완성차 업체가 화학회사와 손잡는 이유

세계적으로 자동차 배출가스 관련 규제가 갈수록 엄격해지면서, 내연기관차 (Internal Combustion Engine Vehicle, ICEV)의 대안으로 전기차 (Electric Vehicle, EV)와 같은 친환경차 보급이 가속화되고 있다. 하지만 신차 판매량에서 친환경차 비중이 아직은 높지 않은 편이다. 완성차 회사가 경량화에 집중하는 이유가 여기에 있다. 압도적인 비율로 판매되는 내연기관차를 강화된 규제에 맞추기 위해서는 경량화가 필수이기 때문이다.

자동차 경량화 소재로 가장 먼저 떠오르는 소재 중 하나가 바로 알루미늄 합금이다. 알루미늄 합금은 동등한 강성을 지닌 강철에 비해 30% 가량 가벼워 자동차 차체(섀시)부터 엔진 부품, 서스펜션 링크 등에 적용되고 있다. 그러나 아직은 제작 단가가 높아 일부 세그먼트, 일부 부품에만 부분적으로 사용되고 있다.

슈퍼카와 같은 고가 자동차에 한정적으로 적용되는 탄소섬유강화플라스틱 (Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)도 경량화 소재로 유명하지만 강철 부품대비 5배 높은 가격으로 인해 적용이 쉽지 않다. 이에 합리적인 비용으로 자동차 전반에 걸쳐 다양한 부품에 적용 가능한 비용효율적인 소재에 대한 수요가 늘면서 엔지니어링 플라스틱 (Engineering Plastics, EP)이 주목받고 있다.  

엔지니어링 플라스틱의 일종인 유리섬유강화 플라스틱 (Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP)은 합리적인 비용으로 뛰어난 경량화 효과를 발휘하는 소재다. 플라스틱의 원재료인 플라스틱 매트릭스에 유리섬유를 더해 강성을 높여 강철과 동일한 강성을 낼 때 무게는 약 65% 수준에 불과하다. 여기에 성질이 다른 두 소재를 결합하는 하이브리드 기술까지 적용하면 활용 영역은 더 넓어진다. 

    

랑세스 (LANXESS) 고유의 플라스틱-금속 하이브리드 기술은 금속 대비 50% 가벼운 무게로 동일 강성을 구현할 수 있다. 또한, 제작 비용이 비슷한 수준이어서 쓰임이 확대되고 있다. 랑세스가 '1세대 하이브리드'라고 부르는 이 독보적인 특허 기술은 1990년대 아우디의 플래그십 세단인 A8의 프론트 엔드 부품에 적용된 이래, 현대차·기아를 비롯해 BMW, 아우디 등 전 세계 70여개 차종에 적용되고 있다. 이후 자동차 루프 프레임, 크로스 카 빔 등 다양한 영역으로 확대돼 양산되고 있다. 
 
'2세대 하이브리드'로 불리는 랑세스의 플라스틱-플라스틱 하이브리드 기술도 완성차 부품에 적용되는 사례가 늘고 있다. 밀도가 낮아 강철 대비 최대 50% 무게 절감이 가능하며 우수한 강도 및 강성으로 안전성 향상에도 기여하기 때문이다. 메르세데스-벤츠의 중형 SUV인 ‘GLE’의 프론트 엔드 서포트에 적용되고 있으며 안전과 밀접하게 연관돼 있는 브레이크 페달 등에도 채택되는 등 다양한 핵심 부품으로 확대되고 있다.
이외에도 스페어 타이어 보관대, 엔진 실린더 헤드 커버, 에어백 하우징, 시트 쉘, 스티어링 로드, 엔진오일 및 기어박스 오일 팬 등 다양한 자동차 부품이 엔지니어링 플라스틱으로 제작돼 금속을 대체하고 있다.

전 세계 화학 및 소재 기업은 합리적 가격의 자동차용 경량 소재 개발에 지속적으로 집중하고 있다. 경량 케이블 필름, 볼트나 리벳을 대신할 수 있는 구조 접착제, 고무 대비 30% 가량 무게를 줄일 수 있는 탄성실링재, 타이어 중량 감소를 위해 사용되는 슈퍼섬유 등 눈에 잘 띄지 않는 부분에서도 경량화가 진행되고 있다. 특히 이 같은 경량화 소재가 전기차 등의 주행거리 연장에도 기여하는 만큼, 관련 기술 경쟁은 앞으로 더욱 치열해질 전망이다.

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AEM_Automotive Electronics Magazine