세계 철강 17개사, 친환경 경량차체 개발

  포스코와 현대제철, 아르셀로미탈, 신닛데츠, JFE스틸 등 전세계 17개 철강사가 공동으로 미래형 차량에 맞는 친환경 경량차체 개발에 성공했다.

  세계철강협회(World Steel Association) 산하 자동차분과위원회로 전세계 17개 철강업체가 참여하고 있는 월드오토스틸(World Auto Steel)은 18일 벨기에 브뤼셀에서 지난 3년간의 개발끝에 기존보다 35% 가벼운 차제 개발에 성공했다고 발표했다.

  이번에 개발된 미래철강차체(Future Steel Vehicle, FSV)는 배터리, 전기모터 등으로 구성된 전기차를 위한 차체로 무게가 188㎏이며, 이는 2020년 기준 안전규제를 만족하는 내연기관 차체 무게의 65%에 불과하다.

  FSV는 롤러 사이에 강재를 넣고 성형하는 롤포밍, 고열간 성형후 냉각시키는 핫프레스포밍(HPF), 맞춤식 재단용접 공법인 TWB(Tailor Welded Blanks) 등 최신 철강제조 공법을 적용했으며, 1㎡당 1,000톤의 압력을 견딜 수 있는 1기가파스칼(Gpa)급의 초고강도 강종을 50% 이상 사용한 초경량 초고강도 차체다. 이러한 개발공법에 따라 국제충돌 안전규제와 내구성능목표를 만족시킬 뿐 아니라 사용되는 강재량을 줄여 생산비용도 줄일 수 있다.

  또한 철강제작 중 탄소발생을 최소화하기 위해 불필요한 공정을 줄이고, 특정 생산품에 있어 제조공법에 따라 온실가스가 얼마나 배출되는지를 비교할 수 있는 모델로 미국, 유럽, 일본 등지에서 널리 사용되는 ‘캘리포니아대 산타바바라 캠퍼스 온실가스 배출 비교모델’을 적용함으로써 전수명주기에서 온실가스 배출을 약 70% 줄이는 성과를 냈다.

  전수명주기평가(Life Cycle Assessment, LCA)란, 자동차로 인한 에너지소비와 온실가스배출을 자동차사와 철강사들이 자사 철강재의 생산에서 자동차생산, 자동차 사용, 폐차후 고철재활용의 회수에 이르기까지 전수명주기 동안 평가하는 것으로, 온실가스 배출량을 감소시키는 수단으로 활용되고 있다.

  배기가스 규제를 차량의 사용기간에만 국한하면 연비 향상과 배기가스 저감을 위해 온실가스 배출이 많은 저밀도소재의 사용이 확대돼 전수명기간을 고려하면 오히려 차량의 온실가스 배출을 증가시키는 결과를 가져오게 되기 때문이다.

  이번FSV의 개발은 차량의 안전성과 성능을 높이면서 적정 생산비용을 유지하고, 연비향상과 온실가스배출 감소가 요구되는 미래형 자동차에 해결책을 제시했다는 데 큰 의미가 있다.

  철강재로된 FSV 개발을 통해 자동차 전수명주기 동안 70%의 온실가스를 줄일 수 있게 됨에 따라 철강재가 온실가스 배출 감소를 달성할 수 있는 가장 경쟁력있는 소재임이 입증됐다.

  현재 주요 소재 1㎏ 생산시 탄소발생량을 비교해보면, 철강은 2~2.5㎏, 알루미늄이 11.2~12.6㎏, 탄소섬유 강화플라스틱은 21~23㎏으로 철강재의 온실가스 배출량이 월등히 낮기 때문에 대체소재 개발 보다는 전기차와 같은 더 진보된 파워트레인 개발과 함께 초경량 철강차체를 적용해 온실가스 배출량을 최소화할 것으로 전망된다.

  US스틸 소속으로 FSV 프로젝트 의장인 조디 쇼(Jody Shaw)는 “FSV는 유연성 높은 디자인, 우수한 강도와 성형성 등의 폭넓은 철강 응용기술이 적용됐다”라고 말했다.

  타타스틸 소속으로 월드오토스틸의 의장을 맡고 있는 케스 텐 브룩(Cees ten Broek)은 “고강도 철강소재와 설계 최적화에 따른 차체의 경량화는 미래의 차량설계 방법론에 새로운 표준을 제시하게 될 것”이라며 “전세계 철강사들은 고강도철강재 사용과 LCA 도입을 통해 배출가스 감소를 선도하는 책임을 느끼고 있다”고 밝혔다.

  한편 월드오토스틸에는 우리나라의 포스코와 현대제철을 포함해 안산강철(중국), 아르셀로미탈(룩셈부르크), 바오산강철(중국), 차이나스틸(대만), JFE스틸(일본), 코오베제강(일본), 신닛데츠(일본), 누코어(미국), 세베르스탈(러시아), 스미토모금속공업(일본), 타타스틸(인도), 티센크루프스틸(독일), 우시미나스(브라질), US스틸(미국), 푀스탈피네(오스트리아) 등 17개사가 참여하고 있다.

  포스코는 그동안 세계철강협회가 차체경량화를 위해 추진해왔던 ULSAB(Ultra Light Steel Auto Body), ULSAB-AVC(Advanced Vehicle Concept) 프로젝트부터 최신의 FSV 프로젝트까지 핵심적인 멤버로 참여하고 있으며, 현대제철도 이번 FSV 프로젝트부터 참여하고 있다.