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자동차 다이어트 경쟁 시대
선택이 아닌 필수

이근형 책임연구원(재료연구팀)

자동차 다이어트 경쟁 시대

※ 출처: http://kidshyundai.tistory.com/654 (키즈현대)

자동차 중량 변화 현황

자동차 중량 변화 현황

경량화 기술이 곧 기술 혁신

자동차 산업에서 경량화는 원가 절감과 함께 영원한 숙제로 꼽힌다. 최근 연비와 환경 규제 강화로 선택이 아닌 필수가 된 것이다. 차량을 가볍게 하면 적은 연료 소모는 물론, 이산화탄소와 유해물질 배출이 줄어들고, 자동차의 기본 성능인 가속, 조향, 제동 성능의 향상과 내구 부품의 수명이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

이렇게 자동차는 다이어트를 해야 하는 상황이지만, 운전자의 안전과 편의 사양 등 첨단 부품을 개발, 적용하면서 지속적으로 중량이 증가해왔다. 실제 국민차로 불리는 현대차 쏘나타의 경우, 초기 쏘나타Ⅱ(1994년)의 공차 중량은 1,260kg이었지만 현재 출시되고 있는 쏘나타 뉴 라이즈는 1,450~1,470kg으로 약 200kg 이상 증가했다.

그럼 어떻게 하면 경량화를 할 수 있을까? 이에 대한 답을 우리는 이미 알고 있다. 가볍고 강한 자동차 경량 소재를 사용하면 된다.

경량화 소재는 스틸 대비 비중이 낮은 알루미늄(철의 1/3), 마그네슘(철의 1/5)과 초고장력 강판, 고강도 복합소재 등이 있다. 하지만 이러한 소재는 기존의 스틸에 비해 가격이 비싸기 때문에 가격 경쟁력을 갖춰야 하는 자동차 산업에서 제한적일 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 소재뿐 아니라 공법 개선이나 설계 최적화 등 다양한 관점에서 폭넓게 검토되어야 한다.

차량 중량 10% 감소 효과

차량 중량 10% 감소 효과

※ 출처: 현대자동차

기술 개발과 양산에 매진 중

최근 자동차 회사들은 신차 공개 시, 첨단 신기술과 진보된 경량화 기술 등을 무기로 신차의 우수성을 소비자에게 강조한다.

대표적인 예로 BMW는 친환경차인 i-시리즈에 최초로 탄소섬유 복합소재를 사용했고, 7시리즈에 확대 적용함으로써 탄소섬유 복합소재가 대중차에도 적용 가능하다는 것을 보여주었다. 경량화를 통해 연비와 성능뿐 아니라 기술 혁신을 주도 한다는 인식을 소비자에게 심어준 것이다.

이와 같은 부품 경량화 추세에 맞춰 현대모비스도 선행 기술 개발과 양산에 박차를 가하고 있다. 제네시스 브랜드와 쏘나타, 그랜저, 산타페 등 차량의 샤시 모듈 일부(로어암, 너쿨 외)에 알루미늄소재를 적용하였으며, 초고장력 강판과 고강도 주철 소재를 적용한 경량화 부품도 양산 중이다. 최근에는 비중이 높아 무거운 구리 소재를 대체하는 신소재 ‘클래드 메탈’을 적용한 부품(왼쪽이미지 참고)을 개발하여 친환경 전용차인 아이오닉에 적용하였다. 또한 기존 금속 재료 대체를 위한 고강도 연속 섬유 복합소재 연구를 통해 경량 FEM 캐리어(차체 앞부분에 장착되어 차체와 범퍼, 쿨링모듈, 헤드램프를 연결하여 고정시키는 제품)를 개발 중이다.

자동차 부품은 부품별로 요구되는 특성이 다르기 때문에 이를 고려한 적합한 소재를 맞춤형으로 사용하여 경량화 효과를 극대화하는 것이 바람직하다. 또한 단일 소재보다 소재 특성별로 융복합하는 기술 개발이 필요하고, 이종 소재를 결합하는 접합 기술도 매우 중요하다. 결국 경량화를 극대화하기 위해서는 초기 설계 구상부터 재료선정, 공법 최적화 등 통합된 연구가 필요하므로 소재, 부품, 완성차 업체 간의 유기적인 기술 협력이 선행되어야 한다.

머지않아 자율주행차 시대가 올 것이다. 미래 차 시장 선점을 위해 완성차, 부품, IT 업체는 협력 체계를 강화하고 있다. 차량 경량화 분야에서도 기술 경쟁력 강화를 위해 관련 업체 간 공동 연구와 인력 육성 등 상호 제휴와 협력이 필요하다.

클래드 소재 (Cu → Cu + Al + Cu)

클래드 소재 (Cu → Cu + Al + Cu)

자동차 부품은 부품별로 요구되는 특성이 다르기 때문에
이를 고려한 적합한 소재를 맞춤형으로 사용하여 경량화 효과를
극대화 하는 것이 바람직하다. 또한 단일 소재보다 소재 특성별로
융복합하는 기술 개발이 필요하고, 이종 소재를 결합 하는 접합
기술도 매우 중요하다.

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