승용차 “내면도 아름다워···”

철강업계 중량↓·성능↑ 강판 개발에 주력
K7, 고기술 강판 적용한 ‘튼튼한 언더플로어’ 눈길

[아시아경제 채명석 기자] 친환경 자동차가 자동차 업계의 대세를 이루고 있는 가운데 철강업계도 자동차 시장을 위한 친환경 첨단소재 개발에 심혈을 기울이고 있다.

미래 승용차의 핵심은 기존 가솔린 등으로 구동하는 엔진 대신 전기를 동력원으로 하는 전기자동차 또는 가솔린과 전기를 융합한 하이브리드 자동차 등이 대표적이다.

이미 세계철강협회(WSA) 산하 자동차 산업 분과로 포스코와 현대제철 등 16개 글로벌 철강업계가 속한 WAS(World Auto Steel)은 지난 2008년부터 차세대 철강 차체 프로그램(FSV, Future Steel Vehicle)를 출범시켜 차세대 자동차를 위한 연구를 진행하고 있다.

FSV는 1단계 연구프로젝트를 통해 오는 2015~2020년 기간에 시장을 형성할 것으로 전망되는 차체중 4도어 해치백 모델 소형차와 4도어 세단형 중형차의 기술적 사양을 개발키로 결정했다. 이들 차종은 지난 2001~2008년 출시된 동급 승용차 대비 차체 무게는 35% 이상 가볍게 한다는 목표다.

특히 고급 철강 기술 개발 여부가 목표 달성의 중요한 이슈로 부각되고 있다. 고기술 고강도 강판의 개발은 자동차 생산에 필요한 철강 사용량을 줄여 차체 중량을 감소키고, 엔진 효율을 높여줄 수 있기 때문이다. 여기에 차량의 뼈대를 구성하는 플랫폼 개발에도 초창기부터 자동차 회사와 함께 공동 개발에 참여함으로써 안정성을 극대화 시키고 있다. 포스코가 주요 자동차업계와 공동 추진하고 있는 고객맞춤활동(EVI)이 대표적이다.

최근 선 보이는 신차에는 이러한 신기술이 적극 활용돼 자동차의 성능을 개선시키는데 기여하고 있다. 기아자동차의 준대형 신차 ‘K7’를 눈여겨 볼 점은 차의 밑바닥 부분인 ‘언더 플로어(Under Floor)’다.

기아차가 최근 발간한 ‘K7 R&D 스토리’를 살펴보면 K7은 개발 초창기에는 기존 플랫폼을 이용해 연구를 진행했으나 고급차가 꼭 갖춰야 할 주행 안정성과 경쟁력 확보가 어렵다는 판단에 따라 준대형 승용차 전용 플랫폼을 개발하는 쪽으로 방향을 바꿨다.

새로운 플랫폼의 개발 목표는 중량은 줄이면서 차체의 성능을 극대화할 수 있는 고강성 차체를 개발하는 것이었다. 특히 차체 강성을 높여 충돌시에는 에너지 흡수력을 높여주고, 주행시에는 유럽차에서 느낄 수 있는 승차감 및 핸들링을 발휘할 수 있는 튼튼한 언더 플로어를 개발하는 것이 개발팀에 떨어진 특명이었다.

튼튼한 언더 플로어의 핵심은 고기술 강판을 어떻게 적용하느냐가 관건이었다. 기아차 개발팀은 현대하이스코 등 계열사 연구원들과 협력을 통해 다른 차에서는 거의 시도하지 않은 신공법을 활용했다.

중량을 줄이기 위해 구불구불한 프론트 사이드 멤버를 직선화하면서 전방 대시보드를 횡부재와 연결하고, 센터 플로어 상부 실내 멤버에 ‘핫 스탬핑(Hot Stamping)’ 공법을 적용한 초고장력강을 적용했다. 핫 스탬핑은 뜨거운 상태의 철강 소재를 도장으로 찍듯 프레스로 찍어 냉각시키는 공법으로 현대하이스코가 개발해 YF쏘나타에 처음 적용한 바 있다. 소재의 강성을 3~5배 정도 높일 수 있는 장점이 있다. 사이드실 이너 판넬에는 롤러 사이에 가공하고자 하는 판재를 넣어 형상을 만드는 롤 포밍(Roll Foaming) 공법을 적용해 경량화를 추진했다.

전후 서스펜션 장착부와 사이드 멤버를 연결하는 수직 지지 구조를 적용해 K7은 유럽차 수준의 주행성능과 승차감을 확보하면서 충돌 성능도 최고 등급을 달성했다.

K7 개발 단계에서 국내 상품성(KNCAP) 평가가 정면 충돌 흉부의 밀림 정도 측정이 추가되면서 평가 기준이 한층 강화됐다. 유럽, 북미 기준보다 더 까다로워졌던 것이다.

이 기준을 만족시키려면 차체 변형량을 북미 대비 약 70% 수준으로 축소해야만 별 5개를 받을 수 있었다. 연구진들은 좋은 등급을 받기 위해 사이드 카울과 A필러 연결부에 부재를 초고장력 강판으로 바꾸고 보강재를 추가해 북미와 유럽의 안전기준보다 높은 성과를 이뤘다.

보행자 충돌 및 측면 충돌과 같이 디자인과 밀접한 항목에 대해서는 디자인을 최대한 원안대로 만들면서 안전성을 강화해야 했다. 따라서 크래시 박스에 초고강도 강판을 적용하되, 충돌 시에는 변형이 순조롭게 일어날 수 있도록 형상을 최적화해 저속 충돌 성능과 디자인을 동시에 만족시킬 수 있도록 했다.

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