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고유가 시대 자동차 다이어트 … 아우디는 135㎏ 줄였다

‘중앙일보 2012년 올해의 차’에 선정된 아우디 A6는 알루미늄 소재를 사용하면서 이전 모델에 비해 중량을 최대 135kg 줄였다.

A6의 차체를 분해한 모습. 연두색 부분이 알루미늄 판재다. 나머지 차체에도 알루미늄이 상당량 포함됐다.
지난해 아우디코리아가 국내에 출시한 A6 3.0 TDI 콰트로는 기존 모델에 비해 135㎏이나 ‘군살’을 뺐다. 내부 공간이나 차체의 크기는 거의 그대로지만 보이지 않는 곳에서 남자 성인 2명의 몸무게를 덜어낸 것이다. 비밀은 알루미늄 차체를 이용한 경량 보디 기술. 강철보다 가볍지만 강성이 뛰어난 알루미늄을 최대한 사용해 강철과 알루미늄의 하이브리드 차체를 완성한 것이다. 차체가 가벼워지면서 동급 엔진을 사용해도 성능과 연비 면에서 큰 효과를 볼 수 있었다. 그 결과 ‘중앙일보 2012년 올해의 차’에 선정되는 영광을 안기도 했다.


사람만 다이어트를 하는 게 아니다. 고유가 시대 연비 좋은 친환경차 개발에 주력해 온 자동차 업계 또한 ‘차 다이어트’에 심혈을 기울이고 있다. 문제는 안전성을 유지하거나 높이면서 무게를 감소시켜야 한다는 점이다. 업계에 따르면 차량 무게가 10% 가벼워지면 연비는 3.2% 좋아지고 가속성은 8.5% 상승한다. 핸들 조향능력은 19% 올라가고 내구성은 1.6배 증가하며, 이산화탄소 배출은 3.2% 줄어들게 된다. 무게를 줄이기 위해 소재 분야에서 가장 많은 연구가 이뤄지고 있다.

 그중에서도 항공기·우주선, F1 레이싱카 등에 주로 사용해 온 알루미늄이 특별한 대안으로 떠오르고 있다. 알루미늄은 지구상 가장 흔한 소재 중 하나지만 분리해 내는 추출 과정이 어려워 생산단가가 비싸고 용접이 매우 까다롭다. 이에 대한 해결책을 하나둘씩 찾아가는 중이다.

 이탈리아 페라리가 지난 15년간 알루미늄 차체 연구를 선도해 왔다. 페라리 캘리포니아와 458이탈리아에는 20가지 이상의 알루미늄 합금이 사용됐다. 도어의 안정성 확보를 위한 강화 빔 제작에는 ‘알루미늄-리튬’이 처음으로 적용됐다. 리튬 입자는 전체 소재의 무게를 최대 10% 감소시켜 주면서 강성을 높인다. 에너지 흡수가 필요한 부분에는 공기방울이 들어간 발포 알루미늄을 채택했다. 페라리의 보디 시스템 매니저인 패트리치오 모루치는 “페라리 V8 차량에 알루미늄은 최적의 소재”라며 “100% 재활용이 가능한 소재라는 점도 매력적”이라고 말했다.

 BMW 5시리즈의 경우 도어에 알루미늄을 사용하면서 기존 도어에 비해 무게를 23㎏ 줄일 수 있었다. 충돌 시 운전자 보호가 특히 필요한 부분의 경우 예전에는 강철을 여러 겹 덧댔으나 초고강도 스틸 한 겹을 사용함으로써 무게를 최대한 낮췄다.

100% 알루미늄 보디를 사용한 재규어 올뉴XJ. 아래는 XJ의 차체.

 2010년 7월 국내 출시된 재규어 ‘올뉴XJ’의 경우 100% 알루미늄 보디를 채택했다. 재규어는 업계 최초로 우주항공기술인 리벳본딩 기술을 적용해 기존 알루미늄 용접의 어려움을 해결했다. 리벳본딩은 알루미늄 보디를 조립할 때 용접 대신 로봇이 단추 같은 부품을 박아넣어 붙이는 방식이다.

 도요타는 2010년 5월 일본 고베제강과 기존 차 강판 대비 강도는 2배 강하고 무게는 가벼워진 초고강도 스틸을 개발했다. 이 강판을 적용한 7세대 캠리는 하이브리드 모델의 경우 6세대에 비해 70㎏ 줄었다. 닛산 370Z는 초고강도 스틸과 알루미늄을 적절히 사용하면서 350Z에 비해 총중량을 108㎏ 감량할 수 있었다.

페라리 캘리포니아(左), 닛산 370Z(右)

 현대차 YF쏘나타에는 고강도 플라스틱이 쓰였다. 양쪽 도어 아래에 있는 사이드실 몰딩에는 ‘클레이 나노 복합재’ 소재를 적용해 이전에 비해 무게를 20% 줄였다. 플라스틱 재질에 점토광물을 초미세 입자 크기로 분산시켜 부품 무게는 줄이면서 강도는 높인 신소재다. 기아 K5의 내장재에는 국내 처음으로 고강도 플라스틱 소재인 ‘글라스 버블’을 적용했다. 글라스 버블은 그동안 내장재에 많이 쓰인 폴리프로필렌 소재에 비해 10% 정도 가벼우면서도 내구성은 더 뛰어난 것으로 평가받는다.

 이탈리아 람보르기니는 현재 판매 중인 전 모델에 탄소섬유를 적용한 플라스틱을 사용해 경량화를 극대화했다. 2010년 파리 모터쇼에서 선보인 람보르기니 세스토 엘레멘토는 차체 대부분에 탄소 섬유가 사용되면서 1t이 안 되는 999㎏의 무게를 자랑했다. 여기에 5.2L V10 엔진이 탑재돼 570마력의 힘을 낸다. 정지 상태에서 시속 100㎞에 이르는 데 고작 2.5초. 전 세계에서 20대 한정 판매 중이다.
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국방연구원 전력발전연구부ㆍ군비통제센터를 거쳐 1994년 중앙일보에 입사한 국내 첫 군사전문기자다. 국방부를 출입한 뒤 최장수 국방부 대변인(2010~2016년)으로 활동했다. 현재는 군사안보전문기자 겸 논설위원으로 한반도 군사와 안보문제를 깊게 파헤치는 글을 쓰고 있다.

박용한 연구위원 : park.yonghan@joongang.co.kr (02-751-5516)
‘북한의 급변사태와 안정화 전략’을 주제로 북한학 박사를 받았다. 국방연구원 안보전략연구센터ㆍ군사기획연구센터와 고려대학교 아세아문제연구소 북한연구센터에서 군사ㆍ안보ㆍ북한을 연구했다. 2016년부터는 중앙일보에서 군사ㆍ안보 분야 취재를 한다.