[25~27] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
하이브리드 전기 자동차는 엔진과 전동 모터, 또는 그 외의 다른 두 종류의 동력원을 함께 이용하는 자동차를 말하는데, 일반적으로 엔진에 전동 모터를 혼합한 동력원을 탑재한 하이브리드 전기 자동차가 많이 사용되고 있다. 이러한 하이브리드 전기 자동차는 전동 모터의 동력을 사용하는 방법에 따라 직렬 방식과 병렬 방식으로 나눌 수 있다.
먼저 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지가 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고, 이 전기적 에너지가 배터리나 전동 모터로 공급되어 차량은 항상 전동 모터가 바퀴를 구동시키는 하이브리드 전기 자동차를 말한다. 기존의 전기 자동차에 주행 거리의 증가를 위하여 발전기를 추가한 형태이며 연료를 이용한 엔진의 구동을 통해 발전하는 방식이다.
다음으로 병렬 방식은 구동력을 엔진과 전동 모터 각각에서 얻거나 아니면 양쪽에서 동시에 얻을 수 있는 방식이다. 병렬 방식은 다시 구동 방식에 따라 소프트 방식과 하드 방식으로 나누어지는데, 소프트 방식은 전동 모터가 엔진과 변속기 사이에 삽입된 간단한 구조를 가지고 있다. 그리고 전동 모터가 동력을 공급하는 엔진의 보조 역할을 하도록 되어 있다. 따라서 순수하게 주행용 배터리와 전동 모터만을 동력원으로 사용하는 전기 자동차 모드로는 주행이 불가능하지만 전기 장치의 비중이 적어 가격이 저렴하다. 하드 방식은 전동 모터가 변속기에 장착되어 있는 구조로, 엔진과 전동 모터 사이에 클러치를 배치하여 제어하는 방식이다. 따라서 엔진, 전동 모터, 엔진의 동력을 전기 에너지로 전환하는 발전기의 역할을 분할하고 통합하는 시스템을 갖추어야 하므로 구조가 복잡하지만 발전기를 통해 전기 에너지로 전환된 주행용 배터리로부터 모터가 전기 자 동차 모드로 운행하는 데에 필요한 동력을 공급할 수 있기 때문에 전기 자동차 모드만으로도 주행이 가능하다. 이러한 특징 때문에 연비는 소프트 방식에 비해 우수하지만 대용량의 배터리와 모터, 이를 제어하기 위한 여러 가지 장치 등을 갖추기 위한 부품 비용이 많이 든다.
[A][하이브리드 전기 자동차는 시동, 발진, 정속, 가속/등판, 감속, 정지할 때의 각 주행 모드 에 따라 각각 다른 동력을 이용한다. 시동은 정지 상태의 자동차를 출발할 수 있는 상태가 되도록 구동력을 발생시키는 것을 말하는데, 직렬 방식과 하드 방식은 엔진 점화를 통한 시동 대신 전동 모터의 전원을 켜는 방식을 통해 시동을 걸고 자동차를 출발시키기 때문에 엔진 점화를 통한 시동은 필요가 없다. 이와 달리 소프트 방식은 엔진 점화를 통한 시동을 통 해 자동차가 출발하게 된다. 발진 모드는 차를 출발시키는 것으로 액셀러레이터를 밟아서 정지 상태에 있는 차를 움직이게 하는 것인데 직렬 방식과 하드 방식은 앞 단계처럼 발진도 전동 모터로만 하게 되며, 소프트 방식은 모터가 동력을 공급하는 엔진의 보조 역할을 하도록 되어 있어 엔진만으로는 출발할 수 있는 힘을 낼 수 없기 때문에 모터를 동시에 같이 가동시켜서 발진을 한다. 정속 모드는 속도가 일정하게 유지되면서 차가 달리는 상태인데, 직렬 방식은 계속해서 전동 모터로만 구동하여 정속 모드를 유지하게 되며, 병렬 방식은 엔진으로만 주행을 하게 되는데 이는 전동 모터보다는 엔진이 더 효율적이기 때문이다. 왜냐하면 자동차는 출력을 효율적으로 낼 수 있는 토크가 엔진 회전수 2,500rpm 또는 3,000rpm 정도로 맞춰져 있는데 이는 자동차가 정속 주행을 하고 있을 때이기 때문에 이때에는 전동 모터를 이용하는 것보다 엔진만의 구동력을 이용하는 것이 효율적이다. 가속/등판 모드는 구동력을 증가시켜야 하므로 큰 출력이 요구되는 주행 상태인데, 직렬 방식에서는 구동력을 증가시키기 위해 전동 모터만을 사용하는데 반해 병렬 방식은 엔진과 모터를 동시에 사용하여 구동력을 얻음으로써 연비를 향상시킨다. 감속 모드는 하이브리드 전기 자동차의 효율성 이 기존 자동차에 비해 극대화되는 모드로 차를 움직이기 위한 구동력은 쓰이지 않고, 바퀴 에서 발생되는 회전 동력을 전기 에너지로 전환하여 배터리를 충전하며 바퀴의 회전에 제동 이 걸리게 된다. 하이브리드 전기 자동차는 감속 모드에서 엔진의 동력 사용을 줄여 가기 때문에 정지 모드에서 아이들링 없이 바로 정지하게 된다.]
어휘 풀이
✽변속기: 엔진에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치.
✽클러치: 엔진에서 발생한 회전 운동을 다른 축에 전달할 때, 필요에 따라 동력 전달을 끊을 수 있는 장치.
✽연비: 자동차가 1리터의 연료로 달릴 수 있는 거리, 즉 자동차의 단위 연료당 주행 거리의 비율.
✽토크: 자동차의 내연 기관이 폭발할 때 만들어지는 순간적인 힘.
✽rpm: 엔진의 주축인 크랭크축의 1분당 회전수.
✽아이들링: 시동을 걸고 자동차가 출발하기 전이나 시동을 멈추었을 때, 엔진만 돌고 있는 상태.
25 윗글의 서술 방식에 대한 설명으로 적절한 것은?
① 대상의 발전 과정을 중심으로 내용을 전개하고 있다.
② 대상을 기준에 따라 분류하고 특성을 설명하고 있다.
③ 대상의 유용성과 한계를 지적하며 새로운 전망을 제시하고 있다.
④ 대상에 대한 기존의 관점과 새로운 관점을 대조하여 설명하고 있다.
⑤ 대상에 대해 심층적으로 살필 수 있는 전문가의 견해를 소개하고 있다.
26 ‘직렬 방식’과 ‘병렬 방식’에 대해 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은?
① 직렬 방식은 바퀴의 구동력을 전동 모터로부터만 얻는다.
② 직렬 방식은 기존의 전기 자동차의 성능을 향상시킨 것이라 할 수 있다.
③ 병렬 방식을 소프트 방식과 하드 방식으로 나누는 기준은 연비 차이이다.
④ 하드 방식이 연비는 좋지만 소프트 방식보다 제작하는 데 비용이 많이 든다.
⑤ 병렬 방식은 구동력을 엔진과 전동 모터 각각에서 얻거나 아니면 양쪽에서 동시에 얻 을 수 있다.
27 [A]를 바탕으로 <보기>를 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은?
<보기>
※ 직렬 방식과 병렬 방식의 주행 환경은 모두 동일하다고 전제한다.
① ‘시동’ 시: 하이브리드 전기 자동차의 소프트 방식은 엔진을 사용하므로 자동차의 연료가 소모되겠군.
② ‘시동’ 시: 하이브리드 전기 자동차의 배터리가 방전되었다면 직렬 방식과 하드 방식은 시동을 걸 수가 없겠군.
③ ‘정속 주행’ 시: 하이브리드 전기 자동차의 병렬 방식은 출력 효율이 좋은 엔진의 힘으로 구동력을 얻겠군.
④ ‘가속/등판’ 시: 하이브리드 전기 자동차의 직렬 방식은 병렬 방식에 비해 연료가 절약되겠군.
⑤ ‘감속’ 시: 하이브리드 전기 자동차는 운동 에너지에서 전기 에너지로의 전환이 나타나며 효율성이 극대화되겠군.
도움자료
[2015 EBS 인터넷 수능]
화법과 작문 & 독서와 문법 - A
기술 25 ② 26 ③ 27 ④
■ ‘하이브리드 전기 자동차’
하이브리드 전기 자동차는 일반적으로 엔진에 전동 모터를 혼합한 동력원을 탑재한 자동차를 말한다. 이러한 하이브리드 전기 자동차는 모터의 동력을 사용하는 방법에 따라 직렬 방식과 병렬 방식으로 나뉘며 병렬 방식은 다시 구동 방식에 따라 소프트 방식과 하드 방식으로 나뉜다. 하이브리드 전기 자동차는 시동, 발진, 정속, 가속/등판, 감속, 정지할 때의 각 주행 모드에 따라 각각 다른 동력을 이용하며 특히 감속 모드에서는 에너지의 전환을 통해 효율성이 극대화된다.
하이브리드 전기 자동차의 분류와 주행 모드에 따른 작동 양상
1문단: 하이브리드 전기 자동차의 개념과 분류
2문단: 하이브리드 전기 자동차 중 직렬 방식의 특징
3문단: 하이브리드 전기 자동차 중 병렬 방식의 특징
4문단: 주행 모드에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력 이용 방법
25 내용 전개 방식 파악 ②
② 확인 대상을 기준에 따라 분류하고 특성을 설명
이 글은 하이브리드 전기 자동차를 모터의 동력을 사용하는 방법에 따라 직렬 방식과 병렬 방식으로 나누어서 그 특성을 설명하고 있다.
① 확인 대상의 발전 과정
이 글은 하이브리드 전기 자동차의 발전 과정을 다루고 있지 않으므로 적절하지 않은 진술이다.
③ 확인 대상에 대한 새로운 전망을 제시
이 글에 하이브리드 전기 자동차가 연비가 우수하다는 것(유용성)과 소프트 방식의 경우 순수하게 전기 자동차 모드로 주행이 불가능하다(한계)는 것이 제시되어 있지만 하이브리드 전기 자동차에 대한 새로운 전망은 제시되어 있지 않으므로 적절하지 않은 진술이다.
④ 확인 대상에 대한 기존의 관점과 새로운 관점을 대조하여 설명
이 글에는 하이브리드 전기 자동차에 대한 기존의 관점과 새로운 관점이 제시되어 있지 않으므로 적절하지 않은 진술이다.
⑤ 확인 대상에 대한 전문가의 견해를 소개
이 글에는 하이브리드 전기 자동차에 대해 심층적으로 살필 수 있는 전문가의 견해가 제시되어 있지 않으므로 적절하지 않은 진술이다.
26 인과 관계, 상관관계 추론 ③
③ 확인 병렬 방식을 소프트 방식과 하드 방식으로 나누는 기준은 연비 차이
병렬 방식을 소프트 방식과 하드 방식으로 나누는 기준은 구동 방식이다.
① 확인 직렬 방식은 바퀴의 구동력을 전동 모터로부터만 얻음
2문단의 내용, 직렬 방식은 엔진은 발전용으로만 사용하고 바퀴의 구동에는 전동 모터만 사용하는 방식이라는 것을 통해 확인할 수 있다.
② 확인 직렬 방식은 기존의 전기 자동차의 성능을 향상시킨 것
2문단의 내용, 직렬 방식은 소형의 엔진과 발전기를 조합해 기존의 전기 자동차에 주행 거리를 증가시킨 형태라고 볼 수 있다는 것을 통해 확인할 수 있다.
④ 확인 하드 방식의 연비와 제작하는 데 드는 비용
하드 방식은 모터가 필요한 동력을 공급할 수 있기 때문에 전기 자동차 모드만으로도 주행이 가능하다. 이러한 특징 때문에 연비는 우수하지만 대용량의 배터리와 모터, 이를 제어하기 위한 여러 가지 장치 등을 갖추기 위한 부품 비용이 많이 든다는 3문단의 내용을 통해 확인할 수 있다.
⑤ 확인 병렬 방식은 구동력을 엔진과 전동 모터 각각에서 얻거나 아니면 양쪽에서 동시에 얻음
3문단의 내용, 병렬 방식은 구동력을 엔진과 전동 모터 각각에서 얻거나 아니면 양쪽에서 동시에 얻을 수 있는 방식이라는 것을 통해 확인할 수 있다.
27 세부 정보, 핵심 정보 파악 ④
④ 확인 ‘가속/등판’ 시 직렬 방식은 병렬 방식에 비해 연료가 절약됨
‘가속/등판’ 시 직렬 방식은 전동 모터의 구동력에만 의존하는 데, 전동 모터가 구동하기 위해서는 엔진에서 출력되는 기계적 에너지가 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌어 전동 모터에 공급되는 과정이 필요하다. 그리고 엔진에서 에너지를 출력하기 위해서는 연료를 이용해야 한다. 따라서 직렬 방식에서 전동 모터가 바퀴를 구동시키기 위해서는 계속해서 엔진에서 에너지를 출력하기 위해 연료를 이용해야 하므로 병렬 방식에 비해 연료가 절약된다고 할 수 없다.
① 확인 ‘시동’ 시 소프트 방식은 엔진을 사용하므로 자동차의 연료가 소모됨
하이브리드 전기 자동차의 소프트 방식은 엔진 시동을 통해 자동차가 출발하게 되므로 자동차의 연료가 소모된다.
② 확인 ‘시동’ 시 배터리가 방전되었다면 직렬 방식과 하드 방식은 시동을 걸 수 없음
하이브리드 전기 자동차의 직렬 방식과 하드 방식은 엔진 대신 모터를 통해 시동을 걸고 자동차를 출발시키기 때문에 ‘시동’ 시에 자동차의 배터리가 방전되었다면 시동을 걸 수가 없다.
③ 확인 ‘정속 주행’ 시 병렬 방식은 출력 효율이 좋은 엔진의 힘으로 구동력을 얻음
하이브리드 전기 자동차의 병렬 방식은 ‘정속 주행’ 시 엔진으로만 주행을 하게 되는데 이때는 자동차의 출력 효율이 모터보다는 엔진이 더 좋기 때문이다.
⑤ 확인 ‘감속’ 시 하이브리드 전기 자동차는 운동 에너지에서 전기 에너지로의 전환이 나타나며 효율성이 극대화됨
‘감속’ 시에 하이브리드 전기 자동차는 차를 움직이기 위한 구동력은 쓰이지 않고, 바퀴에서 발생되는 회전 동력을 전기 에너지로 전환하여 배터리를 충전하며, 바퀴의 회전에 제동이 걸리므로 효율성이 극대화된다.