빅터 워크가 1970년대에 거부당한 하이브리드의 꿈

Victor Wouk는 1970년대 초 미국 정부가 Clean Air Act에 따라 발표한 입찰을 위해 현대 하이브리드 자동차의 모든 핵심 원리를 담은 작동하는 프로토타입을 제작했습니다. 1972년식 Buick Skylark 기반의 이 차량은 배출가스를 최대 91%까지 줄이고 도심 연료 소비를 눈에 띄게 낮췄습니다. 그럼에도 불구하고 EPA는 프로그램을 완료하지 않았고, 하이브리드 아이디어는 미국에서 수십 년간 잊혀졌습니다. Wouk의 이야기는 기술이 아니라 의사결정 메커니즘이 한 기술을 어떻게 지연시킬 수 있는지를 가장 잘 기록으로 남긴 사례 중 하나입니다.

Victor Wouk는 누구였고 어떻게 전기차로 방향을 전환했는가?

Victor Wouk는 1919년 4월 27일 뉴욕 브롱크스에서 태어났습니다. 그의 부모는 오늘날의 벨라루스에서 온 유대인 이민자였으며, 형제인 Herman Wouk은 유명한 소설가였습니다. Victor는 1939년 컬럼비아 대학에서 학사 학위를, 1942년 칼텍에서 박사 학위를 받았으며, 그의 논문은 휘발유 유통 중 발생하는 정전기에 관한 것이었습니다. 제2차 세계대전 중에는 Westinghouse에서 맨해튼 프로젝트 관련 연구를 수행했습니다.

그의 경력은 전력 전자를 기반으로 했습니다. 1956년 미국의 주요 고전압 장비 공급업체 중 하나인 Beta Electric을 설립했고, 1960년에는 고효율 AC/DC 컨버터를 개발하는 Electronic Energy Conversion Corporation을 설립했습니다. 전환점은 1962년에 찾아왔습니다. Motorola의 창립자 중 한 명인 Russell Feldmann의 요청으로 전기차에 방향을 전환했으며, Henney Kilowatt - 전기화된 Renault Dauphine - 를 위해 최초의 솔리드 스테이트 전기차 속도 제어 장치를 설계했습니다. 1963년 그의 회사를 Gulton Industries에 매각한 후 그는 배터리와 모터의 세계에 완전히 뛰어들었습니다.

1960년대 중반의 AMC-Gulton 협력은 그를 중요한 경험으로 이끌었습니다. 1967년 Amitron 컨셉트는 NiCad와 리튬-니켈-플루오라이드 이중 배터리, 회생 제동과 함께 선보였습니다. 1969년에는 Rambler American 한 대가 "Voltswagen"이라는 이름으로 160개의 Gulton NiCad 셀로 전기차로 개조되었습니다. 이 프로젝트들은 Wouk를 확실한 공학적 결론에 도달하게 했습니다. 당시의 납-산 및 NiCad 배터리의 에너지 밀도는 전기차 단독으로는 충분하지 않았습니다. 1970년부터 그는 모든 관심을 하이브리드 솔루션으로 돌렸습니다.

1972년식 Buick Skylark 하이브리드 프로토타입은 어땠는가?

FCCIP와 1달러에 판매된 프로토타입 조건

1970년 청정대기법은 차량 배출가스를 95% 줄일 것을 요구했습니다. 이 목표를 지원하기 위해 연방 청정자동차 인센티브 프로그램(FCCIP)이 설립되었고, 저공해 차량 구매를 위해 연간 2,500만 달러가 배정되었습니다. Wouk은 화학자이자 열역학자인 Charles Rosen과 함께 Petro-Electric Motors를 설립했습니다 - 회사 이름은 그의 형제 Herman이 지었습니다. 계약은 1971년에 체결되었고, 오늘날의 시각으로 보면 그 조건은 놀라워 보였습니다: 프로토타입은 자체 자금으로 제작되며, EPA 인도 시점에 1달러가 지급될 예정이었습니다. 차량이 테스트를 통과하면 37,351달러를 받고, 이후 연간 10대의 차량으로 구성된 플릿, 그 다음에는 350대 규모의 구매가 이어질 예정이었습니다.

차체로는 Buick Skylark이 선택되었는데, 엔진 베이가 연유닛과 전기 유닛을 모두 수용할 수 있을 만큼 여유로웠기 때문입니다. Petro-Electric은 차량에 약 2,700달러를 지불했습니다 - MSRP보다 약 500달러 낮은 금액입니다. Wouk과 파트너들은 총 약 30만 달러의 자기 자금을 투입했습니다.

기술 사양: 1972년의 완전 병렬 하이브리드

파워트레인은 당시 자동차 업계에서 색다르지만 합리적인 조합이었습니다. Mazda는 2개의 트윈 로터 1.1리터 12A Wankel 로터리 엔진 - RX-2에 사용되며 110마력을 내는 유닛 - 을 무상으로 보내왔습니다. 여기에 15-20kW DC 전기 모터와 20개의 6볼트 골프카용 딥사이클 납축 배터리가 장착되었습니다. 시스템은 완전 병렬 하이브리드로 작동했습니다.

진정으로 인상적인 것은 차량의 소프트웨어와 제어 계층이었습니다. Intel 8008 기반 마이크로프로세서 컨트롤러가 오늘날 모든 하이브리드의 표준으로 여겨지는 기능들을 관리했습니다: 시동 정지(start/stop), 회생 제동, 그리고 출발 시 전기 모터만으로 주행하는 기능이 그것입니다. 엔지니어의 관점에서 말하자면, 1997년 Prius 아키텍처의 부품 수준 첫 스케치가 1972년에 Ann Arbor 도로 위를 달리고 있었던 셈입니다.

성능 수치는 측정 방법에 따라 달라집니다: 도심 연비는 55-60mpg로 제시되는 반면, 일부 기록은 30mpg 근처의 값을 "원본 대비 두 배 이상의 효율"이라는 틀에서 전달하고 있습니다. 차이의 이면에는 테스트 사이클과 어떤 모드를 기준으로 했는지 등 정의상의 차이가 있습니다. 두 수치 모두 차량이 당시 표준 가솔린 Skylark보다 확연히 깨끗하고 경제적이었다는 점을 보여줍니다. 배출가스 측면에서는 상황이 명확합니다: 차량은 당시 가솔린 자동차 배출가스의 약 9% 수준까지 낮아졌습니다.

EPA는 왜 하이브리드 프로그램을 종료했을까요?

Skylark은 FCCIP 범위에서 제출된 유일한 하이브리드이자 작동하는 프로토타입을 제작한 유일한 입찰자였습니다. 1974년 EPA의 Ann Arbor 실험실에서 테스트되었으며, EPA는 계약에 따라 1단계 대금을 지급하여 Wouk과 Rosen에게 33,000달러를 지불했습니다. 그러나 사업은 계속되지 않았습니다.

그 결정의 배경에는 조직적이 아니라 개인적인 저항이 있었습니다. EPA의 이동 오염원 대기 오염 관리 부국장이었던 Eric Stork는 처음부터 하이브리드 아이디어에 반대했으며, "하이브리드는 어떤 조건으로도 받아들여지지 않을 것"이라며 프로그램을 완전히 끝내겠다고 위협했습니다. 시험을 진행하기 위해 Wouk은 국립과학재단에 청원을 냈고, 특별위원회가 구성되자 Stork는 물러섰습니다. 시험이 진행되었고 Wouk은 모든 조건을 통과했다고 주장했습니다. EPA는 이후 계속 진행하지 않을 근거로 75개 항목의 보고서를 제출했습니다. 보고서에서 Stork는 차량이 더 나은 연비와 더 낮은 배출을 달성했다는 점은 인정하면서도, 하이브리드에 대한 자신의 반대가 "철학적인 것"이며 Wouk이 이 사업에서 이익을 얻는 것이 불편하다고 노골적으로 밝혔습니다.

다이나모미터에서 배터리만으로 작동하도록 설정되어 있었습니다... 자동차에는 너무나 비실용적인 기술입니다. 오늘날에도 여전히 한계적입니다.

Stork는 2014년 사망할 때까지 회의적인 입장을 유지했습니다. 반면 Wouk은 상대편 벽에 부딪혔음을 나중에 한 문장으로 요약했습니다. "1976년까지 너무 화가 나고 에너지를 너무 많이 잃어서 결국 포기했습니다." 이 과정의 비극적이면서도 기능적인 측면은, 1993년 Clinton 행정부의 Partnership for a New Generation of Vehicles 프로그램 관계자들이 Wouk이 물었을 때 1970년대 FCCIP의 존재조차 알지 못했다는 점입니다. 조직적 기억이 그만큼 지워져 있었던 것입니다.

프로토타입 뒤에 있는 100년의 족보

Wouk의 Skylark은 허공에서 태어난 것이 아닙니다. 하이브리드라는 아이디어 자체는 자동차의 유아기로 거슬러 올라갑니다. Ferdinand Porsche는 1900년에 세계 최초의 실용적인 하이브리드 자동차인 Semper Vivus를 설계했습니다. 당시 그는 23-25세 정도였습니다. 판매된 버전인 Lohner-Porsche Mixte는 휠 허브 모터를 사용한 최초의 상용 차량이었습니다. 1세기 후 New York Times는 Prius의 족보를 정확히 이 1900년식 차량까지 거슬러 올라가 추적했습니다.

전기 구동의 뿌리는 더 멀리 거슬러 올라갑니다. Ányos Jedlik은 1827년에 최초의 전기 모터를, Robert Anderson은 1832-39년 사이에 자신의 동력 차량을 개발했습니다. General Electric은 1898-99년에 전기 자동차를 생산했고, 1899년에는 4기통 가솔린 엔진을 이용한 하이브리드 실험을 시도했습니다. 즉, 1972년에 EPA가 문 앞에서 돌려보낸 그 아이디어는 70년의 역사와 공학적으로도 성숙한 실용성을 모두 갖추고 있었던 것입니다. Toyota의 하이브리드 개발 노력조차 프로젝트 책임자 Kenya Nakamura에 의해 1968년까지 거슬러 올라갑니다.

취소는 하이브리드 자동차를 몇 년이나 늦췄을까?

평가들은 대개 20년의 지연에 대해 이야기하는데, 이 정의는 측정 가능합니다. 기술은 1970년대에 프로토타입 수준으로 준비되어 있었고, 최초의 소비자용 하이브리드는 1997년에야 토요타 프리우스와 함께 등장했습니다. 미국 시장에서 최초의 하이브리드는 혼다 인사이트였습니다. 1999년 12월에 약 53 mpg를 기록하며 병렬 시스템을 갖춘 "마일드 하이브리드"로 출시되었고, 프리우스는 2000/2001 모델 연도에 대서양을 건너왔습니다. GE 리서치 랩이 1982년에 개발한 컴퓨터 제어 방식의 HTV-1은 오늘날 토요타와 혼다 시스템의 프로토타입으로 여겨지며, 아우디는 1989년에 자체 실험을 했습니다. 다시 말해, 1974년에 미국에서 닫힌 문은 20년 후 다른 나라의 엔지니어링 팀에 의해 다시 열렸습니다.

지연 이후 시장은 가속화되었습니다. 2010년 쉐보레 볼트는 상업적으로 판매된 최초의 플러그인 하이브리드가 되었습니다. 글로벌 PHEV 판매량은 2010년에 300대를 조금 넘던 것에서 2015년에는 222,000대로, 2025년에는 720만 대에 이르렀습니다. 배터리 기술이 납축에서 NiMH로, 그리고 리튬 이온으로 성숙한 것이 이 곡선 아래의 주요 추진력이었습니다. 하지만 곡선이 1970년대가 아닌 1997년에 시작된 데에는 구체적인 결정이 있었습니다. 앤아버에서의 시험과 이어진 75페이지 분량의 보고서였습니다.

Wouk은 어떻게 역사로 돌아왔을까요?

프로젝트가 끝난 후에도 Wouk은 침묵하지 않았습니다. 100편이 넘는 기술 논문을 발표했고, 하이브리드 도시버스를 포함한 컨설팅을 했으며, 대부분 하이브리드나 전기 구동과 관련된 10건이 넘는 특허를 보유했습니다. 토요타의 최초 하이브리드가 Skylark과 동일한 기본 원리를 사용했다는 점이 강조됩니다. Wouk은 미국에 최초의 하이브리드가 도래했을 때 흰색 2001년식 프리우스를 임대했고, 2004년에는 처음에 반대했던 동료들에게서 사과를 들었다고 말하며 마침내 자신이 옳았다고 느꼈습니다.

그의 죽음 이후(2005년 5월 19일, 맨해튼의 자택에서, 86세, 암으로) 그는 "하이브리드의 대부"이자 "미국 전기 및 하이브리드 차량의 할아버지"로 불렸습니다. 교통 발전에 대한 공로로 Elmer A. Sperry Award는 그가 사망한 후 수여되었으며, Caltech에서는 그의 이름을 딴 연례 강좌 시리즈가 이어지고 있습니다. 프로토타입 자체가 오늘날 어디에 있는지는 불분명하며, 공개 자료에는 Skylark의 행방에 대한 기록이 없습니다.

결론: 기술이 지연시켰을까요, 아니면 결정이었을까요?

Wouk 사건의 교훈은 공학이 아닌 절차 측면에 있습니다. 1972년식 Skylark, 예산, 시험 실험실, 측정 가능한 결과(배출가스 91% 감소, 약 2배에 가까운 효율, 작동하는 제어기)를 갖춘 기술이 단 한 명의 의사결정자의 "철학적" 반대만으로 수십 년간 묵살되었습니다. 하이브리드 자동차가 1997년이 아니라 1970년대에 도로에 올랐을 수 있었는지를 지금 시점에서 확실하게 말하는 것은 불가능합니다. 확장성, 비용, 배터리 생산이라는 질문이 열려 있었으니까요. 하지만 그 기술이 입증되었고, 입증된 후에도조차 수용되지 않았다는 사실을 아는 것은 자동차 역사상 가장 비싼 재발명 사례 중 하나를 기록으로 남깁니다. Wouk의 유산은 오늘날 하이브리드 차량이 겪는 매번의 회생 제동, 매번의 정차-출발 사이클마다 기억되고 있습니다.

참고 자료

• Victor Wouk: 하이브리드 자동차의 대부
• "하이브리드의 대부" | Columbia College Today
• Victor Wouk
• 구술 역사: Victor Wouk
• Victor Wouk, 86세; 1970년대 하이브리드 자동차 개발
• 교통 부문 대기 오염 주요 성과 연표 - 미국 EPA
• Ferdinand Porsche가 최초의 하이브리드 자동차를 설계한 방법
• 전기 자동차의 역사 - 미국 에너지부
• 프리우스 개발과 하이브리드 전략 - Toyota Global
• 이정표: Toyota Prius, 세계 최초의 대량생산 하이브리드 자동차, 1997
• 플러그인 하이브리드의 역사