자동차 경량화 소재, 알루미늄과 탄소섬유

- 알루미늄, 탄소섬유 도입률 꾸준히 증가 -

- 기존 철강 소재 개선 연구도 활발 -

□ 알루미늄 소재 도입으로 자동차 경량화 실현

 ○ 일반적으로 자동차 무게가 10% 감소 시, 평균적으로 5~7% 수준의 연비 절감이 가능함. 알루미늄 소재는 기존 철강(Steel) 소재보다 가벼우면서도 충분한 강도를 가지고 있어 자동차 부품 소재로 사용률이 크게 증가하는 추세

 ○ 미국 내 주요 시장조사기관 중 하나인 Ducker Worldwide 사는 2025년까지 자동차 내 알루미늄 소재 사용 비율이 현재의 2배 이상 증가할 것으로 전망했음.

자동차 1대 당 평균 알루미늄 사용률 변화

                                                                                           (단위: 파운드)

자료원: Ducker Worldwide & The Aluminum Association

 ○ 그동안 주요 브랜드 중 아우디나 재규어, 랜드로버 등의 고급 자동차 브랜드 중심으로 알루미늄 소재 사용 비율이 증가했으나, 최근 일반 자동차 제조업체의 알루미늄 사용 비율도 점차 증가하는 추세

 ○ 특히 미국 자동차 시장점유율 2위 Ford 자동차는 이 회사의 주력모델 중 하나인 F-150 픽업트럭 신형에 알루미늄 소재를 적극 도입해 차체 중량을 700파운드 이상 감소시키고 약 20%의 연비 개선 효과를 이끌어냄.

 ○ 주요 알루미늄 제조업체인 Alcoa 사에 따르면, 현재 전 세계 알루미늄 연간 사용량은 약 1150만 톤에 달하나 2025년까지 이는 2480만 톤으로 증가 예상

□ 기존 철강(Steel) 개선 소재도 주목

미국 내 평균 자동차 중량과 소재 구성 비율 변화

(단위: 파운드)

자료원: Ducker

 ○ 기존 철강 소재 역시 연구를 통해 경량화가 진행 중에 있음. 일본 닛산 자동차는 차세대 강화 철강 소재 (Advanced High Strength Steel)를 새로운 모델에 도입하는 중

 ○ 닛산자동차는 2013년 인피니티 Q50 모델부터 해당 소재를 첫 적용했으며 Nippon 철강, Kobe 철강, Sumitomo 금속 등과 협력해 개선된 철강 소재 사용 비율을 약 25% 증가시킬 계획임.

 ○ 이로써 생산되는 닛산 자동차당 평균 15%의 경량화 및 2005년 연비 평균 대비 약 35%의 연비 향상을 달성할 예정

□ 탄소섬유(Carbon Fiber), 자동차 신소재로서 각광

 ○ 탄소섬유(Carbon Fiber) 소재는 철강 대비 5배의 강도를 가지고 있음에도 무게가 1/3에 불과해 혁신적인 자동차 신소재로서 각광받고 있음.

 ○ 하지만 제조비용이 매우 높아 현 시점에서는 널리 사용되지 않으며, 자동차 업계에서는 대량 생산을 통해 생산 비용을 최대한 낮추려는 노력을 보임.

 ○ 독일의 럭셔리 자동차 브랜드 BMW는 약 1억 달러를 투자해 차세대 전기차(i 시리즈) 부품 조달용으로 사용할 예정이며 미국 워싱턴 주에 위치한 탄소섬유 제조업체 SGL Automotive 사와 합작투자를 진행 중에 있음.

 ○ 일본 도요타 자동차는 제조업체 토레이 사와 협력해 생산 단가를 낮추기 위해 노력 중임.

탄소섬유 재질의 자동차 사이드미러

자료원: composites manufacturing

□ 시사점 및 전망

 ○ 자동차 경량화는 연비 절감과 환경 개선을 위해 필수적이며, 미국 정부는 엄격한 자동차 평균 연비기준 (Cafe Standards) 강제를 통해 완성차 업체에 경량화를 적극적으로 유도하고 있음.

 ○ 포드 자동차 등 미국 주요 완성차 업체 관계자를 인터뷰한 결과, 경량화 소재 자동차 부품을 생산하는 업체를 항상 공급업체로서 우선적으로 고려(Consider)하게 된다는 답변

 ○ 알루미늄, 탄소섬유, 강화 철강 등 적극적인 경량화 소재 자동차 부품 개발을 통해 한국의 자동차 부품 업체가 미국시장 진출 시 큰 이점을 얻을 수 있을 것으로 전망됨.

자료원: Aloca, Ducker Worldwide, Automotive IQ, Composites Manufacturing, Aluminumtransportion.org, KOTRA 디트로이트 무역관 보유 자료 종합