자동차에도 '다이어트' 열풍

다이어트. 사람에게만 해당되는 이야기가 아니다. 최근 자동차들 사이에서 다이어트 열풍이 불고 있다. 세계 유명 완성차 브랜드들은 차량 경량화 기술 개발에 전력투구하면서 1g이라도 더 자동차의 몸무게를 줄이고자 도전하고 있다. 그 일환으로 플랫폼 변화부터 경량 소재 개발, 심지어는 접착제까지 무게를 줄여가고 있다.

자동차 다이어트의 목적은 연료소비와 깊은 연관이 있으며, 자동차 연료 소비의 약 23%는 차량의 중량과 관련이 있다

특히 전 세계는 지금 환경규제 강화 추세다. 자동차는 규제의 영향을 많이 받는데, 이러한 추세에 부응하기 위해 자동차 업계는 연비 효율성 증대에 힘을 쏟지 않을 수 없는 상황이다. 자동차의 무게를 줄이는 것은 연비 향상, 이산화탄소 배출 절감 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있는 방법이다.

차량 경량화는 연비향상 외에도 여러 가지 성능이 개선되는 장점이 있다. 예를 들어 1,500kg 승용차의 무게를 약 10% 줄일 경우, 연비는 3.8%, 가속 성능은 8% 증가한다. 제동 거리는 5% 줄어들며, 배기가스 배출량은 2.5~8.8% 감소한다. 또한 차체 내구 수명은 1.7배 더 늘어나는 효과가 있다는 분석이다.

기아자동차 3세대 K5의 차체 중량은 기존 모델 대비 20Kg 이상 가벼워지고, 무게중심이 낮은 3세대 플랫폼으로 교체하여 더 안정감 있는 주행이 가능해졌다.

경량화를 통한 연비 향상과 주행 안정성은 언뜻 공존하기 힘든 것처럼 보이는데 그렇지 않다는 지적이다. 하지만 차량의 무게가 가벼워지면 오히려 핸들 조향 능력이 좋아진다는 실험 결과가 있는 만큼, 무게와 주행 안정성은 비례하지 않는다.

기아자동차 3세대 K5가 대표적이다. 3세대 K5의 차체 중량은 기존 모델 대비 20kg 이상 가벼운 차체를 자랑한다. 단순히 소재가 가벼워졌다고 해서 경량화라고 부르지는 않는다. 가벼워진 만큼 튼튼하고 단단하게 만들어야 진정한 ‘경량화’가 된다. 핫스탬핑 기술(Hot Stamping)은 금속 소재를 고온(900~950℃) 가열 상태에서 프레스 성형을 한 후 급랭시켜 가볍고 강한 부품을 제조하는 공법인데 이 과정에서 가공 전에 비해 5배 정도 더 강도가 높아진다는 것이다.

제네시스 G70는 알루미늄을 후드와 앞뒤 서스펜션 등 차체 곳곳에 활용해 29.7Kg을 줄이면서도 미국 2020 IIHS ‘최고 안전한 차’에 선정된 바 있다.

경량화 소재는 이미 여러 가지가 활용되고 있다. 특히 BMW, 아우디, 렉서스 등에서 활용하고 있는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 기존 자동차에 주로 활용됐던 강철과 비교했을 때 약 1/2 정도 무게가 적지만 인장강도는 철에 비해 10배 정도 높은 것이 특징이다.

국내에서는 현대자동차가 경량화 소재로 탄소섬유강화플라스틱뿐만 아니라 알루미늄, 클레이 나노, 클래드 메탈 등을 활용하고 있다. 제네시스 G70는 알루미늄을 후드(-9.1㎏)와 앞 서스펜션(-6.7㎏), 뒤 서스펜션(-5.2㎏) 등 차체 곳곳에 활용해 29.7㎏을 줄였지만, 미국 2020 IIHS ‘최고 안전한 차’에 선정되는 등 안전성에서 최상위 등급을 받은 바 있다.