✅자동차 경량화: 전기차 성장에 동행할 수밖에

[작성] 👔도PB의 생존투자

1. 전기차는 내연기관차량에 비해 부품수가 2/3 수준으로 적지만 중량은 훨씬 무거움

2. 제네시스 G80 공차 중량은 1785kg이지만 전동화된 G80은 2265kg임(480kg차이)

3. 이러한 무게 차이가 단순히 전기 배터리 탑재가 주된 이유라고 생각할 수 있으나 점점 늘어나는 편의기능과 안전장비, 사륜구동 시스템 증가 등 복합적인 원인임.

4. 20년 전 자동차 시트 평균 무게는 40kg에 불과했으나, 현재는 전동모터 열선 및 통풍 시스템 마사지 기능 등이 포함되어 100kg에 육박(by BMW 책임자 크리스토프)

5. 일반적으로 1500kg의 승용차 무게를 10% 경량화할 경우, 연비는 4-6% 개선되고 이에 따라 가속 성능도 8% 향상됨(by 한국 자동차 연구원)

6. 결국 전기차든 내연기관차든 완성차 입장에서 부품의 경량화는 반드시 이뤄져야 함.

7. 차량 경량화를 위한 기술로는 1)부품의 설계 최적화를 통한 소형화, 2)저비중의 경량소재를 사용한 부품 중량 저감 기술이 대표적임.

8. 1)설계 측면에서, 테슬라는 모델Y에 기가프레스라는 초대형 다이캐스팅 설비를 이용하여 기존 70여개로 구성된 후방 언더바디 부품을 하나의 부품으로 제작해 경량화에 성공했음(여러 부품들을 접합하는데 필요한 공정과 시간도 단축하였고 비용도 절감했음)

9. 2)소재 측면에서 자동차 소재는 철강(6-70%), 비철계 금속(12%), 고분자(15%) 등으로 사용되고 있는데, 철은 비중(7.8)이 높아 상대적으로 무겁기에 이를 대체하기 위해 알루미늄, 마그네슘, 고분자 복합소재 등을 활용한 기술개발 진행중임.

10. 알루미늄은 비중(2.7)이 철강 대비 1/3 정도로 낮아 기존 철강 소재 대비 3-40% 경량화 효과를 얻을 수 있으며 재활용성이 우수함.

11. 하우징, 브라켓 등 형상부품과 용접가능한 주조재 개발로 프레임류, 멤버류 등 구조부품으로 주조재 활용이 증가하고 있음(단, 철강대비 3배 이상 고가이므로 지속적인 기술개발이 필요한 상황)

12. 더불어 알루미늄 압출재와 압연재등 고강도 가공용 소재를 이용한 부품 적용도 증가하고 있음.

13. 마그네슘은 비중(1.8)로 최소 밀도를 가짐과 동시에 우수한 강성, 비강도 및 비탄성 계수를 갖추고 있으며 진동/충격 등에 대한 흡수성-기계가공성이 뛰어나 철강 대비 4-50% 경량화 가능한 소재임.

14. But 가격 상승 부담이 크고, 마그네슘 생산량의 90% 이상이 중국이기에 수급 불안정 위험이 큼.

15. 차량용 고분자 소재인 엔지니어링 플라스틱은 플라스틱 약점인 열적/기계적 특성이 향상된 것이며, 특히 150도 이상의 고온에서 견디는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 금속 대체가 가능한 저비중 소재로 우수성 인정고 있음.

16. 최근 엔지니어링 플라스틱 + 유리섬유 또는 탄소섬유 등을 복합화한 복합재료가 큰 관심을 받고 있음.

17. 탄소섬유는 탄소함량이 92% 이상이 섬유 소재로 같은 양의 철과 비교했을 때 무게는 1/4에 불과하지만, 강도는 10배 이상 강함.

18. 일본 Toray에서는 후드, 도어이너, 임팩트빔 등에 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)를 적한 차체 제작을 통해 30% 경량화에 성공.

19. 그럼에도 소재 자체의 고가, 고분자 소재의 데이터 부족 등은 해결해야 할 부분임.

20. 전기차로 갈수록 자동차 중량과 주행거리에 대한 고민은 심해질 것이기에 국내 자동차 부품사 중 경량화에 대한 연구/개발에 집중하고 있는 기업들에 대한 관심을 가져야 할 것으로 판단됨.

아래 참고자료는 경량화 이외에도 다양한 기술동향에 대해 기술되어 있으니 참고하시길 바라겠습니다.

추가로 경량화 관련 기업들 소개해주시면, 검토 후 자료에 추가해두겠습니다.

감사합니다.

*종목추천 아님 주의

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[참고] 한국주조공학회지
[작성] 👔도PB의 생존투자