유럽시장 진출을 위한 10대 자동차 다이어트 요법

- CO₂ 배출규정 준수하려면 차체 중량 감소 서둘러야 -

 

 

 

□ EU의 CO₂배출규정 준수하려면 자동차 차체 중량 감소 급선무

 

 o 과거 20년간 자동차부품 장비의 기술이 발달해가는 과정에서 부품장비 수와 더불어 차체 중량이 증가함에 따라 연료 소모가 커진 것이 환경문제로 대두됨. 이에 EU는 자동차의 CO₂배출규정을 마련해 유럽 자동차 업계로 하여금 CO₂배출 감소에 노력하도록 함.

  - EU 규정에 의하면 유럽자동차의 평균 CO₂배출량이 2015년에 130g, 2020년에 95g에 달해야 함.

  - EU 조사에 따르면 2011년에 유럽 자동차의 평균 CO₂ 배출량이 135.7g으로 높아 앞으로 8년 내에 95g에 달하려면 유럽 자동차 업계(유럽에서 제조 또는 판매하는 업체를 총괄하므로 우리 자동차 업계도 포함됨)는 연비 감소에 박차를 가해야 함.

 

 o 1990~2010년 사이 유럽 자동차(유럽에서 제조·판매되는 자동차)의 평균 차체 무게는 연간 15㎏씩 증가해 1톤에서 1.7톤 사이로 거의 최대 수준에 도달한 것으로 봄. 2010년 이후 감소하고는 있지만 차체 무게 100㎏을 줄여도 CO₂배출량 10g 밖에 줄일 수 없으므로 2020년에 95g 목표에 달하기 위해 유럽 자동차 업계는 자동차 무게 줄이기에 나서고 있음.

 

□ 차체 살빼기 10대 다이어트 요법

 

 1) 디자인 재검토

 

 o 디자인을 재검토해 몇 ㎏이라도 차제 무게를 줄여보자는 것임.

  - 유럽 자동차 제조업체들은 기존 모델의 크기를 재조정하거나 일부 기능을 최소화함으로써 자동차의 총중량을 줄이려는 경향임.

  - 르노는 여러 가지 방법을 동원해 Clio IV 신모델의 차체 무게를 구모델에 비해 100㎏ 줄였는데, 100㎏ 중 7㎏은 차 높이를 4㎝ 낮춤으로써 줄일 수 있었다고 함.

  - 또한 기름탱크 크기의 소형화 덕분에 기름을 가득 채웠을 때 구모델보다 8㎏이 가벼워졌다고 함. 차체 무게의 경감으로 기름탱크 크기가 작아졌어도 한 번 기름 넣고 달릴 수 있는 주행거리는 구모델과 같다고 함.

 

 2) 강철의 강도 강화

 

 o 자동차를 구성하는 금속의 70~75%가 강철인데다가 여타 금속자재에 비해 상대적으로 생산가격이 저렴하기 때문에 강철의 특성을 향상키 위한 연구활동이 활발하게 진행됨.

  - 자동차 제조기술이나 제조시설의 변동 없이 차체 중량을 최대한 줄일 수 있는 방법의 하나는 강철의 강도, 즉, 강철의 기계적 저항력을 높이는 것임. 이 분야의 R &D 덕분에 최근 강도가 높은 강철이 나와 강철 두께를 줄일 수 있게 됨으로써 문짝, 차 뚜껑, 짐칸 문과 섀시, 모터, 장비를 제외한 여타 부분에 시용되는 강철 무게만 해도 전체 무게의 10%(30~40㎏)를 감축시킬 수 있음.

 

 3) 알루미늄 사용 확대

 

 o 자동차 제조업체들은 차체 중량 감소 수단으로 강철 대신 알루미늄을 사용하는 경향이 커짐(알루미늄 사용으로 차체 중량을 약 35% 감소시킬 수 있음.).

  - 소형차보다는 중형차와 대형차에 알루미늄이 사용됨. 예를 들어 PSA Peugeot Citroën 사는 C, D, C4 Picasso, 308, C5, 508 등 중형모델의 차 뚜껑에 알루미늄을 사용함으로써 모델에 따라 4~5㎏을 줄임.

 

 4) 신자재(가벼운) 개발

 

 o 플라스틱분야에서 강철을 대체할 수 있는 신자재 연구개발 활동이 활발하고 이미 차체 부분 중 다수의 부분(현재 약 15%)이 플라스틱으로 대체됨.

  - 예를 들어 Peugeot 508과 Range Rover Evoque의 짐칸 부분은 100% 플라스틱으로 돼 강철 모델에 비해 각각 6㎏, 4.5㎏ 줄일 수 있게 됨.

  - 플라스틱은 여타 자재에 비해 쉽게 변형이 가능해 디자인 변화가 용이하기 때문에 앞으로 플라스틱 도입분야가 더 확대될 것으로 자동차 업계는 보고 있음.

  - 현재 생산되는 자재보다 더 가벼운 자재를 개발하기 위해 특히 플라스틱 부품 업계에서는 R &D에 집중함. 예를 들어 Plastic Omnium(자동차 플라스틱부품 제조업체)은 기존 플라스틱보다 더 단단하고 더 가벼운 폴리프로필렌을 개발, 범퍼에 사용하면 기존의 범퍼무게보다 1㎏을 줄일 수 있다고 함.

  - 짐칸, 흙받이의 금속판, 스페어 타이어 받침의 강철 부분이 플라스틱(polycarbonate)으로 대체된 모델이 다수 나옴.

 

Peugeot 508 짐칸 100% 플라스틱

 

 5) 유리 대체

 

 o 자동차에서 무게가 나가는 자재는 금속과 기존의 플라스틱과 함께 유리라 할 수 있음. 이들의 무게를 가볍게 만들거나 대체하는 것이 차체 중량을 효과적으로 줄일 수 있는 방법이므로 자동차 제조업체들이 이 방면에서 무게를 줄이려고 노력하는 것은 당연하다 할 수 있음.

 

 o 현재 기술로는 아직까지 모든 부분의 유리를 다른 자재로 바꾸기는 어렵지만 대체 가능한 부분은 더 가벼운 자재로 대체됨.

  - 르노자동차의 폴리머 전문가에 의하면 기존 유리로 된 부분을 모두 polymethacrylate나 polycarbonate와 같은 자재로 대체할 수 있다면 기존 유리부분 무게의 50%를 줄일 수 있을 것임.

  - Twizy(르노)의 지붕과 일부 소형모델의 윗 옆문 작은 창은 유리보다 가벼운 polymethacrylate를 사용해 유리를 사용한 모델보다 2.45㎏이 줄어듦.

 

Twizy의 polymethacrylate 지붕

 

  - 한편, 방음의 손실 없이 무게를 줄이려고 차 문의 유리 두께를 얇게 하기도 함. 이 방법으로 르노 Clio IV의 경우 500g을 줄일 수 있었다고 함.

 * 그러나 현재 이들 자재의 생산가가 유리보다 더 비싸고 또한 기술적인 문제(플라스틱은 유리와 달리 이미지가 변형됨)가 남아있어 앞 창문 같은 부분은 당분간 유리 대체가 어려울 것이나, 앞으로 이 문제의 개선이 가능할 것으로 플라스틱 업계는 보고 있음.

 

 6) 모터 크기 소형화

 

 o 모터 제조업체들도 모터의 기능을 그대로 유지하면서 크기를 줄이는 방법을 연구함. 모터의 소형화로 차체 중량이 줄어들 뿐 아니라 알루미늄과 같은 자재를 사용하게 되면 더욱 무게를 줄이는 효과를 가져오기 때문임.

  - 예를 들어 Valeo 사의 경우 실린더의 수가 감소한 데서 오는 우력(couple)의 상실을 보충키 위해 ‘overcharger’를 개발함.

 

Valeo 사가 개발한 overcharger

 

 o 현재 이 같은 ‘overchargeur’를 사용한 모터의 다운사이징이 시험 중인데, 이 방법이 도입되면 차체 중량이 20~25㎏ 감소될 수 있다고 함.

 

 7) 부품 및 부속품 통합

 

 o 부품과 부속품을 “두 개를 하나로” 식으로 통합함으로써 중량을 줄이는 방법도 모색됨. 즉, 다수의 각기 다른 부품으로 구성된 모듈을 기계 기능의 부품과 전자 기능의 부품을 통합해 하나의 부품으로 조립함으로써 차체 무게를 줄일 수 있다는 것임.

  - 예를 들어 지금까지 stop &start형 starter는 부피가 큰 전자박스와 전기기계의 2부분으로 구성됐는데, Valeo는 이 두 부분이 하나로 통합된 신세대의 stop &start를 개발해 기존 형보다 부품의 수가 줄어들고 두 부분을 연결하는 전자 케이블이 불필요해져 이 시스템을 사용할 경우 중량을 2.5~4.5㎏까지 줄일 수 있다고 함.

 

하나로 통합된 신세대의 stop &start

 

 8) 부품 일체에 있어서 중량 감축방법 모색해야

 

 o 자동차 구성 부품 수는 극소형차의 경우 약 3000개, 대형차는 거의 1만 개에 달하므로 티끌 모아 태산이라고 각 부품마다 조금씩 무게가 줄어도 차체 전체의 무게는 상당히 줄 수 있기 때문에 조그마한 부품이라도 중량 감축 노력을 게을리해서는 안 된다는 것임.

  - 예를 들어 르노의 Clio와 같은 극소형차를 구성하는 모든 부품들의 무게가 1g만 줄어도 차체 중량이 3㎏ 준다는 계산이 나오기 때문임. 차내 보관용 사용설명서의 크기를 소형화하는 제조업체들이 있는 것도 이 때문임.

  - 최근 Valeo는 물이 골고루 분산돼 windscreen을 닦는 데 효과적일 뿐 아니라 물 소비를 50%(2리터)까지 줄일 수 있는 와이퍼를 개발해 2㎏의 차체 중량 감소가 가능하다고 함.(이 최신형 와이퍼는 현재 메르세데스에만 공급되고 있으나 2012년 3월부터는 다른 제조업체에도 공급될 것으로 알려짐.)

 

절약형 windscreen wiper(Valeo)

 

 9) 차 내부 중량 감소

 

 o 예를 들어 Volkswagen Up! 모델의 좌석은 콤팩구조(11㎏)로 구모델 좌석(15㎏)보다 4㎏ 감소됨.

 

 o Faurecia(좌석 등 차 내부 제조업체)에 따르면 운전대 구조(마그네슘), 차 문 판에 자연사 주입, 보드의 얇은 표면피 등 다수 부분의 다지인, 재질 혁신을 통해 차 내부의 무게를 22㎏까지 줄일 수 있다고 함.

 

 10) 차세대의 합성소재 개발

 

 o 합성소재는 무게가 강철보다 40% 가벼우면서 알루미늄보다는 가격이 싼 장점이 있기 때문에 앞으로 강철 대신 사용하는 알루미늄을 대체할 것으로 전망됨.

 

□ 시사점

 

 o EU가 요구하는 자동차 이산화탄소 배출규정에 맞추려면 2018년, 늦어도 2020년까지는 차 무게가 현재보다 400㎏는 가벼워져야 하기 때문에 완성차 제조업체와 부품업체들은 특히 합성소재분야에서 R &D에 박차를 가하고 있음.

 

 o Plastic Omnium과 같은 부품 업체는 작년에 신소재 연구센터를 신설하고 강철과 알루미늄을 대체할 수 있는 신자재를 중점적으로 연구한 결과, 현재 일부 차체 구조를 신소재로 대체할 수 있는 방법을 시험 중이며, 2016년이나 2017년경에 실제로 자동차 제조에 사용될 것을 기대함.

 

 o 우리 완성차는 물론 부품업체들이 유럽시장에서 제품 경쟁력을 높이려면 각 부품의 기능 향상은 물론 중량을 줄일 수 있는 측면에 중점을 두고 자재와 디자인, 구조 등 다양한 방면에서 혁신적 제품 개발 노력이 불가피함.

 

 

자료원: Journalduent, EU 집행위