알루미늄 이전, 성능은 곧 무게와의 싸움이었다
20세기 초 완성차 업체들은 금속 프레스 공법으로 빠르고 저렴한 생산을 추구했다. 스탬프 스틸 공법이 빠르게 확산됐지만, 그만큼 무게도 늘어났다. 무게는 가속·제동·코너링에 부정적 영향을 미치며, 업체들은 더 큰 엔진과 더 단단한 섀시로 이를 보완했지만 효율과 실제 성능 모두 한계에 부딫혔다. 체결구 감소 같은 소소한 경량화로는 부족했다. 더 가벼운 소재가 필요했다.
알루미늄을 현실화한 결정적 순간들
혼다는 1990년 양산차 최초로 올알루미늄 모노코크 구조를 적용한 아쿠라 NSX를 출시했다. 공차중량 약 1,365kg(3,010lb), 단조 알루미늄 서스펜션 부품으로 비현가질량을 줄여 핸들링을 개선했다. NSX는 '일상에서 타는 최초의 슈퍼카'라는 명성을 얻었다. 1994년에는 아우디 A8가 올알루미늄 섀시인 '아우디 스페이스 프레임(ASF)'을 도입했다. 동급 강철 프레임보다 40% 가벼웠고, 고강도 알루미늄 골격에 시트 알루미늄 부품을 통합해 하중을 분산시켰다.
1982년 시작된 개발 과정에서 40건의 특허가 출원됐으며, 1993년 IAA에서 무도장 폴리시드 알루미늄 차체로 큰 화제를 모았다. 아우디는 압출 단면이 공간을 연결하고, 주조 노드가 부품을 결합하며, 알루미늄 패널이 공간을 막고 강성을 부여하는 식으로 각 구성요소에 명확한 역할을 분담시켰다고 설명했다.
경량화가 운전에 미치는 영향
무게를 10% 줄이면 출력을 10% 늘린 것과 비슷한 성능 향상을 얻으면서도 엔진에 부담을 주지 않는다. 가벼운 차체는 서스펜션과 비현가질량 부담을 줄여 연비와 핸들링을 동시에 개선하고, 스티어링과 제동에 더 빠르고 정밀한 반응을 가능케 한다. 알루미늄의 우수한 내식성도 채택 확산의 또 다른 이유였다.
플래그십 세단에서 대중 픽업트럭까지
2003년형 재규어 XJ는 알루미늄 차체 도입으로 무게를 줄여, 1997년 이후 처음으로 6기통(3.0리터) 엔진을 다시 탑재한 XJ6을 재출시할 수 있었다. 차체는 더 커졌지만 무게는 199kg(440lb) 줄었다. 더 대중적인 사례는 2015년형 포드 F-150이다. 고강도 알루미늄 차체를 도입해 기존 모델 대비 약 318kg(700lb, 15%)을 감량했고, 그러면서도 미국 도로교통안전국(NHTSA) 5스타 안전 등급을 받은 최초의 풀사이즈 픽업이 됐다.
알루미늄이 강철을 완전히 대체하지 못한 이유
알루미늄은 추출·정제 과정의 에너지 소모가 커 제조 비용이 더 높고, 강철과 동등한 강도를 내려면 더 많은 재료가 필요하다. 부품 가격이 비싸 수리비도 더 들고, 강철 부스러기와의 교차 오염을 막기 위한 전용 알루미늄 용접 장비와 작업 공간이 필요해 보험료 상승으로도 이어진다. 섀시·차체 패널·프레임 등 일부 구조 영역에서는 여전히 강철이 강점을 지니며, 그 결과 혼합 소재 차체 구조가 표준으로 자리잡았다.
알루미늄이 그려갈 미래
전기차·하이브리드가 성능과 에너지 효율의 균형을 맞춰야 하는 시대에 알루미늄의 역할은 더욱 커질 전망이다. 테슬라가 선도한 대규모 고압 다이캐스팅 기술은 수십 개 부품을 단일 알루미늄 주조물로 대체했다. 알루미늄은 전통적인 강철과 고성능 카본 파이버 사이를 잇는 가장 비용 효율적이고 지속 가능한 가교 소재로 자리매김하고 있다.
출처 : https://www.autoblog.com/features/how-aluminum-became-the-material-that-reshaped-modern-cars