'더 가볍게, 더 안전하게'…현대기아차, 車경량화 '부릉부릉'

신차에 초고장력 강판 50% 이상 확대 적용  탄소섬유·알루미늄 등 신소재 개발 박차  "2014년 대비 2020년 연비 25% 향상 목표"

【서울=뉴시스】신정원 기자 = 현대·기아자동차는 최근 출시한 신형 쏘나타·제네시스·쏘렌토에 초고장력 강판을 50% 이상 적용했다. 쏘나타와 제네시스는 기존보다 2~3배 향상된 51~51.5%, 쏘렌토는 52% 정도다. 차량을 가볍게 만들어 연비효율을 높이면서도 안전성을 극대화하기 위함이다.

 글로벌 자동차 업계에선 차체 경량화 기술 개발이 한창이다. 초고장력 강판은 물론 차체 설계, 신소재 개발 등을 통해 '연비'와 '안전성'이라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡기 위해 노력하고 있다.

 ◇초고강도 강판·핫 스탬핑·엔진으로 경량화

 28일 자동차 업계에 따르면 일반적으로 차량이 10% 가벼워지면 연비는 3.2%, 가속성능은 8.5%, 핸들 조향능력은 19% 향상되는 것으로 알려졌다. 또 내구성은 1.6배 증가하고 이산화탄소 배출량은 3.2% 줄어드는 것으로 전해졌다.

 현대기아차는 차체를 가볍게 만들기 위해 철강재를 알루미늄 합금이나 수지 등 가벼운 소재로 바꾸고 모듈화를 통해 부품 수를 줄이고 있다. 최적의 설계로 중량을 낭비하지 않으려는 노력도 병행하고 있다.

 하지만 대체로 가벼운 소재는 강도가 약하다. 이 때문에 강도와 성능을 유지하면서 무게와 두께를 감소시키는 기술을 개발하는데 주력하고 있다.

 초고장력 강판의 경우 연강판에 비해 두께가 얇지만 강도는 오히려 좋아 경량화 소재로 사용되고 있다.

 2013년 11월 선보인 제네시스는 기존 강판보다 무게는 10% 가벼우면서 강도는 30% 높아진 초고장력 강판을 51.5% 사용했다. 기존 모델(13.8%) 대비 4배 가까운 수준이다. BMW 5시리즈(32%)와 벤츠 E-클래스(16.6%), 아우디 A6(25%) 보다도 높다. 이후 선보인 쏘나타(51%)와 카니발(52%), 쏘렌토(52%) 등 주요 신차들도 모두 50% 이상 적용됐다.

 경량화와 함께 최상의 충돌 안전성을 확보하기 위해 '핫 스탬핑(Hot Stamping) 공법'도 적용했다. 핫 스탬핑 공법은 900℃ 이상의 고온으로 가열한 소재를 프레스 성형과 동시에 급속 냉각시킴으로써 성형 전에 비해 강도가 3배 이상 높은 초고장력 강판을 제조하는 방법이다.

 핫 스탬핑 제품은 충돌·전복시 탑승자의 안전과 직결되는 주요 부분에 적용된다. 특히 적은 양의 소재로 높은 안전성을 유지할 수 있어 중량 감소로 인한 연비개선과 연료절감으로 인한 환경보호 등의 효과를 함께 누릴 수 있다.

 엔진도 경량화의 핵심 요소 중 하나다.

 에쿠스에는 미국 워즈오토(Ward's auto)의 '미국 10대 엔진' 3년 연속 수상에 빛나는 '가솔린 V8 타우엔진'이 탑재돼 있다. 이 엔진은 알루미늄 블록(HPDC)으로 차량 무게를 줄여 고배기량에도 불구하고 높은 연비 효율을 보여준다. 제네시스의 '람다엔진'도 고압 주조 알루미늄이 적용돼 경량화에 기여한다.

 ◇알루미늄·플라스틱·탄소섬유 신소재 개발

 현대기아차는 더 나아가 알루미늄과 플라스틱, 탄소섬유 등 다양한 경량화 소재를 확대 적용하고 있으며 새로운 신소재 개발에도 나서고 있다. 특히 최근 각광받는 '탄소섬유 강화 플라스틱' 적용을 확대하고 있다.

 탄소섬유는 강철에 비해 무게의 4분의 1 수준으로 가볍지만 강도는 10배 이상 강한 소재다. 기아차는 지난해 8월 출시한 신형 쏘렌토의 와이드 파노라마 선루프에 세계 최초로 이 소재를 적용했다. 이를 통해 강철 재질의 기존 선루프 프레임 13.74㎏에서 8㎏나 무게를 줄였다.

 지난해 3월 제네바모터쇼에서 공개한 콘셉트카 '인트라도(Intrado)'에도 탄소섬유가 대거 적용됐다. 롯데케미칼과 효성이 공동 개발한 탄소섬유 강화 플라스틱을 카프레임, 후드, 사이드 패널 등에 적용해 강성은 유지하면서 무게는 60% 감소시켰다.

 이에 앞서 2007년에는 GE 플라스틱과 공동 개발한 첨단 신소재 등을 이용해 무게를 60㎏ 이상 경량화한 준중형 스포츠유틸리티차량(SUV) 콘셉트카 '카르막'(HED-4)를 선보인 바 있다.

 ◇"2020년 연비 25% 향상"

 현대기아차의 차체 경량화 노력은 현재 진행형이다. 지난해 11월 '2020 연비향상 로드맵'을 발표했는데 2020년까지 전체 평균 연비를 2014년 대비 25% 향상하는 것을 목표로 하고 있다.

 이를 위해 우선 초고장력 강판 비율을 올 해 33~52%에서 2018년 48~62%로 대폭 끌어올릴 예정이다. 또 고강도 알루미늄 휠과 발포플라스틱 도어내장재 등 경량 소재도 크게 확대 적용할 방침이다.  

 초고장력 강판과 경량 소재 확대 적용을 통해 주요 차종 중량을 평균 5% 이상 낮춰 연비 경쟁력을 더욱 향상시킨다는 계획이다.

 현대기아차 관계자는 "계획을 실현하기 위해 그룹 내 철강 계열사와 차체 경량화를 공동 목표로 설정했다"며 "더욱 효율적인 경량화 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다"고 강조했다.

 [email protected]