▲ 이미지 출처: www.consumerreports.org

 

자동차를 고를 때 가장 중요하게 고려하는 것들에는 뭐가 있을까요? 제조사, 성능, 디자인 등 여러 요소가 있겠지만, 그 중에서도 꼭 들어가는 요소가 바로 ‘연비’입니다. 아무리 좋은 차라도 연비가 좋지 않다면 다시 한번 생각해봐야겠지요?

 

연비와 직결되는 것이 바로 ‘자동차 경량화’인데요. 경량화는 단지 경제적인 측면뿐만 아니라, 환경적인 측면에서 전 세계적으로 필수적으로 해결해야 할 과제입니다. 미국 정부는 연비규제 강화법안을 확정해 완성차업체들은 평균 연비를 2025년까지 현재보다 50% 이상 개선해야 하는데요. 국내도 EU와 선진국 수준으로 연비규제를 강화하고 있어, ‘자동차 경량화’는 이제 선택이 아닌 ‘필수’가 되었습니다.

 

 


자동차 경량화,

소재에 주목하라!

폭스바겐 컨셉카 이미지 (출처: www.eurocarnews.com)

 

최근 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등 친환경 자동차들이 늘어나고 있지만, 실제 친환경차 부품들은 무거워서 오히려 중량을 증가시키는 요인으로 작용하고 있는데요. 자동차 경량화를 위해 가장 먼저 필요한 것이 바로 자동차 부품 소재의 경량화입니다. 기존 소재보다 가벼운 소재로 어떻게 바꿀 수 있을까요?

 

자동차 소재 중에서도 가장 많이 사용되는 것이 ‘철강소재’인데요. 무거운 철강소재 대신, 조금 더 가벼운 비철금속 계열의 소재들이 조금씩 그 비중을 높여가고 있습니다. 대표적인 경량소재로 비철금속계열인 ‘알루미늄합금’, ‘마그네슘합금’, 그리고 합성수지계열 ‘엔지니어링플라스틱’, ‘탄소섬유강화플라스틱(CFRP)’가 있습니다.

 

 


강철을 대체하는

비철금속 경량소재

마그네슘 판재를 적용한 포르쉐 911(출처: www.porshe.com)

 

알루미늄합금
알루미늄은 철 무게의 1/3 정도로 가벼우면서도 부식이 거의 없어 자동차 소재로 적합한데요. 하지만 가격이 비싸고 성형이 어렵다는 단점이 있습니다. 국내 자동차에는 주로 엔진/변속기 케이스, 휠에 한정 적용돼 있는데요. 향후 차체 판넬류를 알루미늄합금으로 대체하기 위해 노력하고 있습니다.

 

아우디코리아에서는 지난 해 출시한 A8의 차체 전체를 초경량 알루미늄으로 제조해 무게를 동급 차량보다 40% 정도 줄여 화제가 됐었죠. 재규어코리아도 지난해 XE 차체 75% 이상을 경량 알루미늄으로 제조해 연비 성능을 동급 차량보다 20% 이상 개선한바 있습니다.

 

 

마그네슘합금
마그네슘은 금속 중 가장 가벼운 금속인데요. 철강소재 대비 60%, 알루미늄 대비 30%의 무게절감 효과가 있습니다. 또한 다른 금속이 갖지 못한 진동감쇠, 전자파 차단 등의 특성으로 통신기기 등에 많이 활용되는데요. 하지만 가격이 알루미늄보다 1.8배 높고 부식에 취약하다는 단점이 있습니다. 자동차에는 주로 스티어링휠 코어, 시트프레임, 실린더 헤드커버 등에 사용되는데요. 진동을 흡수하는 특성 때문입니다.

 

최근 포르쉐가 ‘911 GT3 RS’ 지붕에 마그네슘 판재를 세계 최초로 적용한 고성능 스포츠카를 선보였는데요. 마그네슘 판재로 지붕 무게를 알루미늄 소재보다 30% 이상 줄여 차량 경량화와 연비향상을 성공적으로 이뤄냈습니다. 하지만 마그네슘 소재를 사용한 것은 포르쉐가 처음은 아니었는데요. 지난해 르노삼성자동차는 3년만에 선보인 SM7 노바의 차량 내부에 마그네슘합금을 사용했다고 발표했는데요. 뒷좌석 파워시트와 트렁크 맞닿는 부분에 마그네슘 소재를 씌워 기존대비 중량을 1.4kg 줄이는 효과를 냈다고 합니다.

 

 


강철과 유리를 대체하는

합성수지 경량소재

 

엔지니어링플라스틱

자동차에도 플라스틱이 약 10% 내외로 사용되고 있는데요. 그 중에서도 열에 강하고 잘 깨지지 않는 '고기능' 플라스틱을 사용합니다. 엔지니어링플라스틱은 견디는 온도와 강도에 따라 '범용엔지니어링플라스틱'과 '수퍼엔지니어링플라스틱'으로 나눌 수 있는데요. 자동차 경량화 소재로는 '범용엔지니어링플라스틱'이 사용될 수 있습니다.

 

엔지니어링플라스틱은 내열성과 강도가 우수해 기존 철강소재를 대체할 수 있는 소재로 각광받고 있는데요. 투명한 성질이 있어, 유리를 대체할 수도 있습니다.

 

탄소섬유강화플라스틱(CFRP)
탄소섬유강화플라스틱은 합성수지에 탄소섬유를 혼합한 복합재인데요. 합성수지에 혼합하는 섬유에는 탄소섬유 외에도 ‘유리섬유’와 ‘아라미드섬유’가 있습니다. 섬유의 종류에 따라 복합재의 강도와 탄성이 결정되는데요. 유리섬유강화플라스틱은 기존 자동차에 많이 활용되고 있는 소재이며, 탄소섬유강화플라스틱은 차세대 경량소재로 각광받고 있습니다.

 

한화첨단소재는 최근 슈퍼섬유인 ‘아라미드’를 열가소성 플라스틱과 결합해 금속소재 차량용 범퍼빔 대비 50% 정도 가벼운 차량용 범퍼빔을 개발해 화제를 모은바 있는데요. 강도는 강철과 비슷하면서 무게는 반으로 줄어들어 차량 무게는 10%, 연비는 최대 8%까지 향상된다고 합니다.

 

 


세계를 달리는

한화첨단소재 차량 경량화 소재

 

한화첨단소재 자동차 소재 이미지(출처: 한화첨단소재)


한화첨단소재는 세계 자동차 경량복합소재시장을 이끌어가고 있는데요. 저중량 강화열가소성 플라스틱(LWRT)과 유리섬유 강화 열가소성 플라스틱(GMT) 부분에서는 이미 현재 세계 1위에 올라와 있습니다. 이 외에도 EPP, SMC, LFT-G 등 경량복합소재 수십 여종을 생산하고 있는데요. 머지않아 전 세계의 모든 자동차들이 한화첨단소재에서 만든 소재로 만든 부품으로 가볍게 달리는 모습을 볼 수 있겠지요?

 

 * 이 콘텐츠의 모든 저작권은 한화첨단소재 공식 블로그에 있습니다. *
 


Posted by 한화솔루션/첨단소재

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