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[금속산업대전] ‘자동차 경량화’…“이제는 자동차도 다이어트 해야 하는 시대!”

대체재 모색부터 첨단기술 활용까지…자동차 경량화 위해 움직이는 전 산업계

미세먼지, 지구온난화 등의 다양한 환경 문제로 인해 더욱 강화된 환경 규제와 머지않은 미래에 고갈될 화석 연료의 대체재를 향한 사회의 관심까지. 이 모든 요소가 더해져 현시대의 자동차 산업에는 ‘친환경 자동차’가 등장했다.

이에 ‘경량화’가 잇달아 키워드로 떠올랐다. 친환경 자동차의 효율과 연비, 출력을 보장해주는 핵심이 바로 부품의 ‘경량화’에 있기 때문이다. 본지는 지난 19일부터 21일까지 일산 킨텍스에서 개최된 ‘금속산업대전(KOREA METAL WEEK 2019)’을 찾아, 자동차 부품 경량화에 관한 현장의 목소리를 직접 들어봤다.


[금속산업대전] ‘자동차 경량화’…“이제는 자동차도 다이어트 해야 하는 시대!” - 다아라매거진 심층기획
(주)지코(JICO) 기술연구소 김종원 대리

“‘자동차 경량화’, 피할 수 없는 트렌드”
강화되는 환경 규제 아래 차량의 출력은 약화되고, 소비자의 옵션을 향한 눈높이 상승으로 무게는 오히려 증가하고 있는 상황이다. 높은 연비와 좋은 출력, 그리고 친환경이라는 모든 요소를 잡고자 하는 기업의 부담은 날로 커져만 가고 있다. 이에 자동차 산업에서의 경량화는 더 이상 불가피한 흐름으로 자리했다.

자동차 엔진용 부품 제조업체 (주)지코(JICO) 기술연구소의 김종원 대리는 “소비자가 자동차를 선택하는 데에 있어서 가장 많은 영향을 미치는 요소는 ‘연비’”라며 “현재 친환경 차의 연비 향상을 위해 대세 중의 대세로 떠오르는 분야는 단연 ‘부품 경량화’”라고 말했다.

경량화의 중요성을 인식한 지코 사는 현재 생산하고 있는 다수의 부품 중 과거 주철이 사용됐던 부분을 알루미늄과 플라스틱으로 대체하며 경량화 움직임에 힘을 싣고 있다.

“플라스틱은 사출 공법, 알루미늄은 다이캐스팅(정밀 주조) 공법으로 제작되고 있다”라고 언급한 김 대리는 “하지만 플라스틱의 경우 주철의 내구성과 단단함을 따라가기에는 아직 다소 한계가 있어 완전한 상용화의 단계는 아니다”라며 “약간의 시행착오를 더 겪을 것을 감안해 지금도 꾸준히 보완 작업을 시행 중”이라고 말했다.

[금속산업대전] ‘자동차 경량화’…“이제는 자동차도 다이어트 해야 하는 시대!” - 다아라매거진 심층기획
대용산업 연구소 이상범 선임연구원

“경량화의 중심은 ‘알루미늄’”
전시회를 직접 돌아다니며 자동차 부품 업체들과 인터뷰를 나눠본 결과, 현재 자동차 업계가 경량화를 이루기 위해 가장 주목하고 있는 소재는 ‘알루미늄’이었다. 자동차의 연비의 75%는 차량의 질량과 직접적인 관련이 있기에, 기존 자동차에 사용됐던 철의 강점은 유지하되 무게는 훨씬 가벼운 ‘알루미늄’이 대체재로 떠오르기 시작한 것이다.

알루미늄 다이캐스팅 제조업체 대용산업 연구소의 이상범 선임연구원은 “역사가 깊은 한국의 다이캐스팅 산업이 전기자동차 등의 수요 변화에 맞춰 알루미늄에 더욱 집중하게 된 것”이라고 설명했다.

이 연구원은 “알루미늄이 주목받는 이유는 바로 ‘가성비’ 때문”이라며 “알루미늄보다 더 가볍고 더 단단한 소재가 있지만 훨씬 고가다. 철의 강점을 갖고 있으면서 무게를 줄일 수 있는 소재는 ‘알루미늄’뿐이다. 경량화에만 치중하다보면 가격 경쟁력을 놓치게 되는 것”이라고 했다.

그렇다고 경량화를 향한 노력을 모두 ‘소재’에만 집중할 필요는 없다. 알루미늄이 대체하기 힘든 부분은 ‘메탈 세이빙’ 등의 타 해결책으로 경량화를 추구하고 있다. “중량을 최소화하기 위해 고객사와의 논의를 통해 불필요한 금속 부분을 없애는 ‘부품 다이어트’를 이뤄 경량화를 추구하는 것도 또 하나의 방법”이라고 이 연구원은 제안했다.

[금속산업대전] ‘자동차 경량화’…“이제는 자동차도 다이어트 해야 하는 시대!” - 다아라매거진 심층기획
(주)씨에이테크놀러지(CAETECH) 곽호택 대표이사

4차 산업혁명 속 경량화, ‘소프트웨어’도 함께 한다
알루미늄과 플라스틱에 이어 메탈 세이빙까지. 자동차의 부품 경량화를 향한 노력은 여기에서 그치지 않는다. 부품 제조 전, 완성될 부품의 모습을 미리 구현해볼 수 있는 시뮬레이션 소프트웨어도 경량화를 통한 미래자동차 시대로의 도약을 위해 힘을 더하고 있다.

엔지니어링 컨설팅 업체인 (주)씨에이테크놀러지(CAETECH)의 곽호택 대표이사는 “환경문제로 인해 전기차 등의 이슈가 등장했다”라며 “경량화와 비용 절감을 동시에 추구하는 업계의 만족도를 높여줄 수 있는 것은 가상 환경에서 미리 부품을 만들어보고 재질을 고려해 마모와 열, 동작 상태까지 예측할 수 있는 소프트웨어”라고 말했다.

기존 제조 과정에서 프레스나 금형 등 큰 비용을 차지하는 부분에 있어서도 소프트웨어 접목을 통한 비용 절감이 가능하다. 예상 수명 예측도 가능해 장기적인 비용 절감은 물론, 메탈 세이빙과 같은 원리로 프로그램상에서 부품의 불필요한 부분을 파악해 제거하고, 가장 적합한 소재를 찾아준다.

“러시아 등 선도국에서는 한 20여 년 전부터 CAE와 같은 기술이 사용되기 시작했다”라고 언급한 곽 대표는 “한국에는 2007년경에 들어왔지만, 대중화되기 시작한 것은 작년 말 쯤”이라며 “시간과 비용 절감은 물론, 부품 설계 최적화를 통해 경량화에까지 기여하는 소프트웨어는 친환경차 수요가 늘어나면서 한국에서도 점차 증가할 것으로 기대한다”라고 말했다
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