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일본, 알루미늄보다 40% 가벼운 합금 개발 중

중앙선데이 2010.05.23 02:54 167호 28면 지면보기
알루미늄 차체 제작엔 높은 기술력이 요구된다.
한국자동차산업연구소가 2008년 내놓은 보고서에 따르면 도요타는 2007년부터 소재·부품업체와 함께 ‘차체 경량화 프로젝트(MI)’를 시작했다. 닛산은 2015년까지 전 차종의 무게를 2005년 대비 15% 줄이고, 연비는 10% 높이기 위한 계획을 추진 중이다. 혼다는 신일본제철 등과 함께 현재 쓰는 알루미늄보다 40% 더 가벼운 합금을 개발하고 있다.

자동차 경량화 어디까지 왔나

메르세데스-벤츠는 신차를 개발할 때 고장력 강판과 알루미늄 합금, 새 용접 방식으로 무게를 이전 모델보다 최소 5% 이상 줄이기로 했다. BMW는 알루미늄과 강판을 접합한 하이브리드 차체 기술을 가다듬고 있다. 보슈·덴소·히타치 등의 부품 업체도 경량화에 사활을 걸었다. 자동차 업계와 밀접한 관련을 맺고 있는 철강 업계 역시 신소재 개발에 바쁘다.

유럽에서는 2005년부터 ‘수퍼라이트카(SuperLIGHT-CAR) 프로젝트’가 진행 중이다. 유럽 의회의 후원 아래 폴크스바겐·피아트·오펠·르노·볼보·포르셰·다임러 등 유럽 9개국 38개 업체가 손을 맞잡은 공동 연구 컨소시엄이다. 예산만 1900만 유로에 달한다. 최신 경량기술을 2012년까지 대량 생산 자동차에 접목해 무게와 비용을 최소한으로 줄이는 게 목표다.

전통적 소재인 강철에도 해법은 존재한다. 단단하면서 가벼운 고장력 강판이 그 주인공이다. 혼다의 신형 어코드는 보디의 고장력 강판 비율을 이전의 13%에서 43%까지 늘려 다이어트에 성공했다. 메르세데스-벤츠 CLS는 980MPa급, 닛산 라페스타는 1000MPa급 고장력 강판을 쓴다. 여기서 1000MPa급은 ㎟당 100㎏의 하중을 견디는 강판이라는 의미다.

오늘날엔 엄청난 힘을 견뎌 내야 하는 부품에서도 플라스틱의 활약이 두드러진다. 혼다 레전드는 엔진의 힘을 뒷바퀴에 전하는 프로펠러 샤프트를 탄소 강화 플라스틱으로 만들었다. 닛산 GT-R 또한 마찬가지다. BMW M3는 탄소섬유 강화 플라스틱으로 지붕을 씌웠다. 무게중심을 낮추기 위해서다. 그 밖에 스포츠카의 보닛이나 스포일러에도 널리 쓰인다.

포르셰 파나메라는 최신 경량 소재의 이상적인 조합을 보여 주는 사례다. 가령 도어의 골격은 레이저로 가공한 단조 알루미늄으로 짰다. 그리고 겉엔 알루미늄 패널을 씌웠다. 도어의 유리창 프레임은 알루미늄보다 30% 더 가벼운 단조 마그네슘으로 만들었다. 차체의 75%를 차지하는 스틸은 일반 제품과 2배, 8배 더 단단한 제품을 부위별로 섞어 섰다.

무게를 줄이기 위한 노력은 엔진에서도 치열하다. 대세는 알루미늄 합금이다. 초기엔 강성과 내구성 확보가 어려워 실린더 헤드에만 썼다. 그러나 이제 블록은 물론 커넥팅 로드까지 알루미늄 합금으로 만든다. 일반 주철보다 내구성이 뛰어난 강화흑연강(CGI)으로 만든 엔진도 등장했다. 현대 베라크루즈와 기아 모하비의 S 엔진이 좋은 예다.

엔진 소재를 가볍게 만들 뿐 아니라 부품의 개수 자체를 줄이는 노력도 꾸준하다. 이른바 모듈화다. 포르셰 911은 신형으로 거듭나면서 엔진의 부품 개수를 줄였다. 그 결과 엔진의 강성을 22% 높이면서 무게는 5㎏ 이상 덜어 낼 수 있었다. 엔진뿐 아니라 전선이 실타래처럼 엉킨 전장 관련 부품 또한 모듈화를 통해 작고 간단하게 탈바꿈시키는 중이다.

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