미국 완성차 업체, 차량 경량화에 초점

- 고유가·연비기준 강화로 차량 경량화에 주목 –

- 경량소재 사용이 차량 경량화 주 도구로 사용 -

보고일자 : 2007.7.31.

김호준 디트로이트무역관

detroit@kotradtt.org

□ 시장 동향

 ○ 고유가, 지속적으로 강화되고 있는 CAFE기준 등으로 인해 차량 연비향상이 자동차 산업의 새로운 화두로 급격히 떠오르고 있으며, 자동차 업체들은 이로 인해 차량 무게 감소에 엔지니어링 초점을 맞추기 시작

 ○ 무게 감소는 자동차 산업의 초기부터 이어온 문제였으나, 차량의 기능이 계속 추가되면서 차량 무게는 지속적으로 증가해 왔으며, EPA(Environmental Protection Agency)의 자료에 따르면 지난 해 미국 내에서 판매된 차량의 평균 무게는 1879kg으로, 10년 전보다는 219kg, 20년 전보다는 거의 500kg이 늘어난 바 있음. 그러나 크게 증가한 엔진 출력 덕분에 무게 증가보다 차량 성능 향상이 더 주목을 받아왔음.

□ 엔지니어링 동향

 ○ 업체별 동향

  - 마츠다는 최근 Mazda2를 개발하면서 동급 내 후속 모델이 이전 모델보다 무게가 많이 나간다는 통념을 깨고 Mazda2의 차량 중량을 크게 줄인 바 있음.

  - 닛산은 새로운 무게 감소 계산법을 구매 전략에 포함시켰으며, 세부 부품까지 무게 목표를 설정한 바 있음.

  - PSA Peugeot Citroen 역시 플라스틱 펜더를 이용한 디자인 등 다양한 기술을 이용해 향후 차량 모델들의 무게 감소계획을 계획하고 있다고 발표

  - 파워트레인분야 역시 무게 감소 대상에서 예외는 아니며, 2007 Acura MDX에 장착되는 혼다의 3.7L V6엔진은 기존의 3.5L V6 엔진보다 7.8kg 무게가 줄어든 바 있음. 이 엔진의 알루미늄 실린더 라이너를 공급한 Peak North America의 Jon Hinton 사장은 ‘혼다의 목표는 무게 감소 없는 파워 향상’이라고 전하면서, 알루미늄 라이너의 사용으로 기존의 강철 라이너보다 4.1kg의 무게 감소 달성에 성공

  - 그러나 포드의 2008년형 Focus는 장비 장착이 더 늘어났음에도 불구하고 2007년 모델보다 27kg의 무게 감소에 성공한 반면, 2007년형 Edge는 동급의 닛산 Murano보다 136kg, 한 등급 위의 포드 Taurus X(Freestyle 후속 모델) 보다도 77kg이나 무게가 더 나가 무게 감소에 실패

 ○ 많은 완성차 업체들이 생산 차량에 글로벌 플랫폼을 적용하면서 동일 플랫폼을 사용하는 차량들의 전반적인 무게 감소를 달성할 수 있게 된 반면, 국가별로 상이한 안전기준(철판 두께 등) 등으로 인해 오히려 불필요하게 무게가 증가하는 경우도 발생

  - 일률적인 무게 감소 비결을 보유한 완성차 업체는 존재할 수 없다는 것이 베테랑 엔지니어들의 일반적인 견해이며, ASC의 부회장인 Chris Theodore는 ‘이전 모델보다 더 큰 차체와 더 많은 안전·편의 사양을 원하는 소비자들의 요구를 만족시키면서 엔진 효율과 가벼운 차체 사이에 균형을 잡는 것은 매우 어려운 일’이라고 전하고 있음.

 ○ 완성차 업체들은 파워트레인 기술에 대한 투자와 연비 증가를 위한 무게감소 기술개발에 대한 투자 사이에서 항상 갈등해 왔으며, 지금까지는 철제 시트, 캐스팅 등을 알루미늄으로 교체함으로써 이러한 갈등이 해결됐으나 원자재 가격이 급등하면서 소재 교체를 통한 문제 해결이 어려워지게 됨.

  - 알루미늄 가격이 2002년 이후 2배 이상 폭등하자 후지 중공업은 Subaru 차량의 외장 바디 패널을 2008년부터 알루미늄에서 아연도금 철판으로 전환하면서 철 사용으로 증가한 무게를 상쇄하기 위해 다양한 드라이브트레인 기술을 보강할 예정

  - 그러나 가격 폭등에도 불구하고 시스템 추가로 인해 무게가 증가할 수 밖에 없는 하이브리드 차량들, 특히 GM 등에서 생산하는 풀사이즈 하이브리드 트럭 등에는 무게 감소를 위해 여전히 알루미늄이 사용되고 있음.

  - T900 하이브리드 프로그램의 수석 엔지니어인 Mark Cieslak는 ‘무게는 연비와 직결되는데, 하이브리드는 태생적으로 일반 차량보다 무게가 무겁기 때문에 가격이 비싸다 하더라도 무게를 줄여주는 알루미늄 부품을 사용할 수밖에 없다’고 전하고 있음.

 ○ 드라이브트레인이 전자화되면서 완성차 업체들은 전선 무게를 감소시킬 방법을 찾는데도 주력하고 있으며, 관련 부품회사들에서는 소재 변경, 두께 감소 등을 통해 전선무게 감소방법을 모색하고 있음.

 ○ 유가가 높지 않을 때는 무게 감소를 위한 각종 기술들이 그 효과보다는 비용측면에 더 초점이 맞춰졌으나, 갤런당 유가가 3달러를 넘어서고 정부의 연비 관련 규제가 강화되면서 시장의 관심은 대체 소재로 이동하고 있음.

  - 그러나 여전히 강철이 차량 바디 패널과 구조의 주요 소재로 이용되고 있으며, 기존의 강철보다 더 가볍고 튼튼한 성질의 HSS(High-Strength Steel, 고강도강)의 사용이 증가하고 있음.

바디 구조 소재 비중 변화 전망

자료원 : Automotive Engineering

□ 향후 전망

 ○ 완성차 업체들이 가격 절감을 위해 경쟁하고 있는 상황이라 강철(steel)보다 약 5배가량 비싼 알루미늄을 차량 전 분야에 확대하기는 쉽지 않을 것으로 예상. 다만, 지속적으로 강화되고 있는 차량 연비 기준을 맞추기 위해 알루미늄 소재 사용은 지속적으로 확대될 것으로 전망

 ○ 디젤 엔진의 경우 높은 연소 압력을 견디기 위해 엔진 블록이 대부분 철제로 제작되는데, 유럽의 경우 이미 약 절반가량의 신차가 디젤 차량이며, 북미 시장에서도 고유가 등의 영향으로 디젤 차량의 인기가 높아지고 있는 상황. 따라서 디젤 차량의 시장 점유율이 높아지면 알루미늄 엔진블록 확장세 역시 주춤할 가능성이 있음.

○ 한국 업체들은 완성차 업체들의 소재 사용 변화(예를 들어, 바디구조 소재 변화 등)를 주의 깊게 관찰하고, 해당 소재를 구할 수 있는 다양한 루트를 사전에 조사해둘 필요가 있음.

자료원 : Automotive Engineering, Wards AutoWorld 등