[상식/정보/기술] 1g의 세계, 자동차 경량화의 효과

1g의 세계, 자동차 경량화의 효과 (2017/11/01)

• 링크 : http://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=10314811&memberNo=963&mainMenu=CARGAME
• 롤스로이스 뉴 팬텀, 토요타 뉴 캠리 출시
  • 경량화를 통한 차체 강성 증대, 연비 향상 실현
    • 롤스로이스 - 럭셔리 아키텍쳐
      • 100% 알루미늄 스페이스 프레임 구조
      • 기존 모델보다 가벼움
      • 차체강성 30% 이상 향상
    • 토요타 - 뉴 글로벌 아키텍쳐 (TNGA)
      • 차체 경량화
      • 차체 강성 30% 향상
• 자동차 연료 소비 비율
  • 42% - 엔진 및 변속기의 효율
  • 23% - 차량 중량
    • 차체 중량 절감 - 가장 효과적인 설계 요소
      • 연비향상
      • 이산화탄소 절감
      • 차체 중량 : 100kg 절감 -> CO2 3.5~8.5g/km 절감
  • 19% - 공기저항
  • 13% - 회전저항
• 하지만 자동차의 무게는 갈수록 증가
  • 중형차 기준
    • 80년대 초반 1000kg 내외 공차중량
    • 최근 1500kg 이상 공차중량
  • 일부 대형차 : 2500kg 이상인 경우도 다반사
  • 이유
    • 성능, 안전성 요구
      • 부품수 증가
• 완성차 업체들이 엔진 및 변속기의 효율 개선 및 경량화를 고민할 수 밖에 없음
• 차체의 무게를 줄이면서 강성을 확보하기 위해 이용하는 방법
  • 고장력 및 초고장력 강판의 사용 비중 증대
    • 50% 이상
  • 알루미늄 합금 사용
    • 엔진 후드
    • 트렁크 리드
    • 도어
    • 서스펜션 부품 등
  • 차체 기본 골격 BIW(Body In White)
    • 고장력강 적용
    • 100% 알루미늄 BIW 적용
      • 경량화와 강성 향상
      • 적용 브랜드
        • 롤스로이스 - 럭셔리 아키텍처
        • 포드
        • 아우디
        • 메르세데스-벤츠
        • GM
        • 재규어 등
  • 아우디
    • 경량화를 극대화하기 위한 MSF (Multi-material Space Frame)
      • 복합소재 적재적소에 사용
        • 마그네슘
        • 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)등
  • 통상적인 복합소재 비중 : 자동차 중량의 10% 내외
    • 적용 비중이 더욱 늘어날 것
      • 경량화 추세
      • 기술의 발달
    • 특히 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 적용이 확대되는 추세
      • 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 특징
        • 철보다 50% 가벼움, 인장강도 10배 높음
        • 알루미늄보다 30% 가벼움
      • 과거 용도
        • 내외관 디자인의 고급감, 기능적 측면
          • 인스트루먼트 패널
          • 도어 트림
          • 디퓨저
          • 스포일러 윙 등
      • 최근 용도
        • 구조용 소재로까지 사용범위 확대
          • 엔진 후드
          • 트렁크 리드
          • 범퍼
          • 루프
          • 로어 암
          • 드라이브 샤프트
          • BIW의 탑승자 구조물(Passenger Cell) 등
        • BMW
          • 신형 7시리즈
            • 알루미늄합금 기반의 BIW
            • 탄소섬유강화플라스틱 적용
              • A필러
              • B필러
              • 루프랙
              • 사이드 언더패널
          • i3, i8
            • 탑승자 구조물 - 100% 탄소섬유강화플라스틱
        • 렉서스 -LC
          • 탄소섬유강화플라스틱 루프
        • TU Dresden - InEco
          • 탑승자 구조물 - 100% 탄소섬유강화플라스틱
        • 2025년 이후 일반화 예상
• 국내 완성차업체의 복합소재 담당연구원, 복합소재 관련 세미나에서
  • "자동차용 복합소재는 열가소성과 열경화성이냐에 따라 그리고 불연속섬유나 연속섬유 보강재에 따라 기계적 성질이 완전히 달라진다"
  • "구조용 복합소재의 경우 연속섬유보강재 기반의 열경화성 소재를 적용해야 하지만 성형성이 어려운 것이 단점으로 현재 일부 자동차 메이커에서만 적용되고 있는 것이 사실이지만 향후에는 BIW에 탄소섬유강화플라스틱의 적용이 확대될 것"
    • 앞으로는 차체의 기본 골격인 BIW를 BIB(Body In Black)라고 불러야 될지도 모름