`더 가볍게, 더 깨끗하게, 더 편리하게`. 차세대 자동차용 소재의 특성은 경량, 친환경, 기능성 3가지로 요약된다.
23일 재료연구소에 열린 `소재+α 융합 전문가 초청 세미나`에서 강혁 현대자동차 책임연구원은 “자동차는 소재, 에너지, 정보, 메카트로닉스, 환경 등 다양한 기술의 접목 아래 발전하고 있다”며 “소재기술은 다른 여러 요소의 기반 기술로 미래 자동차산업 발전에 가장 중요한 역할을 담당하고 있다”고 설명했다.
실제로 자동차용 경량소재 개발과 적용은 고유가 시대 연료 절감과 직결된다. 이는 배기가스 감축 효과로 이어진다. 배터리 같은 친환경 동력원과 함께 경량소재를 적용한 차체 경량화가 주목받는 이유다.
이미 자동차가 대중화된 선진국 대부분은 앞다퉈 배기가스 배출 규제를 크게 강화하고 있다.
유럽은 2007년 기준 158g/㎞(1㎞ 당 159g)의 이산화탄소 배출량을 2015년에는 21% 낮춘 125g/㎞으로 강제했다. 2020년에는 95g/㎞까지 낮출 것으로 전망된다. 우리나라는 2009년 기준 평균 9.6~12.4㎞/l의 차량 연비를 2015년까지 17㎞/l로 높이기로 했다.
대표적인 차량용 경량소재는 알루미늄과 마그네슘, 탄소섬유(카본FRP) 등이다. 마그네슘의 경우 수년 내 자동차 1대당 11kg 이상(차체 무게의 7%)이 사용되고, 전기차 대중화에 따라 50㎏ 이상 소요될 것이라는 전망도 나온다.
우리나라는 재료연구소를 중심으로 고강도, 고성형성에 경제성을 확보한 경량소재를 속속 개발해내고 있다. 글로벌 환경 규제가 확산되면서 경량소재는 자동차는 물론이고 항공기, 선박 등 에너지를 사용하는 모든 기기에 확산·적용되는 추세다.
일례로 항공기 동체 및 날개 부위에 탄소섬유 복합소재를 적용해 동급 항공기 대비 연료 소모와 이산화탄소 배출량을 20% 가량 낮춘 사례도 있다.
강 연구원은 “현대차 제네시스에 사용한 총 알루미늄 량은 120㎏에 달한다. 더 늘릴 수 있지만 아직까지 코스트상 해결할 점이 남아 있다”며 “현대자동차는 차세대 자동차용 소재로 고탄성 알루미늄 신합금, 탄소나노섬유 특성을 활용한 나노복합재, 소재 내부조직의 구조제어를 통한 다공체 금속 등을 연구 중에 있다”고 말했다.
자동차용 친환경소재로는 바이오디젤, 바이오플라스틱 등이 주목받고 있다. 특징은 차량 연료 및 부품소재로서 사용 및 폐기 과정에서 환경오염 문제가 나오지 않는다는 점이다.
자동차용 기능성소재는 차량의 IT화, 즉 전장화로 급부상하고 있는 소재다. 현재 15% 수준인 자동차 부품 전장화는 오는 2015년에는 40% 이상 될 전망이다. 이에 따라 차량용 반도체, 센서, 항온·항습 등에 적용할 수 있는 기능성소재 개발이 활발하다.
글로벌 환경 규제, 자동차 기술개발 트렌드 상에서 전기차, 하이브리드차, 연료전지차 등 차세대 차량의 목표는 결국 친환경자동차로 귀결된다. 친환경자동차의 핵심 경쟁력은 모터, 배터리, 파워모듈용 소재 기술에 달렸다.
강 연구원은 “글로벌 경제위기는 고품질과 개성을 중시하던 자동차 구매 행태를 합리적·현실적으로 변화시켰다”며 “자동차 관련 기술도 고출력 중심에서 연료 소모와 배기가스를 줄이는 모터와 배터리 기술 개발로 이동하고 있다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
