전기차 경량화 BEST 10 & WORST 10 리스트 및 중요성

전기차 경량화 중요성 및 리스트

 

자동차 경량화는 이미 오래전부터 꽤나 큰 화두다. 요새는 전비, 주행거리, 연비, 디자인 등이 차량 출시 후 더 큰 화두가 되고 있긴 하지만 공차중량 또한 큰 화두로 존재해왔다. 그렇다면 전기차도 경량화 중요성은 얼마나 대두되고 있을까? 그 중요성과 함께 전기차 경량화 리스트를 준비했다.

 

전기차도 자동차이기 때문에 슬슬 경량화에 대한 이야기가 나오고 있다. 장기적 관점에서 전기차 경량화 필요성은 여러가지가 있다. 첫번째로 전비가 5-7% 향상된다. 두번째로는 친환경적인 이미지로 인하여 친환경적인 소재를 사용하여 경량화를 시킬 필요성에 의해서 발생한다.

 

뛰어난 가속도와 코너링 성능, 핸들링과 브레이킹 성능을 모두 이루기 위한 가장 좋은 방법은 단 한 가지, 바로 ‘경량화’이다. 로터스의 창립자인 콜린 채프먼은 이 개념에 가장 충실한 인물이며, 실전에 반영한 인물이기도 하다.

 

여전히 로터스는 경량화의 대표적인 브랜드로 꼽히고 있다. 그가 추구한 것은 역동적인 주행성능 뿐이었다. 그가 주장한 ‘간단명료하면서도 가벼운’ 그리고 ‘출력보다 속도’ 등은 오랫동안 자동차 제조사들이 추구한 목표이기도 했다.

 

그럼 지금부터 조금 자세하게 알아보자.

 

 

차량 경량화가 중요한 이유

경량화의 중요성

 

자동차 연료 소비의 약 23%는 차량 중량과 관련이 있습니다. 무거울수록 연료 소비가 늘어나는데요. 때문에 기존의 내연기관 차량에 비해 연료 효율성이 떨어지는 문제를 극복하고 1회 충전당 주행거리 내연기관 자동차 수준으로 끌어올려야 하는 과제를 안고 있는 전기차의 경우 연료 효율을 늘리기 위해 차량 무게를 조금이라도 줄이는 것이 아주 중요하다.

 

한국자동차연구원에 따르면 1,500kg의 승용차 무게를 약 10% 줄일 경우 연비는 4~6%, 가속 성능은 8% 향상되고 이외에도 제동 정지 거리 단축, 핸들 조향 능력 향상, 섀시 내구 수명 증가, 배기가스 감소 등 다양한 효과를 거둘 수 있다. 하지만 차량 경량화는 단순히 무게만 감소시키는게 아니라, 제동 안정성 향상을 기본 요건으로 만족시키면서 제조단가, 생산성 및 강도를 함께 개선해야 하기 때문에 많은 기술적 노력이 필요한 분야다.

 

차량 경량화는 크게 구조(Design), 공법(Processing), 소재(Materials)적 접근법으로 나누어지는데, 차체 혹은 섀시 구조의 형상을 최적화하는 구조적 접근과 부품 수나 소재 사용량을 저감시키는 공법적 접근의 경우 비용이 높아 적용 범위에 한계가 있다.

 

때문에 차량 경량화 연구에서 가장 중점이 되는 분야는 모든 차종에 적용이 가능하고 더 나아가 항공 및 풍력발전 산업에까지 확장할 수 있는 신소재 연구/개발이다. 특히, 경량화 소재의 사용은 자동차 산업에서 매우 빠르게 증가하고 있다.

 

반응형

 

글로벌컨설팅기업 McKinsey & Company에 따르면 2010년에 29%였던 경량화 소재 비율은 2030년에는 67%까지로 두 배 이상 늘어날 전망이다. 기존에 가장 흔하게 사용되던 일반 강판(Mild Steel)의 비중은 줄어들고 가벼운 소재의 고장력강판(HSS) 및 알루미늄(Aluminum)의 사용은 더욱 더 증가할 것으로 예상된다.

 

자동차에 불고 있는 전동화 및 안전, 편의사양의 증가도 경량화를 해야 하는 이유 중 하나다. 하이브리드 자동차는 기존 엔진에 배터리와 전기모터가 추가되므로 당연히 무게가 늘 수밖에 없다. ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)와 헤드업디스플레이, 파노라마선루프, 쿨링시트 등 안전, 편의사양의 증가로 차의 기본 무게도 점점 늘어나고 있다.

                                             

 

전기차 소재와 부품 경량화

아우디 자동차 경량화

 

자동차 업체와 거래하는 소재·부품업체들이 가벼운 제품 개발에 열을 올리고 있다. 전기차의 확산으로 차량의 무게를 줄이는 일이 한층 더 중요해졌기 때문이다.

 

경량화는 이전부터 자동차 업계의 화두였다. 현대차에 따르면 1.5톤짜리 가솔린차의 무게를 10% 줄이면 연비가 3.8%, 가속성능이 8% 향상된다. 이뿐만이 아니다. 관성의 힘을 덜 받게 되기 때문에 제동거리가 5% 줄어든다. 배기가스 배출량이 2.5~8.8% 줄어드는 것은 덤이다.

 

전기차는 '다이어트'의 효과가 한층 더 크다. 전기차에는 초대형 배터리가 들어간다. 이 때문에 같은 크기의 가솔린차보다 10~20% 중량이 더 나간다. 부품 경량화의 효과가 가솔린차보다 더 크다는 얘기다.

 

LS전선은 최근 알루미늄으로 전선을 만들기 시작했다. 알루미늄 도체 전선은 기존 구리 전선보다 40% 이상 가볍다. 전기차 1대에 들어가는 전선의 무게는 25㎏ 선이다. 알루미늄 전선으로 바꾸면 15㎏ 안팎까지 무게가 줄어든다.

 

 

현재 도로를 달리는 전기차 경량화 주소

일반적으로 전기차는 내연기관 자동차보다 무겁다. 이유는 배터리 때문인데, 사용되는 부품은 내연기관 자동차보다 적지만 차체 하부 대부분을 무거운 배터리가 차지하고 있는 만큼 같은 크기라도 무게가 더 나갈 수밖에 없는 게 사실이다. 때문에 효율을 높이기 위해 무게를 줄이기위한 노력을 지속하고 있는 건 분명하다.

 

그렇다면 현재 전세계에 출시된 다양한 전기차의 무게는 어떻게 될까?

 

측정 결과 가장 무거운 전기차는 메르세데스-벤츠의 전기 미니밴 EQV다. 사실상 3톤에 가까운 무게를 갖는 것인데, 미니밴 역할을 위한 차체와 100kWh 용량의 배터리 등이 주요 원인으로 꼽힌다. 이렇듯 아직은 전기차는 배터리의 무게와 차종에 따라 공차중량에서 차이가 날 수밖에 없다.

 

미니밴이 아닌 일반 전기차 중 가장 무거웠던 모델은 아우디의 e-트론 55 콰트로였다. 2.7톤이 넘는 무게를 보였으며, 메르세데스-벤츠 EQC는 2.6톤이 넘으며 육중한 전기차에 이름을 올렸다. 사실 일반 전기차 중에 최고는 e-트론이 차지했다고 봐도 무방하다.

 

많은 전기차가 2톤이 넘는 무게를 보였다. 평균 무게도 1940kg에 이를 정도. 1.5톤 미만 모델은 7개뿐이며, 절반 이상이 1.5톤~2톤 사이 무게를 가지고 있었다.

 

문제는 현재까지 측정된 대부분 전기차가 컴팩트급 수준에 머물고 있다는 것을 잊지 말아야한다. 향후 중형~대형급 전기차도 등장할 만큼, 전체적인 평균 무게도 더욱 상승할 가능성이 높게 점쳐지고 있다.

 

전기차가 무겁다는 것은 모순적이라는 점에서 의미가 남다르다. 환경 친화적이기 위해 개발된 전기차지만 무겁기 때문에 효율은 떨어지고 제한적인 주행거리를 달려야 한다. 무거워진 만큼 서스펜션과 타이어는 더 강한 부하를 견뎌야 하며, 수명도 짧아진다. 연료만 사용하지 않을 뿐 부수적인 환경 개선 요소는 제한적일 수 있다는 것이다.

 

 

경량화 Best Top 10

1. 미쓰비시 i-MiEV: 1,200kg
2. 폭스바겐 e-d업 18.7kWh: 1,260kg
3. 폭스바겐 e-d업 36.8kWh: 1,280kg
4. BMW i3 22kWh: 1,360kg
5. BMW i3 42kWh: 1,440kg
6. 피아트 500e: 1,460kg
7. 미니 쿠퍼 SE: 1,480kg
8. 푸조 e-208: 1,600kg
9. 오펠 코르사-e: 1,600kg
10. 현대 아이오닉 일렉트릭 28kWh: 1,620kg

 

 

경량화 Worst Top 10

1. 메르세데스-벤츠 EQV: 2,960kg
2. 아우디 e-트론 55: 2,720kg
3. 메르세데스-벤츠 EQC: 2,620kg
4. 아우디 e-트론 50: 2,560kg
5. 폴스타 1: 2,440kg
6. 아우디 e-트론 GT: 2,420kg
7. 포르쉐 타이칸 4S 93kWh: 2,380kg
8. 테슬라 모델 S 퍼포먼스 레이븐: 2,360kg
9. 폭스바겐 ID4 GTX: 2,360kg
10. 재규어 I-페이스 EV320: 2,340kg

 

 

경량화의 미래와 결론

자동차 경량화는 전 세계적으로 증가하는 이산화탄소 배출 규제와 더불어 연비 효율을 개선하는 중요한 동인으로 제조단가, 생산성 등을 고려하여 신소재 개발 및 적용을 중심으로 진행되고 있다.

 

고장력강판, 알루미늄, 고분자 복합재, 마그네슘을 중심으로 다양한 경량 신소재를 연구하고 있다. 경량 신소재는 자동차 산업뿐만 아니라 항공, 풍력발전 산업 등 다양한 분야로 확장이 가능하다는 점에서 지속적으로 유망한 산업이 될 것으로 보인다.

 

한국의 자동차 부품기업들도 차량 경량화의 중요성을 인지하고 소재/부품 연구개발을 통해 차량 경량화 부품 생산에 대비해야 한다. 특히 단순히 차체의 무게를 줄이는 것을 넘어, 고강도 저량 신소재 개발과 적용을 통해 '가벼우면서도 튼튼한' 경량화 부품을 만드는 것이 필수적인 경쟁력이 될 것으로 보인다.

 

결국 현대의 자동차에게 필요한 것은 막대한 비용투자를 통한 차량의 무게 줄이기뿐만 아니라 경량화가 출력 이상으로 중요하다는 점을 소비자들이 인식하게 하는 것이다. 소비자들이 원하면 자동차 회사들은 경량화가 필요하지 않더라도 진행할 수밖에 없다. 물론 소비자들의 인식을 바꾸는데 에도 많은 비용이 발생한다. 다양한 마케팅 활동이 필요하기 때문이다. 하지만, 장기적인 관점에서 훨씬 유용할 것이다.

 

자동차에 대한 과세가 실제 연비에 따라 적절히 이루어지는 제도가 확립된다면, 자동차의 경량화는 더욱 가속화될 것이다. 무거운 자동차가 소비자의 요구에 맞춰 점점 더 무거워지는 악순환의 과정처럼 가벼운 자동차가 더욱 가벼워지는 선순환도 이뤄질 수 있다.

 

그 결과 자동차의 운동성능 향상뿐 만 아니라 연비 개선, 배출가스 감소, 비용 절감 등 다양한 선순환의 결과물을 만들 수 있다. 경량화는 단순히 달리기 좋아하는 자동차 마니아뿐만 아니라 수많은 자동차 이용자에게 이익이 되는 길이다. 물론 하루아침에 이뤄질 수 없는 일인만큼 제조사와 소비자들의 변화가 필요하다.

 

#CHECK THIS BELOW OUT

현대자동차 테크 저널 확인해보기

현대자동차그룹 뉴스 미디어 - HMG 저널

 

#CHECK THIS BELOW OUT

하반기 출시 전기차 리스트, 변경되는 전기차 보조금 금액!