디트로이트가 잊게 만든 초기 미국 하이브리드 시도들

하이브리드 자동차의 역사를 이야기할 때 거의 모든 사람이 같은 지점에서 시작합니다: 페르디난트 포르셰의 1900-1901년경 Lohner-Porsche 연구와 그로부터 1997년에 등장한 토요타 프리우스입니다. 그 사이의 대부분의 시기는 고전적인 서사에서 빈 칸으로 처리됩니다. 그러나 그 빈 칸 안에는 1910년대 시카고와 디트로이트에서 휘발유와 전기를 같은 차체에 담으려던 진지한 미국의 시도들이 있었고, 그중 가장 구체적인 것이 Woods Dual Power 였습니다. 이 페이지에서는 잊혀진 초기 미국의 하이브리드 시도들, 그것들이 왜 이루어졌는지 그리고 왜 지속되지 못했는지를 기술적 세부 사항과 함께 살펴봅니다.

1910년대 미국에서 하이브리드는 왜 주목받았는가?

오늘날 거슬러 올려보면 초기 하이브리드 시도는 불필요한 복잡성처럼 보일 수 있습니다. 그러나 1910년대 중반의 상황은 그렇게 명확하지 않았습니다. 증기 자동차는 사용 전에 예열 시간을 필요로 했고, 전기차는 주행 거리와 충전 시간에 발목이 잡혔습니다. 휘발유 차량도 문제가 많았습니다: 시끄럽고, 지저분하고, 정비가 필요했으며 대부분 수동 크랭크로 시동을 걸어야 하는 기계들이었습니다.

규모 차이는 한 가지 비교만으로 충분히 드러납니다. 당시 가장 성공적인 전기 자동차 제조사였던 Detroit Electric은 정점이었던 1914년에 5,000대 이하의 차량을 판매했습니다. 같은 해 헨리 포드는 20만 대 이상의 모델 T를 판매했고 이 수치는 1916년에 두 배가 되었습니다. 전기차 제조사들은 이 곡선을 뒤집기 위한 방법을 찾고 있었고, 하이브리드가 그 방법에 대한 가장 논리적인 엔지니어링 답이었습니다. 두 기술의 장점을 하나의 차체에 결합한다는 발상은 2010년대 플러그인 하이브리드 논의에서 세워진 논리 연쇄 그 자체였습니다.

Woods Dual Power는 어떻게 작동했는가?

Woods Motor Vehicle Company는 1899년 시카고에서 설립되어 전기 자동차와 상용차를 생산하던 회사였습니다. 창립자 클리프턴 에드거 우즈는 전기차 분야의 선구자 중 한 명으로, 1900년에 최초의 전기 자동차 서적 중 하나를 저술했습니다. 회사가 1916년에 선보인 Dual Power 는 이러한 축적된 경험 위에 세워진 휘발유-전기 하이브리드로, 1917년부터 1918년 사이에 생산되었습니다.

시스템의 구조는 오늘날에도 배울 점이 많습니다. 중심에는 Continental에서 공급된 14 hp 출력의, 68.7 세제곱인치(약 1,125 cc) 배기량의 L헤드 직렬 4기통 휘발유 엔진이 있습니다. 여기에 General Electric에서 공급된 "다이나모터" - 즉 모터와 발전기로 모두 작동할 수 있는, 5-6 hp 출력의, 48 볼트 / 60 암페어 복합 권방 방식의 DC 기계 -가 함께합니다. 두 장치는 Cutler-Hammer에서 생산한 전자기 클러치를 통해 연결됩니다. 배터리 측면에는 Exide의 특별 제작, 24셀, 115 암페어시 용량의 패키지가 남아 있습니다; 흥미로운 세부 사항은, 이 패키지가 당시 순수 전기차의 배터리 패키지 크기와 무게의 약 절반이라는 점입니다.

가장 눈에 띄는 결정: 차량에 변속기가 없습니다. 15 mph 이하와 후진에서는 전기 모터만 작동합니다. 이 속도를 넘으면 가솔린 엔진이 전자기 클러치로 개입하여 토크를 전기 모터의 아마추어로 전달합니다. 즉, 가솔린 엔진은 일종의 기어 선택 장치 없이 단일 단 변속 계통에 직접 연결됩니다. 저속 영역에서 전기 모터의 최대 토크를 활용하는 것은 오늘날 하이브리드 아키텍처가 여전히 사용하는 동일한 물리적 근거입니다.

당시로서는 인상적인 세부 사항: 주행 중 충전과 회생 제동

Dual Power의 1916년 카탈로그에서 칭찬받은 특징 중 하나는 시동 상태였습니다. 전기 시동 모터가 아직 보편화되지 않았을 때, 다이나모터가 가솔린 엔진을 전기적으로 시동할 수 있다는 것은 실질적인 이점이었습니다; 차량은 처음에 라디에이터 아래 고정 시동 핸들까지 장착되어 있었으며, 해결책은 나중에 추가되었습니다.

이 시스템은 현대 독자가 알아볼 두 가지 개념을 모두 포함했습니다. 주행 충전: 발전기 모드로 전환된 다이나모터는 주행 중 배터리를 충전할 수 있었습니다; 차량은 이 때문에 "셀프 충전"으로 마케팅되었습니다. 회생 제동: 당시 용어로 "dynamic braking", 6 mph 이상의 속도에서 작동했습니다. 초기 배터리 관리 개념도 있었습니다; 1910년대 엔지니어들은 과충전과 완전 방전이 배터리 플레이트에 "gassing"과 "sulphating"을 일으킨다는 것을 알고 있었고, Woods는 10-30 mph 범위에서의 사용을 권장했습니다.

경쟁하는 아키텍처: Owen Magnetic의 전자기 전달

Woods만이 유일한 사례는 아니었습니다. Owen Magnetic 은 1915년부터 1922년까지 - 처음에는 뉴욕에서, 이후 클리블랜드에서, 마지막 단계에서는 윌크스배리에서 - 생산된 고급 자동차였습니다. 발명가 Justus B. Entz의 전자기 변속기 설계에 기반한 이 차량에서 가솔린 엔진은 발전기를 회전시키고, 전력은 후륜 바퀴를 구동했습니다. 즉, 기술적으로 오늘날 직렬 하이브리드 아키텍처의 초기 발견입니다. Raymond와 Ralph Owen 형제는 Baker Electric과 Rausch & Lang의 지원으로 1915년에 생산에 들어갔습니다; 1916년 가격대는 3,000-6,000달러였습니다, 즉 Dual Power보다도 훨씬 높았습니다. 이 때문에 Owen Magnetic은 종종 "프리우스보다 약 80년 앞선"이라는 설명으로 언급됩니다 - 그리고 이 설명은 1917년과 1997년 사이의 간극을 부각시킵니다.

Woods Dual Power는 왜 실패했는가?

기술적으로 이 시스템은 정교했으며, 발표된 대로 작동했다는 것이 인정됩니다. 그러나 상업적으로는 어떤 구성 요소도 성공하지 못했습니다. 실패의 측정 가능한 원인은 명확합니다:

• 가격: 2,650달러로 약 4대의 Model T 또는 2대의 Buick에 해당하는 가격이었습니다. 1918년에 섀시가 124인치로 연장되고 엔진이 95 CID로 늘어나면서 가격은 2,950달러로 인상되었지만, 판매는 늘지 않았습니다.
• 성능: 최고 속도 35mph는 Model T가 40-45mph를 낼 수 있던 시장에서 럭셔리 고객에게는 충분하지 않았습니다.
• 성숙도: 시스템은 약속만큼 매끄럽고 신뢰할 수 있지 않았으며, 1917년에 수정이 필요했습니다.
• 시장: 전기차의 시장 점유율은 이미 빠르게 하락하고 있었고, 하이브리드는 몰락하는 세그먼트를 구하려는 제품으로 등장했습니다.

요약 판결은 잔인할 정도로 짧습니다: 하이브리드는 비싸고, 느리고, 정비가 어려워서 상업적 성공을 거두지 못했습니다. Woods사는 1918년에 파산했으며, 총 불과 소수의 Dual Power와 14,000대 미만의 Woods 브랜드 차량만 판매되었습니다. 마케팅 접근 방식도 당시의 관습을 반영했습니다: "사용 편의성" 강조는 순수 전기차의 경우와 마찬가지로 주로 여성 운전자를 겨냥한 것이었습니다.

몇 대가 남아 있으며 어디서 볼 수 있나요?

오늘날 알려진 수는 4대이며, 가능성으로는 5대입니다. 가장 중요한 예는 Dearborn에 있는 The Henry Ford 박물관의 차량으로: 오리지널 보존 상태이며 주행 거리가 11,085마일 입니다. 1917년식 예는 박물관의 "Driving America" 전시회에서 볼 수 있습니다. 한 대는 Los Angeles 지역의 박물관 컬렉션에 있으며, 보존 작업은 Howard Auto Preservation이 수행했습니다. 알려진 유일한 가동 가능한 예는 네덜란드의 Louwman Museum에 있습니다. 한 차체는 Stanley Steamer 섀시에 장착되었고, 또 한 대는 Hispano-Suiza 스타일의 로드스터로 재차체화되었다고 알려져 있습니다. 화재로 소실된 1917년식 예는 약 48,000달러 에 판매 목록에 올라 있었습니다.

이 차량들은 정말 "최초의 하이브리드"였을까요?

아니요 - 그리고 우선순위 논쟁은 역사학의 영역입니다. 대부분의 자료는 최초의 하이브리드로 Ferdinand Porsche의 Lohner-Porsche 작업을 지목합니다: 1900년에 선보인 프로토타입은 1901년 Mixte 모델에서 내연기관을 사용해 발전기를 돌렸고, 1902년에 Porsche는 이 차량으로 Exelberg 랠리에서 우승했습니다. 일부 자료는 Semper Vivus 프로토타입을 1900년 파리 만국 박람회로, 양산은 1901년으로 기록합니다. 그럼에도 불구하고 대중적 역사 서술은 1917년 Woods Dual Power를 직접 "최초의 하이브리드 자동차"로 제시하기도 하는데, 연대 측정과 우선순위에 관해 이토록 일관성이 없는 것입니다. 올바른 틀은 다음과 같습니다: Lohner-Porsche가 최초의 하이브리드라면, Dual Power는 미국에서 양산을 향한 첫 번째 진지한 시도였습니다.

또한 "80년의 실종" 서사에 대해 한마디 덧붙일 필요가 있다. 1916년 Owen Magnetic이 프리우스보다 약 80년 앞선 시점에 등장했다는 사실은 이 서사를 뒷받침하지만, 사라진 것은 아이디어가 아니라 경제적 실현 가능성이었다. 1974년 Viktor Wouk이 Buick Skylark을 기반으로 만들어 최초의 현대적 하이브리드로 인정받은 설계, 이어서 1997년 일본에서 18,000대가 판매된 프리우스, 그리고 1999년 말 시장에 진입한 2인승 Honda Insight는 배터리와 파워 일렉트로닉스가 마침내 성숙했을 때 동일한 건축적 아이디어가 구현되었음을 보여준다. Woods의 다이나모터는 그 기술 패키지의 80년 일찍 완성된 첫 번째 설계도였다.

결론: 하나의 엔지니어링 아이디어와 하나의 시장 현실

Woods Dual Power의 이야기는 하이브리드 자동차라는 아이디어가 1910년대 미국에서도 존재했으며, 여기서 구체적인 제품으로 실현되었음을 증명한다. 이 시스템에는 주행 중 충전, 회생 제동, 전동 시동, 심지어 배터리 수명 보호에 대한 인식까지 있었다. 부족했던 것은 어떤 엔지니어도 해결할 수 없는 두 가지 변수, 즉 출력과 비용이었다. Model T와 같은 시장에서 시속 35마일의 속도로 4배의 가격을 자랑하는 자동차를 판매하려면 물리학이 아닌 경제학이 필요했다 - 그리고 그 경제성은 80년이 지난 후, 하이브리드의 이름이 프리우스였던 시대에 비로소 형성되었다.

출처

• 최초의 하이브리드는 아니었지만, 1917년 Woods Dual Power는 전기 어시스트의 경이로움이었습니다
• 하이브리드의 선구자: 1916년 Woods Dual Power
• Woods Motor Vehicle Company
• 차량 보존 | Woods Dual Power Coupe
• Owen Magnetic
• Lohner-Porsche
• 포르쉐의 역사는 전기로 시작되었습니다
• 최초의 하이브리드 자동차 | The Engines of Our Ingenuity
• 이정표: 세계 최초의 대량생산 하이브리드 자동차 토요타 프리우스, 1997년