[투데이에너지 송두환 기자] “현재 자동차 차체에 알루미늄이 8% 정도 들어가는데 전문가들은 2025년엔 20%까지 올라갈 것이라고 예측하고 있습니다.”
김형욱 재료연구소 경량금속연구실장은 “소재가 고급화되면 산업전반에 혁신이 온다”고 말했다. 김형욱 실장은 알루미늄판재와 관련된 금속경량화와 실용화를 연구하고 있다. 서로 다른 소재를 붙이는 클래드(Clad)기술과 자동차용 알루미늄판재가 전공으로 현재 알루미늄클래드를 국산화하는 연구를 하고 있다.
한국은 2014년 기준 129만톤의 알루미늄을 소비했다. 세계 알루미늄 소비의 3%다. 국내엔 보크사이트(알루미늄의 원료)광산이 없기 때문에 전량 수입이다. 주로 주조와 호일, 강판, 압출분야에 쓰인다.
알루미늄의 강도는 일반적인 철(Steel)과 비슷하다. 대신 밀도가 낮다. 철의 밀도는 7.8g/cm³인 반면 알루미늄의 밀도는 2.7g/cm³에 불과하다. 같은 부피일 때 밀도가 낮은 쪽이 가볍다는 건 상식. 따라서 철로 된 자동차강판을 알루미늄으로 대체한다면 무게를 대폭 줄일 수 있다. 이는 에너지효율 개선으로 이어진다.
“자동차 소재연구가 주목받는 이유는 연비규제 때문”이라고 김 실장은 말한다. 환경부는 2020년까지 자동차 연비기준을 24.3km/ℓ로 강화한다고 예고했다. 때문에 자동차업계에서는 하이브리드와 연료전지 등 에너지효율 관련연구가 활발히 진행되고 있다.
소재연구를 통한 경량화는 연비향상의 핵심이다. 김 실장은 “차체 강판을 철에서 알루미늄으로 대체할 경우 최대 50%까지, 섀시(차체를 제외한 나머지 부분)를 알루미늄으로 대체할 경우 30% 가량 무게를 줄일 수 있다”라고 말했다.
김 실장은 “가장 큰 문제는 비용”이라는 점을 강조했다. 알루미늄의 가격은 철의 2~3배에 달한다. 에너지효율만 바라보고 무작정 알루미늄만 쓸 수는 없다는 의미다. 비슷한 강도를 가진 마그네슘은 밀도가 1.7g/cm³로 더 가볍지만 그만큼 가격이 비싸기 때문에 쓰이지 않는다. 또한 마그네슘은 상온성형이 어렵고 부식에 약하다. 발화성도 높은 편이라 자동차강판으로 쓰기엔 한계가 있다. 자동차에 실질적으로 쓸 수 있는 금속은 생각보다 한정적이다.
김 실장은 “지속적인 알루미늄 연구로 차량 경량화를 선도할 것”임을 분명히 했다. 또한 그것이 재료연구소의 역할이라는 점도 강조했다. 재료연구소는 미래창조과학부 산하 소재전문연구기관으로 산업분야에 가장 필요한 소재와 관련기술이 무엇인지를 정하고 공동연구를 통해 혁신을 이끌어내는 조직이다.
김 실장은 소재산업에 대한 지속적인 투자가 필요하다고 말했다. 김 실장은 “소재산업은 투자부터 수익을 이끌어내는 사이클이 긴 편”이라며 “신소재를 개발하고 공정화를 거쳐 실제 산업현장에 적용하기까지 10년은 잡아야 할 정도”라고 말했다. 김 실장의 말대로 ‘인내가 필요한 분야’다.