마그네슘車-타이어 살빼기
숨은 연비 1%를 찾아라

"1리터로 100㎞, 한번 주유에 940km…'

'이오랩' 'e트론' 등 영화속 드림카가 현실속으로 들어오고 있다. 현대차 한국지엠 등 국내 완성차업체는 물론 BMW, 아우디, 토요타, 인피니티 등 유력 자동차 메이커들이 숨은 연비 1%를 찾아 미래차를 상용화 단계까지 끌어내고 있다. 

업계가 연비 절감을 위한 실질적인 방안으로 모색된 '무게와의 전쟁'이 주효했다는 평가다. 좀 더 가벼운 차를 만들기 위해 부품 하나라도 더 빼고, 엔진 크기도 어떻게 하든 줄이고, 차체 역시 마그네슘 등 더 가벼운 신소재를 쓰는 등 향후 환경변화에 적극 대응하고 있다.   

◇ 경량화 新소재 '마그네슘·CFRP'=자동차 경량화는 연비와 직결되는 부분이다. 자동차의 무게가 높아질수록 연료 소비도 늘어나기 때문. 이에 다수의 자동차 제조사들은 차체 경량화를 위해 알루미늄 소재를 선호하는 편이다.

최근에는 여기서 더 나아가 알루미늄 보다 더욱 가벼운 소재들도 등장하고 있다. 그 중 가장 대표적인 마그네슘의 무게는 기존 알루미늄의 2/3, 철의 1/5 수준으로, 가벼운 무게로 인해 최근 수요가 빠르게 늘고 있다.

마그네슘을 적용해 차체 무게를 줄인 대표적인 모델이 르노삼성의 SM7 노바. 뒷좌석 파워시트와 트렁크의 맞닿는 부분에 포스코와 공동 개발한 마그네슘 판재를 최초 적용했다. 이는 세계 최초로 차량 차체에 마그네슘 판재를 적용한 것으로, 기존 철강 소재 부품 3.6kg에서 2.2kg을 줄인 1.4kg의 부품으로 무려 61%의 경량화를 달성했다. 

또한 차체에 사용할 수 있는 가장 가벼운 소재인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)도 업계가 주목하고 있는 핵심소재다. 이 신소재는 강철보다 50%, 알루미늄보다 30% 중량이 가벼운데다 인장강도는 철에 비해 10배 정도 높아 미래형 경량화 소재로 떠오르고 있다. 그 동안은 높은 가격으로 인해 부분적으로 사용되었지만, 최근에는 적용범위가 점차 넓어지고 있는 추세다.

BMW가 지난달 새롭게 선보인 플러그인 하이브리드 차량 i8은 탄소섬유강화플라스틱을 사용, 공차 중량을 1,485kg까지 줄임으로써 차량 경량화를 통한 연비 상승을 꾀했다.

 
◇연비 과학 '타이어'=타이어의 회전저항을 줄이는 것도 연비를 높일 수 있는 방법이다.

일반적으로 타이어 회전저항을 10% 줄이면 약 1.74%의 연비 개선효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 최근에는 일반 타이어보다 다소 비싸지만 탁월한 연비 절감 효과를 자랑하는 친환경 타이어를 구입하는 소비자들도 늘고 있다.

친환경 타이어는 타이어의 접지면을 줄여 일반 타이어보다 회전저항을 낮춤으로써 같은 에너지로 더욱 멀리 나갈 수 있도록 개발된 제품이다.

이외에도 스틸 휠보다 가벼운 알루미늄 휠이나 마그네슘 휠을 사용함으로써 연비 향상에 도움을 줄 수 있다. 일반적으로 차량이 10% 가벼워지면 연비는 3.2%, 가속성능은 8.5%, 핸드조향능력은 19% 향상된다. 

◇다운사이징의 진화= 엔진의 살을 빼기 위한 노력들도 대단하다. 바로 다운사이징이다. 다운사이징은 엔진의 배기량을 낮춤과 동시에 출력은 종전 배기량 수준 또는 그 이상으로 끌어올리는 기술로, 고도의 기술력을 필요로 한다.

다운사이징을 위한 기술로는 과급기 사용, 가솔린 직분사 등이 있지만 현재에는 터보방식이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 기존 방식보다 고효율·친환경적인 다운사이징의 등장은 배기량과 출력은 비례한다는 인식을 불식시키는데 주효하게 작용했다.

기아차 스포티지 R과 현대차 쏘나타 2.0 터보 GDI에 '세타 Ⅱ 터보 GDI'을 적용한 현대기아차가 엔진의 기통 수와 배기량은 줄이고 효율은 확대하는 '다운사이징' 기술을 계속 선보이고 있다. 

클린디젤마케팅연구소 관계자는 "2015년 자동차업계의 핵심화두로는 △고연비 △고출력 △저배기량을 꼽을 수 있다“며 “이 세가지는 자동차 업계가 장기적으로 풀어야 할 숙제인 만큼, 향후 연비를 개선할 수 있는 고효율 부품들에 대한 업계의 기대감은 더욱 높아질 것"이라고 말했다.