자동차, 경량화 소재를 잡아라
자동차는 무게가 10%만 줄어도 평균 연비가 3.8% 향상된다. 현재 정부가 추진하는 메가프로젝트(대형 융합과제)의 차량 경량화 소재 개발 사업들이 성공을 거두게 되면 지금보다 차량 무게는 약 30%나 줄어든다.
자동차 범퍼의 변화상을 보면 미래 자동차도 예측할 수 있다. 초기 범퍼는 차체와 같은 강철로 만들어졌다. 1900년대 초반부터 자동차 앞뒤에 쇠막대기 모양의 범퍼를 달아 충격을 흡수하는데 썼다. 지난 1978년 우레탄폼을 이용한 플라스틱 범퍼가 첫 등장했다. 최근에는 강화열가소성플라스틱(GMT)이 범퍼에 주로 쓰인다. 우레탄폼에 비해 강도는 높으면서 무게를 줄인 게 특징이다. 내년 이후에는 탄소섬유를 이용한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 범퍼에도 쓰일 것으로 예상된다.
범퍼가 플라스틱으로 바뀌었듯이 자동차 1대당 플라스틱 경량화 복합소재 사용 비율은 해마다 7%씩 늘어나고 있다. 오는 2020년이면 비철·플라스틱 계열 소재가 자동차 구조의 약 절반 가량을 차지할 것으로 예상된다.
이미 보잉사의 `B787`, 에어버스의 `A300` 같은 항공기에 적용된 소재가 자동차에 그대로 도입될 전망이다. 탄소섬유 등 화학 계열 소재가 금속을 상당부분 대체해 외관을 채우고, 엔진룸 등 고내열성·고강도가 필요한 부분에는 타이타늄을 적용할 가능성이 높다. 미국은 장거리를 운행하는 트럭 부품으로 타이타늄을 사용하는 연구 프로젝트를 가동 중이다. 특히 차체가 무겁고 장거리를 운행해야 하는 트럭은 연비가 낮고 수명이 짧기 때문이다.
정선경 자동차부품연구원 경량화융합소재연구센터장은 “연비 규제는 까다로워지는데 갈수록 각종 기능들이 추가되면서 차량 무게는 계속 무거워질 수밖에 없는 상황”이라며 “엔진보다 무거운 배터리를 사용하는 전기자동차 시대를 대비해서라도 경량화 소재에 대한 연구개발은 더 중요할 수밖에 없다”고 설명했다.
오은지기자 onz@etnews.com
