아우디 경량화 기술로 성능과 연비성능 동시에 높인다.
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2009-12-15 07:10:33 |
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아우디 경량화 기술로 성능과 연비성능 동시에 높인다.
아우디는 A8에서 시작한 알루미늄 기술을 응용한 경량화 기술이 진보를 거듭하고 있다. ASF(Aluminium Space Frame)으로 표현되는 알루미늄 차체 기술은 비용과 접합기술등 여러가지 난제에도 불구하고 발전을 계속하고 있는 것이다. 2010년에 선 보일 차세대 A8은 개선된 알루미늄 섀시와 친환경 파워트레인이 적용되면서 성능과 효율성을 더욱 향상시켰다.
2010년에 데뷔 예정인 신형 A8가 이 MLP 플랫폼을 베이스로 개발되고 있다. MLP는 매우 유연한 구조를 갖고 있어 A4와 A5, 앞으로 나올 A7과도 기본적인 섀시 구조는 같다. 알루미늄 프레임에 마그네슘을 추가해 중량 증가를 최소화 한 게 특징이며 새 용접 기술 때문에 정평난 섀시 강성은 25% 향상됐다. 아우디에 따르면 새 ASF(Audi Space Frame)는 일반 스틸 대비 40%나 가볍다. 알로이 휠은 17~21인치까지 제공된다.
그런 아우디의 차체 경량화 기술 개발을 담당하고 있는 것은 네카슬룸(Neckarsulm) 공장 안에 소재한 ‘알루미늄과 경량화설계선터’다. 알루미늄 합금을 시작으로 CFRP(탄소섬유강화수지) 등 경량화 소재의 재료기술, 접합기술을 개발하고 있으며 비용 저감을 위한 연구도 하고 있는 곳이다.
네카슬룸공장에서는 A8과 R8 등 스페이스 프레임구조의 모델을 생산하고 있다. 초대 A8모델을 생산할 당시인 1994년에는 자동화비율이 25%에 불과했었지만 현행 모델 조립공정은 80%가 자동화로 이루어지고 있다.
아우디가 알루미늄합금에 의한 경량화 작업을 본격적으로 시작한 것은 1993년 프랑크푸르트모터쇼에 ASF컨셉트를 발표하고부터다. 그 기술의 실용화를 위해 연구시설인 알루미늄센터를 설립했다. 거기에 경량소재와 경량화를 위한 설계도 연구하게 되었고 그 명칭도 ‘알루미늄과 경량화설계선터’로 바뀌었다.
이 센터에서 하는 일은 알루미늄 합금의 양산 기술, 마그네슘합금의 응용 확대, 강조가 다른 강재의 적정한 활용, CFRP와 GFRP(글래스섬유강화수지)등의 응용, 그리고 이들 소재의 다른 경량소재와의 접함 등이다. 참고로 최근 등장한 렉서스 LFA도 CFRP차체를 채용하고 있다.
이런 연구결과 중 하나가 R8스파이더의 A필러에 알루미늄 합금제 압출재의 내부에 고장력 강판을 압입한 것 등이 있다. 이는 사고로 인해 차체가 전복되었을 때 캐빈을 보호해 주는 필러의 강도를 충분히 확보하기 위함이라고 아우디측은 설명한다.
그러나 알루미늄을 다용하게 되면 비용에 문제가 생긴다. 따라서 비용을 낮추기 위해 로터부만을 주철로 하고 그 외 부분을 알루미늄으로 한 브레이크 디스크를 채용하고 있다. 디스크를 주조할 때 주철제의 로터를 금형 안으로 삽입해 알루미늄과 합체시키는 하이브리드 구조다. 주철로 만들었을 경우의 중량이 19.1kg이지만 카본 세라믹은 8.6kg, 하이브리드제품은 13.4kg으로 차이가 난다. 아우디는 이런 기술들을 A4 등에 폭넓게 적용할 계획이라고 밝히고 있다. 이 외에도 알루미늄 합금과 CFRP을 접합하는 기술도 있다.
아우디는 또한 Q5의 크로스멤버와 리어 해치게이트, 프론트 후드 등 대형 부품에도 알루미늄 합금의 적용을 확대하고 있다. Q5의 해치게이트는 8.5kg으로 경량이지만 형상이 복잡하기 때문에 복수의 알루미늄 제품을 MIG(Metal Inert Gas)용접으로 접합하고 있다. 여기에 해치게이트 일부에 적용되고 있는 강제의 부품과 알루미늄 합금을 접합하는데 CMT(Cold Metal Transfer)용접이라고 하는 신기술을 채용하고 있다.
CMT 용접은 와이어의 공급제어를 치밀하게 해 용접전류치를 낮추고 모재의 과열을 억제하는 용업 방법이라고 한다. MIG용접에 비해 용접 품질이 좋고 가공으로 인한 변형이 적으며 다른 소재의 접합이 가능하다고 하는 특징이 있다고 한다.
이런 경량화기술을 종합해 만들어진 A5 프로토타입 모델의 경우 CFRP제 프론트 후드와 알루미늄 합금제 도어, 일부에 CFRP를 이용한 휠 등의 경량 부품을 장착해 차량 질량을 1,310kg까지 낮추었다. 이 프로토 타입에는 2.0리터 직접분사 터보차저 엔진을 탑재하고 있다. 2.0리터의 배기량으로 V6 3.2리터 자연흡기 차량보다 출력은 낮다. 하지만 3.2리터차에 비해 230kg 가벼워 무게당 출력비가 떨어지지 않아 가속감이 뛰어나다고 한다.
아우디는 A8에서 시작한 알루미늄 기술을 응용한 경량화 기술이 진보를 거듭하고 있다. ASF(Aluminium Space Frame)으로 표현되는 알루미늄 차체 기술은 비용과 접합기술등 여러가지 난제에도 불구하고 발전을 계속하고 있는 것이다. 2010년에 선 보일 차세대 A8은 개선된 알루미늄 섀시와 친환경 파워트레인이 적용되면서 성능과 효율성을 더욱 향상시켰다.
2010년에 데뷔 예정인 신형 A8가 이 MLP 플랫폼을 베이스로 개발되고 있다. MLP는 매우 유연한 구조를 갖고 있어 A4와 A5, 앞으로 나올 A7과도 기본적인 섀시 구조는 같다. 알루미늄 프레임에 마그네슘을 추가해 중량 증가를 최소화 한 게 특징이며 새 용접 기술 때문에 정평난 섀시 강성은 25% 향상됐다. 아우디에 따르면 새 ASF(Audi Space Frame)는 일반 스틸 대비 40%나 가볍다. 알로이 휠은 17~21인치까지 제공된다.
그런 아우디의 차체 경량화 기술 개발을 담당하고 있는 것은 네카슬룸(Neckarsulm) 공장 안에 소재한 ‘알루미늄과 경량화설계선터’다. 알루미늄 합금을 시작으로 CFRP(탄소섬유강화수지) 등 경량화 소재의 재료기술, 접합기술을 개발하고 있으며 비용 저감을 위한 연구도 하고 있는 곳이다.
네카슬룸공장에서는 A8과 R8 등 스페이스 프레임구조의 모델을 생산하고 있다. 초대 A8모델을 생산할 당시인 1994년에는 자동화비율이 25%에 불과했었지만 현행 모델 조립공정은 80%가 자동화로 이루어지고 있다.
아우디가 알루미늄합금에 의한 경량화 작업을 본격적으로 시작한 것은 1993년 프랑크푸르트모터쇼에 ASF컨셉트를 발표하고부터다. 그 기술의 실용화를 위해 연구시설인 알루미늄센터를 설립했다. 거기에 경량소재와 경량화를 위한 설계도 연구하게 되었고 그 명칭도 ‘알루미늄과 경량화설계선터’로 바뀌었다.
이 센터에서 하는 일은 알루미늄 합금의 양산 기술, 마그네슘합금의 응용 확대, 강조가 다른 강재의 적정한 활용, CFRP와 GFRP(글래스섬유강화수지)등의 응용, 그리고 이들 소재의 다른 경량소재와의 접함 등이다. 참고로 최근 등장한 렉서스 LFA도 CFRP차체를 채용하고 있다.
이런 연구결과 중 하나가 R8스파이더의 A필러에 알루미늄 합금제 압출재의 내부에 고장력 강판을 압입한 것 등이 있다. 이는 사고로 인해 차체가 전복되었을 때 캐빈을 보호해 주는 필러의 강도를 충분히 확보하기 위함이라고 아우디측은 설명한다.
그러나 알루미늄을 다용하게 되면 비용에 문제가 생긴다. 따라서 비용을 낮추기 위해 로터부만을 주철로 하고 그 외 부분을 알루미늄으로 한 브레이크 디스크를 채용하고 있다. 디스크를 주조할 때 주철제의 로터를 금형 안으로 삽입해 알루미늄과 합체시키는 하이브리드 구조다. 주철로 만들었을 경우의 중량이 19.1kg이지만 카본 세라믹은 8.6kg, 하이브리드제품은 13.4kg으로 차이가 난다. 아우디는 이런 기술들을 A4 등에 폭넓게 적용할 계획이라고 밝히고 있다. 이 외에도 알루미늄 합금과 CFRP을 접합하는 기술도 있다.
아우디는 또한 Q5의 크로스멤버와 리어 해치게이트, 프론트 후드 등 대형 부품에도 알루미늄 합금의 적용을 확대하고 있다. Q5의 해치게이트는 8.5kg으로 경량이지만 형상이 복잡하기 때문에 복수의 알루미늄 제품을 MIG(Metal Inert Gas)용접으로 접합하고 있다. 여기에 해치게이트 일부에 적용되고 있는 강제의 부품과 알루미늄 합금을 접합하는데 CMT(Cold Metal Transfer)용접이라고 하는 신기술을 채용하고 있다.
CMT 용접은 와이어의 공급제어를 치밀하게 해 용접전류치를 낮추고 모재의 과열을 억제하는 용업 방법이라고 한다. MIG용접에 비해 용접 품질이 좋고 가공으로 인한 변형이 적으며 다른 소재의 접합이 가능하다고 하는 특징이 있다고 한다.
이런 경량화기술을 종합해 만들어진 A5 프로토타입 모델의 경우 CFRP제 프론트 후드와 알루미늄 합금제 도어, 일부에 CFRP를 이용한 휠 등의 경량 부품을 장착해 차량 질량을 1,310kg까지 낮추었다. 이 프로토 타입에는 2.0리터 직접분사 터보차저 엔진을 탑재하고 있다. 2.0리터의 배기량으로 V6 3.2리터 자연흡기 차량보다 출력은 낮다. 하지만 3.2리터차에 비해 230kg 가벼워 무게당 출력비가 떨어지지 않아 가속감이 뛰어나다고 한다.
