

엔진과 모터 사이에 클러치가 없기 때문에, 2025년형 911 카레라 GTS T-하이브리드는 순수 전기 모드로 주행할 수 없다. 이 차량에는 여전히 듀얼 매스 플라이휠이 장착되어 있으며, 조화로운 회전 질량을 제공하기 위해 전면부에 장착된 하모닉 댐퍼나 액세서리 드라이브가 없는 엔진의 진동을 흡수하는 데 중요한 역할을 한다. 또한, 크랭크샤프트 카운터웨이트가 3.0리터 엔진의 카운터웨이트보다 상당히 줄어들었다.

 

## 패키징의 진화

공간 활용의 예술

포르쉐 911의 엔진 베이는 항상 비좁기로 유명하며, 이번 T-하이브리드 시스템을 탑재하기 위해 테트리스 전문가의 손길이 필요했을 것이다. 드레스드 엔진의 높이는 4.3인치 낮아져, 하이브리드 시스템의 파워 일렉트로닉스를 위한 공간을 확보했다. 대형 e-터보는 승객석 측면으로 배치되어, 터보 플럼빙, 촉매, 그리고 이제 모든 시장에서 표준이 된 입자 필터에 공간을 마련했다. 엔진 왼편에는 대형 레조네이터/머플러가 장착되어 있다.

만약 우리의 테스트 드라이버인 프로 레이서 요르그 베르그마이스터(Jörg Bergmeister)와 함께한 독일 바이작(Weissach) 트랙에서의 스릴 넘치는 주행이 어떤 것을 보여주는지라면, 2025년형 포르쉐 911 카레라 GTS T-하이브리드 오너들은 그들의 사랑하는 리어 엔진 스포츠카가 전기화의 새로운 시대를 맞이하는 것을 열렬히 환영할 것이다. 

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