자동차 회사의 무게감량, 다이어트의 비밀! in GM테크센터

자동차 회사들은 자동차의 무게를 줄이기 위해 끊임없이 사투를 벌이고 있습니다.

자동차 차체의 무게를 줄인다는 것은 단순히 연비효율을 높이는 것으로만 이어지는 것이 아니라, 이로 인해 운동성능이나 핸들링에도 큰 영향을 미치고 안전성에도 연관관계가 있기 때문에 거의 사활을 걸다시피 R&D 투자를 하고 있습니다.

이번에 GM의 워렌 기술연구소를 방문해 이러한 자동차 회사의 무게감량을 위한 고민을 들어볼 수 있었는데요. 자동차에 관심이 있는 분들이라면 많은 도움이 될 것 같습니다.

방문한 곳은 GM 워렌 테크센터입니다.

총 19,000여명의 GM 엔지니어와 디자이너, 리서치센터 직원 등이 근무하는 곳으로 39개 건물에 87만평이나 되는 규모를 가지고 있습니다.  워렌 테크센터는 한 시간여 거리에 위치한 밀포드 프루빙 그라운드(Milford Proving Ground)도 가지고 있는데  전세계 자동차 업계에서 최초로 1924년에 문을 연 성능시험 시설로 총 132km의 테스트 도로를 갖추고 있다고 합니다.

GM은 자동차의 효율성 향상을 위해 크게 4가지 분야로 R&D를 하고 있는데요. 

무게감량 / 파워트레인 / 부품설계*시스템 최적화 / 공력성능향상, 이 중 무게감량에 대해서 이야기를 들을 수 있었습니다.

무게감량은 단순히 무게만 줄이는 개념이 아니라 차체의 강성 강화가 기반되면서 이루어야 하기 때문에 컴퓨터 시뮬레이션으로 끊임없는  테스트와 연구가 필요하다고 하는데요. 이런 것들은 차체최적화(CAE:Computer Aided Engineering) 이라고 하더군요.

캐딜락의 플래그쉽 CT6는 총 5천만시간의 컴퓨터 시뮬레이션, 신형 말리부는 총 1천만시간, 신형 카마로는 총 9백만시간의 시뮬레이션을 거쳐 최적화 되었다고 합니다.

무게감량은 모든 자동차회사가 그렇듯이 스틸소재에서 알루미늄을 활용하는 것 부터 시도되는 것 같습니다. 하지만 알루미늄의 소재 원가는 비싸고 용접 등, 다른 소재와의 조화와 메인터넌스 등 고려해야 하는 요소가 많겠지요.  따라서 알루미늄과 steel 소재를 전략적으로 혼용하여 사용합니다. 

럭셔리급 차와 엔트리급 차종은 원가기반이 다르기 때문에 당연히 소재 조합도 다르겠죠. 쉐보레 에퀴녹스와 같은 경우는 다양한 고강성 강판을 주로 활용하고 캐딜락 CT6와 같은 고급차는 알루미늄과 강판을 조합해 적용합니다.

캐딜락 CT6의 경우, 총 11종의 다양한 소재를 차체에 적용하고 차체의 62%에 알루미늄을 적용해 더 크고 경쟁모델 대비 10%나 가벼운 차체를 만들었다고 하는데요.  이러한 소재기술과 설계 최적화로 캐딜락CT6는 ATS에서 25개 파트로 구성하던 부분을 단 2개의 파트로 만들어 내는 등 파트 숫자도 대폭 감소되는 것을 확인할 수 있었습니다.

쉐보레 콜벳의 경우도 알루미늄 파트 적용하고 카본파이버(탄소섬유) 등 첨단소재 적용하여 차체 강성 향상시키면서도 49kg를 감량했습니다.

차체 접합 방식에서도 강판 용접, 알루미늄 용접, 알루미늄 레이저 용접, 강판 스팟 용접, 스크류, 접착제, 알루미늄 스팟 용접, 리베팅을 개선해가며 원가를 절감한과 동시에 강성을 확보하면서도 무게를 줄이는데 영향을 주고 있습니다. 

이날 GM에서 강조했던 것 중에 하나가 알루미늄과 강판 이종소재를 접합하는 기술인데요.

GM이 특허를 보유한 업계 최초 알루미늄-강판 저항 스팟 용접으로 캐딜락 CT6를 생산하는 햄트래믹 공장에서 적용하면서 업계 최초로 양산에 적용 중이라고 합니다. 이런 기술은 단순히 GM만의 기술이라기 보다 GM과 생산관련 협력사와 공동으로 기술개발을 하고 있는 경우가 많기 때문에 자동차 회사 뿐만 아니라 협력사와의 관계 및 통합 경쟁력이 얼마나 중요한 지 알 수있기도 한 대목입니다. 

이러한 기술들로 최근 GM이 내놓는 차들은 엄청난 무게감량의 수치를 제시하고 있습니다.

말리부 300파운드(136kg) / 카마로 400파운드(181kg) /크루즈 250파운드(113kg) / 에퀴녹스 400파운드(181kg) 감량했다고 하는데요. 최근에 쉐보레 신차들이 아주 경쾌한 핸들링을 보여주는 것은 무게감량이라는 뿌리가 받치고 있는 것이죠. 

이러한 무게감량은 핸들링뿐만 아니라 연료효율까지 이어집니다. (평균 300파운드 감량으로 판매대수에 적용하면 연간 2천8백만 갤런(1억 리터 이상)의 가솔린 에너지를 절감했다고 발표하더군요)

자, 사람도 다이어트에 엄청난 운동과 식이요법등의 노력을 필요로 하는데요.  자동차의 경우에는 소재/설계/생산공정 등 다양한 측면에서 앞서가는 기술력을 필요로 하는 것을 알 수가 있었습니다.

매번 느끼는 것이지만, 각국 안전규제까지 고려하면서도 파워트레인 기술진화 뿐만 아니라, 에너지원을 바꿔야 하는 전동화의 흐름, 무인자율주행 등 너무나 많은 메가트렌드를 받아들이고 경쟁우위에 서야 하는 자동차 업계인데요.    세상의 첨단기술이 집약되어있는 최고의 집합체는 자동차라는 사실을 피부로 느낄 수 있었습니다. ( 다른 산업보다 더 어려운 동네인 것이지요. 이 업계에 계신분들 인정하는 바이입니다 )