독일 완성차 기업, 차량 경량화 경쟁 본격화

- Audi, Voith와 파트너십 체결로 탄소섬유강화 플라스틱 개발·생산 착수 –

- 더 가볍고 효율적인 소재 자동차 출시로 완성차 업계 지각 변동 예상 -

 

 

 

□ 자동차 경량화 기술 개발의 배경 및 현황

 

 ○ EU 차원에서 배기가스 규정 강화

  - 오는 '14년도 자동차 배기가스 규격 Euro6 발효로, 향후 자동차 제조사는 디젤엔진의 질소 방출량을 현재의 두 배 이상 감축해야 하는 상황임.

  - 이에 따라 배기가스로 방출되는 질소의 97%가 필터를 통해 여과 가능해야 하며, 기존의 Euro5에서 적용되던 ㎞당 180㎎의 배출 가스양 대신 80㎎이 허용되게 됨.

  - 특히 질소 배출량이 많은 디젤 자동차는 주요 감축 대상으로 현재 BMW, 메르세데스, 폴크스바겐 등 독일 주요 자동차 제조사는 우선 미국시장 공략을 위한 '크린 디젤' 모델을 개발함.

  - 다이믈러의 연구개발 부문 이사 Thomas Weber는 현재 이에 대비해 6개의 디젤 모델을 개발했으며, 이를 통해 '15년 초부터 규격 기준을 준수할 수 있을 것으로 내다봄.

  - 또한 이는 차량 무게가 적게 나갈수록 유리하기 때문에 차량 감량에 대한 기술 개발도 병행될 예정임.

 

○ 경량화 소재로 주목받는 탄소섬유강화 플라스틱(CFK) 소재

  - 탄소섬유강화 플라스틱은 내구성이 매우 우수하며, 주요 경량화 소재인 알루미늄보다 무게가 3배 이상 가벼운 소재임.

  - 현재 탄소 섬유가 시장에 출시된 것은 약 40년 전으로 아직 탄소강화섬유 생산과 가공은 강철 대비 약 10배 이상 비용이 드는 상황임.

  - 현재 탄소섬유강화 플라스틱은 테니스 라켓이나 자전거, 항공기 등에 사용되며, Airbus의 슈퍼 점보기 A380과 보잉의 Dreamliner에 부분적으로 사용됨.

  - 그러나 탄소소재는 강철이나 알루미늄과는 달리 가공 후 보정작업이 가능하지 않기 때문에 조금이라도 정확하지 않으면 제조품이 쓸모없어짐. 이로 인해 보잉사는 탄소섬유강화 플라스틱 소재 신장거리 Dreamliner 모델 생산과정에서 7번이나 납기를 연기한 바 있음.

 

□ 독일 완성차 기업의 탄소섬유강화 플라스틱 개발 현황

 

 ○ 주요 기업의 탄소섬유강화 플라스틱 소재 개발 트렌드

  - BMW는 이미 수년 전부터 전기자동차 개발 프로젝트 “Project I”를 추진하는 과정에서 무게가 많이 나가는 배터리 대신, 경량화 소재를 사용해 단점을 보완하는 방안을 연구한 결과, 탄소섬유강화 플라스틱이 경량화에 가장 이상적인 소재라는 판단에 이름.

  - BMW는 이에 '09년 말 탄소섬유 전문기업 SGL Carbon과의 전략적 제휴를 결성, 이를 위해 양 기업은 1억 유로를 美 워싱턴 소재 탄소섬유 공장에 투입함. 이 공장에서 수력발전을 이용해 생산된 탄소섬유는 독일 내 BMW 공장에서 가공돼 라이프치히 자동차 생산공장에서 완성차로 출시될 예정임.

  - BMW는 향후 '13년 출시될 전기자동차 Megacity Vehicle 모델 전체 차량 내부 공간에 탄소섬유강화 플라스틱을 투입할 예정임. 이러한 생산 공장에 드는 비용은 총 5억 유로에 이를 것으로 예상됨.

 

BMW M3 탄소섬유강화 플라스틱 소재 루프 생산공정 및 이 소재를 사용한 차체 내부 공간

 

자료원 : Spiegel

 

  - 또한 최근 BMW는 향후 전기자동차 시리즈 모델명을 기존의 Megacity Vehicle에서 i로 결정함.

 

Megacity Vehicle i3

자료원 : Spiegel

 

  - 아울러 BMW는 향후 탄소섬유강화 플라스틱 자동차의 수리나 재활용을 위한 새로운 서비스 구조가 필요하다는 판단하에, 전 세계에 탄소섬유 소재 수리센터 설립계획을 추진함. 이 회사는 이미 전 세계에 8개 알루미늄센터가 있음.

  - 전기자동차 도입은 자동차 부품 및 부분품에서의 BMW 매출을 증가할 수 있는 요인으로 기대됨.

  - 또한, 다임러와 일본의 탄소섬유 제조사 도레이는 2011년 1월 다임러 차량에 대한 경량부품 생산을 위한 조인트벤처 합작회사를 설립한 바 있음.

  - 이 외에도 포르쉐는 '03년 GT 모델에 탄소섬유강화 플라스틱 소재를 사용한 바 있으며, 람보르기니 역시 탄소섬유강화 플라스틱 부품을 활용하는 중임.

 

 ○ Audi, 신차 모델 출시로 경쟁력 강화

  - 현재 독일 자동차 제조사 중, 차량 경량화 부문에서 선두적인 역할을 하는 Audi는 후발주자인 BMW의 카르본 소재 전기자동차 모델 MCV(Megacity Vehicle)에 대한 경쟁모델로 신A2 모델을 개발하기로 함.

  - Audi의 개발부문 이사 Michael Dick에 따르면, Audi는 지난 15년 전부터 시리즈 생산에 있어서 차량 경량화를 위한 노하우를 축적해 왔으며, 오늘날 이 부문 세계 선두 기업으로 자리 잡게 됐음.

  - 새로 출시될 A2는 '13년 출시될 BMW의 카르본 소재 자동차보다 무게가 덜 나가는 모델로 현재 확정되지는 않았으나, 다양한 소재를 혼합한 형태로 제조될 예정임.

  - 또한 A2 모델은 차량무게와 관련해 벤치마킹을 하게 될 예정으로, 즉 카본 소재 차량과의 경쟁뿐만 아니라 전기 및 하이브리드 차량 모델로도 개발될 예정임.

 

Audi A2 신모델

자료원 : Autobild.de

 

 ○ Audi, Voith와 손잡고 탄소섬유강화 플라스틱 소재 개발 및 자동화 기술 개발에 본격적으로 돌입

  - 유럽 최대 자동차 제조사 폴크스바겐의 자회사로 중형급 자동차 전문인 Audi는 T1 기업인 슈투트가르트 소재 Voith와 자동차 경량화 기술 개발 관련 파트너십을 체결함. Audi는 이로써 중형급 자동차 전문 제조사 중 BMW와 다임러에 이은 세 번째 경량화 관련 파트너십을 체결한 기업으로 등극함.

  - Audi에 따르면, 이는 장기적 차원에서의 특별 협력사업으로 향후 차량 모델에 투입될 탄소섬유강화 플라스틱 개발 및 자동화 생산하기 위한 전략적 제휴라고 함. 특히 그 주목적은 대량 생산을 위한 소재 개발에 있음.

  - Voith는 수년 전부터 산업용 설비에 있어 탄소강화섬유 투입을 전문으로 하며, 특히 종이 제조기계나 설비 기술에 투입되는 경량 부품을 주로 생산함.

  - 향후 탄소섬유강화플라스틱은 Audi의 RS3 모델의 머드 가드(파트너십)와 R8 Spyder 모델(트렁크 덮개)에 투입될 예정임.

□ 전망 및 시사점

 

 ○ 최근 독일 중형급 기업은 미래의 신소재로 알려진 탄소섬유강화플라스틱 개발과 생산에 대한 막대한 투자를 감행함. 이는 향후 탄소소재 자동차 부품 관련 정비나 재활용 등 자동차 관련 각종 서비스업계에도 큰 변화를 가져올 수 있을 것으로 예상됨.

 

 ○ 현재 세계 탄소강화섬유시장의 주도권은 일본의 토레이(Toray)와 Toho Tenax가 갖고 있으며, 독일의 SGL 역시 막대한 투자로 이러한 경쟁에 합류함. 그러나 탄소강화섬유의 대량 생산을 위해서는 아직 수년의 시간이 소요될 것으로 예상됨.

 

 ○ 한국에서도 탄소섬유강화플라스틱 개발에 대한 관심이 고조되는 가운데, 미래 자동차 시장의 경쟁 대열에 합류하기 위해서는 탄소섬유강화플라스틱 기술 개발을 비롯해 보강 기술, 재활용 기술 등 장기적인 차원에서의 신기술 사업에 대한 투자가 필요한 시점임.

 

 

자료원 : Handelsblatt, Automobilwoche, Spiegel, Autobild.de 및 KOTRA 프랑크푸르트 KBC 자체 정보 종합