F1 하이브리드 엔진은 어떻게 작동할까?

포뮬러원 2026년 시즌은 근래 몇년간 볼 수 없었던 대규모 변화를 예고 하고 있다. 머신 규격, 타이어 규격, 엔진, DRS 폐지 등 정말 많은 변화가 일어나는 시즌이 할 수 있겠다. DRS 폐지와 파워유닛 규정의 많은 변화가 눈에 뛰는 포인트인듯 싶다. 파워 유닛의 변화는 각 팀들의 엔진을 개발팀에게 많은 과제를 안겨주고 있다. 이런 변화들과 각 팀들의 머신 변화에 따른 전략들이 이번 시즌을 더욱 기대 하게 만드는 요인중 하나인듯 싶다. 많은 변화중 파워유닛 하이브리드 엔진에 대해서 포스팅을 해보려고 한다. 열심히 적어보았지만 분명 오류가 있을수 있으니 이 점 크게 양해 부탁 드리며 포스팅을 그냥 즐겨주시길 바란다. 

 

포뮬러원(F1)은 단순히 빠른 자동차 경주가 아니라, 세계에서 가장 앞선 자동차 기술이 집약된 무대이다. 특히 2014년부터 도입된 하이브리드 파워유닛 시스템은 F1의 성격을 완전히 바꾸어 놓았다. 오늘날 F1 머신은 순수 내연기관 차량이 아닌, 전기 에너지와 연료 에너지를 동시에 사용하는 고효율 하이브리드 머신이다.

이 글에서는 F1 하이브리드 엔진이 어떤 구조로 이루어져 있으며, 각 구성 요소가 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 기술이 왜 중요한지까지 최대한 이해할 수 있도록 설명해보겠다. 

F1 하이브리드 엔진이란 무엇인가?

F1 하이브리드 엔진은 정확히 말하면 ‘하이브리드 파워유닛(Hybrid Power Unit)’이라고 부릅니다. 이는 단순한 엔진 하나가 아니라 여러 시스템이 결합된 종합 동력 장치이다.

기본 구성은 다음과 같다.

• 1.6리터 V6 터보 내연기관
• MGU-K(운동 에너지 회수 장치)
• MGU-H(열 에너지 회수 장치)
• 에너지 스토어(배터리)
• 컨트롤 일렉트로닉스(전자 제어 장치)

이 시스템은 연료를 태워 얻는 힘과 전기를 이용한 힘을 함께 사용하여 매우 높은 효율과 출력을 만들어낸다.

내연기관(ICE)의 역할

F1 파워유닛의 중심에는 1.6리터 V6 터보 엔진이 있습니다. 배기량은 작지만 터보차저가 장착되어 높은 출력을 만들어낸다.

내연기관의 주요 역할은 다음과 같다.

• 차량 기본 추진력 생성
• 배기 가스를 통해 터보차저 회전
• MGU-H 작동을 위한 에너지 제공

과거 F1 엔진은 연료 소비가 매우 많았지만, 하이브리드 시스템 도입 이후 연료 사용량이 크게 줄어들면서도 더 높은 효율을 달성하고 있다.

MGU-K란 무엇인가?

MGU-K는 Motor Generator Unit - Kinetic의 약자로, 운동 에너지를 전기로 바꾸는 장치이다.

브레이크를 밟을 때 발생하는 에너지는 일반 차량에서는 열로 사라진다. 그러나 F1 머신에서는 이 에너지를 MGU-K가 전기로 변환하여 배터리에 저장한다.

MGU-K의 역할은 다음과 같다.

• 제동 시 에너지 회수
• 저장된 전기를 사용해 가속 보조
• 엔진 부담 감소

쉽게 말해, 브레이크를 밟을수록 다음 가속을 위한 전기가 충전되는 구조이다.

MGU-H란 무엇인가?

MGU-H는 Motor Generator Unit - Heat의 약자로, 배기가스의 열 에너지를 전기로 바꾸는 장치이다.

터보차저는 배기가스를 이용해 회전하는데, 이때 남는 에너지를 MGU-H가 회수한다.

MGU-H의 주요 기능은 다음과 같다.

• 배기 가스 열 에너지 회수
• 터보차저 회전 유지
• 배터리 충전 또는 MGU-K에 전력 공급

이 시스템 덕분에 터보 랙(가속 지연 현상)이 크게 줄어든다.

에너지 스토어(배터리)의 역할

회수된 전기는 배터리에 저장됩니다. 이 배터리는 단순한 보조 장치가 아니라, F1 머신 성능의 핵심 요소 중 하나이다.

배터리가 담당하는 역할은 다음과 같다.

• 전기 에너지 저장
• MGU-K에 전력 공급
• 전력 사용량 조절

각 팀은 배터리 냉각, 용량 관리, 충방전 타이밍을 전략적으로 운영한다.

F1 하이브리드 시스템의 작동 흐름

실제 주행 상황에서 시스템은 다음과 같이 작동한다.

1. 가속 시: 내연기관 + MGU-K 전기 출력 사용
2. 브레이크 시: MGU-K가 에너지 회수
3. 고속 구간: MGU-H가 열 에너지 회수
4. 회수된 에너지는 배터리에 저장
5. 다음 가속 구간에서 다시 사용

이러한 순환 구조 덕분에 F1 머신은 매우 높은 효율을 유지한다.

왜 F1은 하이브리드를 선택했을까?

F1이 하이브리드 시스템을 도입한 이유는 단순한 환경 보호 때문만은 아니다.

• 연료 효율 향상
• 제조사 참여 확대
• 양산차 기술과의 연계
• 미래 자동차 기술 개발

즉, 레이스뿐만 아니라 자동차 산업 전체 발전을 위한 선택이다.

F1 하이브리드 엔진의 장점

• 높은 출력 대비 낮은 연료 소비
• 강력한 가속 성능
• 효율적인 에너지 재활용
• 기술적 진보 촉진

F1 하이브리드 엔진의 단점

• 구조가 매우 복잡함
• 개발 비용이 높음
• 정비 난이도 증가

이 때문에 소규모 팀에게는 부담이 되기도 한다.

2026년 이후 하이브리드 시스템의 변화

2026년부터는 MGU-H가 폐지되고, MGU-K의 비중이 더욱 커집니다. 또한 전기 출력 비율이 크게 증가한다.

이는 F1이 더 전기 중심의 하이브리드 시스템으로 이동하고 있음을 의미한다.

F1 하이브리드 기술이 양산차에 미치는 영향

에너지 회수 기술, 배터리 냉각 시스템, 전력 제어 기술 등은 이미 일반 하이브리드 차량과 전기차에 적용되고 있다.

F1은 자동차 기술의 실험실 역할을 하고 있으며, 이 기술들은 결국 소비자 차량으로 확산 되고 있다.

정리

F1 하이브리드 엔진은 단순한 엔진이 아니라, 내연기관과 전기 시스템이 정교하게 결합된 첨단 동력 장치이다. 브레이크와 배기가스에서 에너지를 회수하고, 이를 다시 가속에 활용하는 구조는 놀라울 정도로 효율적이다.

이 시스템 덕분에 F1은 더 빠르면서도 더 효율적인 레이스를 펼칠 수 있으며, 동시에 미래 자동차 기술 발전을 이끌고 있다.

F1 하이브리드 엔진의 원리를 이해하면, 레이스를 보는 재미도 훨씬 커질 것이다. 

 

2026 시즌은 아우디와 케딜락이 새로운 팀으로 참여 하는 첫 시즌이며 새로 들어온 팀을 보는 재미와 기존에 있던 팀들의 머리 싸움과 바뀐 정책에 따라 적응 해가는 모습을 보는 재미가 있을거 같아서 더욱더 기다려지는 시즌이라고 할 수 있겠다.