독일 차량 경량화 사업 동향

- 1300억 달러 규모 신시장 -

- 위협받는 철강계, 유관 기관과 공동 R &D 추진 필요 -

- 다양한 경량소재 융합 및 가공기술 개발, 활용해야 –

 

 

 

□ 차량 경량화 시장 동향

 

 ○ 지난 수년간 소비자들의 편의 및 안전에 대한 요구가 증가하면서 차량의 안전과 기능성이 중시됐고 그에 따라 차량 부품 수가 더욱 늘어나면서 차체의 무게가 계속해서 증가함. 1974년형 폴크스바겐사 Golf 모델이 750㎏이었던 것에 비해 가장 최신 모델의 무게는 1.2톤에 달함.

 

 ○ 2011년도 발표된 세계 각국 정부의 배기가스 규제 강화에 대한 대응과 동시에 자동차 연비향상을 위해 자동차 제조산업에서 차체의 무게가 중요한 테마로 자리 잡음.

 

 ○ 차량 경량화는 차대, 차내설비, 동력장치 등 차량 전체 분야에 걸쳐 있으므로 전체를 경량화하는 것도 중요하지만 차체는 차 전체 무게의 35~40%를 차지하기 때문에 차체 부분의 무게를 줄이는 것에 집중함.

 

차량 무게 차지 비율

주: 엔진 15%, 옵션 20%, 차대 25%, 차체 40%

자료원: 폴크스바겐사

 

1975년과 2005년 차량 구성 소재 비교

철·쇠	플라스틱	알루미늄	비철금속	기타

자료원: 폴크스바겐사, VDA(독일 자동차산업협회)

 

 ○ 차량 경량화 연구 프로젝트(Super Light Car Project)

  - 차량 경량화 연구 프로젝트 ‘Super Light Car’ 는 유럽연합 집행위원회(European Commission)가 주관한 공동 R &D 프로젝트로 유럽 내 9개 국가 38개의 선도기관이 함께 차량 경량화 연구에 집중함.

 

 ○ 북미 자동차 소재에서 경량물질인 알루미늄이 차지하는 비중은 1975년 2%(대당 40㎏)에서, 2012년에는 8%(대당 156㎏)까지 증가함. 엔진 관련 부품 소재는 80% 이상이고 타이어 휠의 55%도 알루미늄으로 대체됨. 또한 주조 공정이 가능한 파워트레인과 섀시에 우선 적용되고 있음.

 

□ 차량 경량화 중요성

 

 ○ 차량의 중량은 엔진, 기어 등 차량 구동 장치 다음으로 CO₂배출량에 영향을 끼치는 중요한 요소임.

 

 ○ 유럽 내 차량 CO₂배출량이 증가하면서 차량 경량화의 중요성이 부각됨. 또한 유럽 외 다른 시장에서도 CO₂감소 노력을 보이며 이러한 추세가 나타남.

 

승용차 CO₂배출 한계치

자료원: ICCT-The International Council on Clean Transportation

 

□ 차량 경량화 효과

 

 ○ 시중의 BMW i3 모델이 보여주는 것처럼 차체에 경량 소재를 사용함으로써 디자인, 구성 또한 더욱 자유로워짐.

 

 ○ 전기 및 하이브리드 자동차도 경량화를 추진함으로써 초과중량이 상쇄되고 도달거리가 높아질 수 있음. 차량중량을 1톤 경감함에 따라 전기운전의 연간 절감 전력비는 최근 실적기준으로 약 150만 원임(주행거리 300㎞/일, 전력단가 170원/㎾h의 경우).

 

 ○ 소형차 또한 운전자 보조지원 시스템(advanced driver assistance systems)과 차량 내 편의옵션기능이 개선됨.

 

□ 미래 추진 방향

 

 ○ 성형 및 가공방법

  - 오펠(Opel)사에 따르면 열 성형 스틸(hot formed steel)과 복합 조직강(dual phase steel)을 통해 차내 중량은 감소시키고 강도는 높일 수 있음. 이에 따라 2025년까지 열 성형 스틸의 시장점유율은 45%에 달할 것으로 예상됨.

 

 ○ 가벼운 소재로 변경

  - 친환경 차량은 대용량 배터리, 고압 연료통 등과 같은 부품들이 추가되면서 무게가 증가할 수밖에 없기 때문에 비용 상승이라는 단점을 해소시키기 위해 극단적인 소재 대체를 통한 경량화를 시도해야 함.

  - 고장력강판은 적용 부위가 제한되고 철이라는 소재 특성으로 경량화 수준에 한계가 있어 차체 적용할 수 있는 최대치가 10~20% 수준임. 이 때문에 알루미늄과 마그네슘, 플라스틱 소재 등 다양한 종류의 물질을 섞어 사용하는 것이 차체 중량과 생산 비용 모두를 절약하는 방법임.

 

자료원: AUDI, Oica President

 

 ○ 실제로 VW Golf7는 다양한 종류의 열 성형 스틸을 활용, AUDI A6는 스틸+알루미늄, BMW i3는 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastic)+알루미늄을 이용한 모델임.

 

□ 시사점

 

 ○ 미국은 2025년까지 현재보다 50% 이상 개선된 리터당 23.2㎞의 연비를 요구하고 있고 유럽에서는 2025년 33.1㎞의 연비를 달성해야 함. 이와 같은 연비 규제 강화 흐름으로 2025년에는 전 세계적으로 연비개선을 위한 차량 경량화시장이 대략 1300억 달러까지 증가할 것으로 전망됨.

 

 ○ 중국 내 차량 경량화시장이 유럽 시장을 따라 잡아, 중국과 유럽시장의 제품 총생산이 전체 시장의 절반을 넘을 것으로 예상됨. 한국 또한 경량화에 필요한 부품의 가공 및 성형기술 개발을 통해 경쟁력을 강화시킬 필요가 있음.

 

 ○ 폴크스바겐사의 경우 다양한 경량소재의 대량생산 기술 개발을 위해 철강계, 비철금속 업체, 화학, 성형가공업체들이 공동으로 참여하는 프로젝트를 주도해 경제성이 높은 경량차체를 개발함. 이처럼 대체재의 위협을 받는 우리나라의 철강업계도 경량소재 R &D 투자 확대와 더불어 부품·완성차 업계와의 보다 적극적인 기술 협력, 종합적인 생산망 구축이 요구됨.

 

 ○ 탄소섬유, 알루미늄, 마그네슘 등 경량소재를 종합적으로 활용, 특히, 국내 마그네슘의 가격경쟁력을 확보해 수요 기업과 소재 업체 간 중장기적인 로드맵을 공유하는 등 전략적인 협력관계의 구축이 필요함.

 

 ○ 우리 업계로서는 독일의 히든챔피언 등 발달된 관련 기술업체들과의 협업 등을 통한 공동 연구개발을 추진해 기술수준을 대폭 향상할 수 있는 전략이 필요할 것으로 평가됨.

 

 

자료원: Berylls Strategy Adivisors, Thyssen-Krupp, World Auto Steel, MVI-Group, Volkswagen AG, VDA(Association of German Engineers), Industrieverband-Massivumformung e. V, Oica President, ‘자동차 미래에 차강판 입지가 흔들린다’ 보고 자료, KOTRA 뮌헨 무역관