나날이 가벼워지는 자동차, 비밀은 '車 강판'

포스코·현대제철 등 강판 공급사들, 사활 걸고 자동차 경량화 연구·개발 매진

[머니투데이 최우영 기자] [포스코·현대제철 등 강판 공급사들, 사활 걸고 자동차 경량화 연구·개발 매진]

차 강판을 공급하는 철강업체들이 잇따라 경량화 소재 및 공법을 선보이며 보다 가볍고 강한, 고연비 차량을 만드는 솔루션을 완성차업체들에게 제공하고 있다.

포스코가 설립한 포스텍 연구진들은 올해 초 티타늄 합금을 뛰어넘는 '저비중강'을 개발했다. 자동차 무게를 15% 이상 줄인 저비중강은 티타늄보다 2배 이상 잘 늘어나면서 제조원가는 10분의 1에 불과하다. 특히 이 소재는 단단하지만 부러지기 쉬워 구조재로 활용하기 어려웠던 금속간화합물(FeAl)을 이용한 게 특징이다.

이 소재는 개발 즉시 '네이처' 본지에 발표됐다. 포스텍 연구팀은 이 소재가 자동차용 강재로 사용될 경우 차체가 경량화돼 연비가 높아지고 배기가스를 줄일 수 있다고 전했다. 연구에 참여한 김한수 포스텍 교수는 "이 소재는 기존 철강제조 설비를 활용해서 제조할 수 있다"고 설명했다.

포스코 강판 경량화는 이전부터 지속됐다. 지난해 파리모터쇼에 선보인 르노의 콘셉트카 '이오랩(EOLAB)'은 1ℓ로 100㎞를 주행하면서 1㎞당 단지 22g의 이산화탄소를 배출한다. 이오랩에 적용된 경량화 강판이 포스코 작품이다. 포스코의 고강도제품 트윕강, 마그네슘 판재 등이 들어갔다.

현대기아차 계열사 현대제철 역시 경량화 기술을 통한 차량 안전도 및 연비 향상에 매진하고 있다. 현대제철은 주로 △서로 다른 재질 및 두께의 강판을 용도에 맞춰 재단한 뒤 레이저로 용접하는 TWB공법 △강관(PIPE)을 일정한 형태의 금형에 고정한 뒤 강관 내부에 고압의 액체를 밀어 넣어 형상을 가공하는 하이드로포밍 △냉연강판을 고온 상태에서 성형 및 급냉해 소재의 강도를 높이는 핫스탬핑 등의 공법을 사용한다.

TWB(Tailor Welded Blank)는 재질과 두께가 다른 복수의 이종 강판을 목적에 맞게 재단해 레이저 용접한 프레스 가공용 소재공법이다. 차량의 앞 뒷문을 비롯해 다양한 부위에 적용되며, 소재의 내구성 향상 및 10~20% 가량의 경량화효과를 구현한다.

핫스탬핑은 강판을 가열한 뒤, 특수제작된 프레스를 이용해 성형과 동시에 급냉함으로써 종전의 일반적인 프레스 공정을 거친 제품보다 약 3배 이상 고강도의 자동차 부품을 생산하는 기술이다. 핫스탬핑 제품은 차량충돌 및 전복 등 사고발생시 탑승자의 안전과 직결되는 필러 등 차체 주요 부분에 적용된다.

하이드로포밍은 강관을 원하는 형상으로 가성형하고 금형에 고정한 뒤, 강관 내부에 초고압의 액체를 밀어넣어 금형의 형태대로 가공하는 공법이다. 하이드로포밍은 차량의 엔진 및 조향장치 등을 장착하는 엔진크래 등에 주로 사용되고 있다. 기존에 수많은 용접작업을 거쳐 제작했던 엔진크래들은 이 공법을 통해 일체형 제작이 가능해졌다. 이를 통해 약 15%의 부품중량 감소는 물론 일체형 구조로 인한 강도 및 내식성 향상효과도 가져오고 있다.

현대제철 관계자는 "하이드로포밍 공법은 경량화 효과뿐 아니라, 공정효율 및 생산원가 측면에서도 유리해 차세대 강관 제조분야의 신기술로 자리잡고 있다"고 전했다.

최우영 기자 young@

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