미래 자동차 소재의 모든 것, H-솔루션

지난 4월 중국 상하이에서 2019 상하이모터쇼가 펼쳐졌다. 세계 4대 모터쇼 중 하나로 자리를 잡은 상하이모터쇼는 올해도 볼거리가 넘쳤다. 세계 최초로 선보이는 다양한 신차뿐만 아니라 콘셉트카까지 즐비해 모터쇼가 열린 국가회전중심(NECC) 박람회장은 기간 내내 인산인해를 이뤘다.

특히 이번 상하이모터쇼는 완성차 업체는 물론, 자동차 관련 부품 업체의 참가도 눈에 띄게 증가해 눈길을 끌었다. 그 중 관람객과 미디어의 눈길을 사로잡은 것은 단연 현대제철의 ‘H-솔루션’ 출시였다. H-솔루션은 자동차 브랜드에 단순히 철을 공급하는 것이 아니라 소재기술과 응용기술까지 적용한 고객 맞춤형 자동차 솔루션이다. 고객사 제품의 가치를 최대화하기 위해 소재 단위에서부터 성능과 원가, 품질을 향상할 수 있는 물성, 성형, 용접, 방청, 도장, 부품화 기술을 모두 아우르는 토탈 서비스를 제공하는 것이다.

H-솔루션은 현대제철만의 자동차 소재기술과 응용기술을 적용한 ‘고객 맞춤형 자동차 솔루션’이다

백문이 불여일견. 현대제철은 더욱 빠른 이해를 위해 모터쇼 부스에 ‘H-솔루션 EV 콘셉트’를 선보였다. 흰긴수염고래의 강인함과 지구력에서 영감을 받은 이 콘셉트카는 차체 곳곳에 고래의 뼈대와 근육 그리고 주름을 녹여 넣어 양산차라고 해도 될 만큼 디자인적인 완성도도 높았다. 디자인도 나무랄 데 없지만, 더욱 눈여겨볼 부분은 차가 가진 제원이다. 이해를 돕기 위해 현대자동차의 코나 일렉트릭과 비교해보자. 전장은 H-솔루션 EV콘셉트가 320mm 더 길고 전폭은 150mm 좁다. 높이는 약 30mm 높다. 코나 일렉트릭은 64kWh 배터리를 갖고 1회 충전 시 최대 406km를 주행할 수 있고 H-솔루션 EV 콘셉트는 90kWh 배터리로 500km까지 갈 수 있다. 공차 중량은 H-솔루션 EV 콘셉트가 165kg 더 무거운 1850kg이다.

형태적으로 눈에 띄는 차이는 H-솔루션 EV 콘셉트는 트렁크가 뒤로 완만하게 누워 쿠페를 연상시키게 하는 CUV(Crossover Utility Vehicle)라는 점이다. 그 덕에 공기저항계수는 0.29 Cd에 그친다. 일반적인 스포츠카가 0.3 Cd 정도인 점을 감안하면 H-솔루션 EV 콘셉트가 얼마나 공기를 잘 흘려보내는지 짐작할 수 있다. 정리하면 H-솔루션 EV 콘셉트는 더 큰 차체에 고효율의 배터리를 집어넣었지만 중량 증가는 최소화한, 맵시 있는 전기 CUV다.

속을 들여다보면 H-솔루션이 하고자 하는 바를 더욱 자세히 살필 수 있다. 먼저 차체 구조를 H-솔루션 EV에 최적화해 전용 설계했다. 이를 위해 A타입 프론트 멤버를 적용해 전측면 충격 시 차체 충격량을 최소화할 뿐만 아니라 충격이 자연스럽게 차체에 고르게 분산되도록 했다. 또 22인치 대구경 휠과 광폭타이어로 접지력을 끌어올려 출발하자마자 최대 토크가 뿜어져 나오는 전기차 구동방식에 최적화했다. 앞뒤 차축에 모터를 한 개씩 올리는 듀얼 모터 방식으로 동력전달의 효율도 챙겼다. 여기에 전기차의 생명이라고 할 수 있는 배터리 용량을 극대화하기 위해 배터리 마운트 멤버를 제거하는 동시에 사이드 실을 보강해 측면 충돌 안전성도 확보했다. 그 결과 주요 충돌 법규 12항목에서 최고 등급을 받고 동급차와 강성을 비교했을 때 동등 수준 이상의 강성을 획득했다.

H-솔루션 EV 콘셉트의 프레임, 패널, 멤버, 필러에는 회사의 신강종과 신기술이 집약돼 있다

하지만 뭐니 뭐니 해도 H-솔루션 EV 콘셉트에서 가장 주목해야 할 부분은 소재다. 프레임과 패널 그리고 각종 멤버와 필러에 현대제철의 신강종과 신기술을 집대성했다. 먼저 차의 운동성능에 결정적인 영향을 미치는 차체 변형을 최소화하기 위해 차체에 최고강도의 형상 일체 성형(PHS)부품을 사용했다(프론트 필러 아우터 어퍼, 대시 크로스 멤버 로워, 센터 필러 아우터, 도어 임팩트 빔, 프론트 필러 아우터 로워). 또 이종 강도와 두께를 적용한 PHS를 프런트 필러 이너 어퍼, 대시 로워, 시트 크로스 멤버, 리어 플로 프론트 크로스 멤버, 리어 플로 사이드 멤버에 사용하고 냉연 최고강도의 롤포밍 및 프레스를 루프레일, 프론트 범퍼 빔, 사이드 실 아우터에 적용했다. 나아가 충돌 성능 향상을 위해 고성형, 초고강도 냉연소재 부품을 센터 필러 이너, 카울 어퍼 멤버, 프론트 사이드 멤버, 프론트 필러 이너 로워, 리어 플로 사이드 어퍼 멤버, 리어 플로 크로스 멤버에 섞고 충돌 에너지를 흡수하기 위해 고강도 구조보강 부품을 복잡한 성형부에 대거 사용했다. 이 밖에 주요 패널과 구조에 보강재 부품을 확대 적용해 어려운 성형도 가능케 했을 뿐만 아니라 강성도 확보했다.

철, 알루미늄, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등이 조합된 외판은 가벼우면서도 강하다

H-솔루션 EV 콘셉트는 무조건 강하고 단단하게 만들기만 한 게 아니다. 외판에 철과 복합소재 그리고 알루미늄을 조합해 경량화도 꾀했다. 펜더 패널에는 철강재를, 후드 아우터 패널과 프론트&리어 도어 아우터에는 알루미늄을, 트렁크 리드 아우터 패널과 루프 패널에는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)를 사용해 강하면서도 가볍게 만들었다. 종합해보면 590MPa 이상의 철강 사용을 17.7% 늘리고 탄소섬유강화플라스틱(CFRP), 알루미늄, 냉연 가공 스틸을 다양하게 섞어 동급 EV 차체 대비 9% 가볍게, 그러면서 차의 평균강도는 무려 52%나 강하게 만들었다.

주문형 맞춤 제작이 각종 산업의 한 추세로 자리잡은 지금, 자동차도 어떤 기획을 하고 어떻게 설계하느냐에 따라 필요한 소재와 제작방법은 천차만별로 나뉜다. 회사가 새로 내놓은 자동차 전문 브랜드 H-솔루션은 친환경과 퍼포먼스라는, 결코 나란히 쓸 수 없을 것 같은 두 단어를 자동차에 제대로 녹일 수 있는 최적의 해법이다.

글 「쇠부리토크」 편집팀