자동차 제조사들의 미래 경량화 전략

글로벌컨설팅 및 B2B 시장조사기관 <프로스트 & 설리번> 보고서에 따르면, GM, 포드 등 자동차 제조사들이 2025년까지 자동차무게를 20% 이상 줄이기 위해 혼합소재 전략을 쓸 것으로 예상했다. 이와 함께 CO₂배출량을 100g/km 이하로 줄이기 위해 전동화도 같이 진행할 것으로 내다봤다.

보고서에는, 지난 2017년 SUV와 픽업트럭 부문에서 강철과 알루미늄을 이용한 하이브리드 소재를 많이 쓴 것으로 나왔다. 특히 대형차 부문에서 포드가 자동차 경량화에 앞장설 것으로 예상했다. 2015년 F-150 및 2017년 익스페디션을 예로 들었으며 앞으로 더 많은 SUV에서 경량화 트렌드가 나타날 것으로 예상했다.

또 다양한 소재 중 알루미늄이 전기차 주요소재가 될 것으로 예측했다. 특히 2020년까지 BMW와 재규어 라인업 일부를 포함한 고급 전기차 주요소재로 알루미늄이 각광받을 것으로 전망했다. 한편, 2017~2025년 보닛∙도어∙트렁크 등 보디 클로저(body closures)와 스트럭처(structures) 경량화를 위해 일반차량에는 고강도 강철을, 대형차량 및 고급차량에는 알루미늄을 보편적으로 사용할 것으로 전망했다. 알루미늄 및 고강도 강철 사용으로 자동차무게를 줄이면 엔진과 파워트레인 무게를 300kg 이상 늘리는 전기화에 대한 부담도 낮아져 엔진 다운사이징을 가능케 할 것으로 기대했다.

마그네슘은 앞으로 리프트게이트 뿐만 아니라 프론트 구조와 같은 대형 응용분야와 더 관련성이 깊어질 것으로 내다보았다. 이는 마그네슘 사용에 있어 응용분야와 사용량(차량 총중량의 1% 미만)에서 제한적이었던 이전 경향과는 확연히 달라졌기 때문이다.

CFRP(탄소섬유 강화플라스틱)는 자동차무게 40%, 비용을 50%까지 줄일 수 있는 대체생산방식으로, 앞으로도 꾸준히 사용될 것으로 보인다. 특정 부품/자동차를 겨냥해 더 과감하게 자동차무게를 낮춤으로써 2018년은 자동차 소재에 큰 변화가 일어나는 한 해가 될 것이라고 설명했다.

1. 북미 자동차 경량화 트렌드

북미에서 픽업트럭 및 SUV 판매가 늘고 있는 상황에서 제조사들은 차 평균무게를 2015년 17kg, 2016년 23kg까지 줄이려고 했다. 경량화를 통한 CO₂배출량 감소도 예상했다. 2016년 255g/km에서 2025년 97g/km를 목표로 하고 있다.

2. 유럽 자동차 경량화 트렌드

유럽은 SUV 판매량(25%)이 느는 동시에, 2005년 1340kg에서 2016년 1388kg로 지난 10년간 자동차 평균무게도 올라갔다. 유럽의 평균 자동차무게가 북미보다 500kg 이상 낮지만, 2021년까지 CO₂ 배출목표를 달성해야 하기 때문에 자동차 경량화 필요성은 더욱 커졌다. CO₂ 배출량을 23.1g/km로 줄이려면 제조사들은 자동차무게를 매해 45kg 이상씩, 5년간 230kg 이상 떨어뜨려야 한다. 2021년에는 전기화와 경량화를 통해 무게를 20% 줄여 95g/km의 CO2 배출목표를 달성할 것으로 기대하고 있다.

3. 자동차 제조사들의 자동차 경량화 전략

- 포드
∙ CO₂ 배출 감소와 중차량 연비개선을 위해 알루미늄을 광범위하게 사용
∙ 2015년 4월 다우케미칼(Dow Chemical Co.) 산하 계열사 다우악사(DowAksa)와의 대량생산 계약에 따라 미래 차량에 복합소재 사용할 전망.

- GM
∙ 알루미늄, 마그네슘과 같은 신소재에 필요한 재정비 투자를 줄일 수 있는 혼합소재 전략에 중점
∙ 픽업트럭 알루미늄 사용, 무게 약 300kg까지 줄일 것으로 기대

- BMW
∙ 복합소재에 우선순위를 둔 BMW는 SGL과의 협력을 통해 CFRP 대량생산
∙ e드라이브로 핵심 중량 감소 전략으로 CO2 배출량이 100g/km 미만인 자동차개발 계획

- 다임러
∙ CFRP와 알루미늄은 다임러 전체 제품 포트폴리오에 광범위하게 사용되고 있으며, 미래자동차 모델들에 대한 유사한 자동차 경량화 전략 발판 마련
∙ 독일 및 캐나다 연구기관들과의 파트너십으로 CFRP 제조와 관련한 비용절감 지원

- 폭스바겐그룹
∙ 금속과 플라스틱, 섬유를 혼합한 하이브리드 소재와 관련한 미래전략으로 최적의 솔루션 개발
∙ 전기화를 최우선으로, 탄소섬유를 미래자동차 플랫폼에서 광범위하게 사용할 계획

프로스트 앤 설리번

자동차 산업부 연구팀