재규어랜드로버의 새 라인업에 알루미늄 채용의 비율이 높아지고 있다. 재규어 모델의 경우 차체 패널에만 알루미늄을 채용하는 것이 아니라 섀시 등에도 폭 넓게 사용하고 있다. 차"/> 재규어랜드로버의 새 라인업에 알루미늄 채용의 비율이 높아지고 있다. 재규어 모델의 경우 차체 패널에만 알루미늄을 채용하는 것이 아니라 섀시 등에도 폭 넓게 사용하고 있다. 차"/> 재규어 랜드로버 알루미늄 합금 차체의 경량화 기술 > 스페셜이슈 | 글로벌오토뉴스

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재규어 랜드로버 알루미늄 합금 차체의 경량화 기술

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2016-05-09 14:41:02

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재규어랜드로버의 새 라인업에 알루미늄 채용의 비율이 높아지고 있다. 재규어 모델의 경우 차체 패널에만 알루미늄을 채용하는 것이 아니라 섀시 등에도 폭 넓게 사용하고 있다. 차체 패널과 트렁크 리드 등에는 고장력 강판도 사용한 것이 그 부분만을 알루미늄으로 하는 흐름과는 차이가 있다. 재규어가 XE에 알루미늄 합금을 기본으로 한 경량 차체 구조를 채용한 것은 독일 프리미엄 브랜드들과의 경쟁을 위한 것이다. 

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XE는 차체 골격 표면적의 75% 이상에 알루미늄 합금을 채용했다. 알루미늄 합금은 미국 노벨리스(Novelis)사가 공급한다. XE는 노벨리스사의 6000계(Al-Mg-Si계) 고장략 알루미늄 합금인 AC300과 AC600을 사용하고 있다. 노벨리스는 랜드로버의 레인지로버에도 알루미늄 합금을 공급하고 있다. 

XE는 재규어 브랜드에서 신세대 모듈러 플랫폼을 채용한 첫 번째 모델이다. 이 신세대 아키텍처는 F타입의 서스펜션 등에서부터 도입되기 시작했다. 이어서 XF에는 알루미늄 인텐시브 모노코크라고 하는 플랫폼이 채용됐다. 알루미늄 합금을 기본으로 고장력 강판과 마그네슘 합금을 이용하고 있다. 

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재규어랜드로버는 ZE의 화이트보디의 질량은 251kg이라고 발표했다. 메르세데스 벤츠 C클래스는 도어류를 포함한 수치이지만 360kg으로 ZE가 가장 가볍다. XE의 화이트보디는 알루미늄 합금의 채용에 의해 강판재에 의한 설계에 비해 질량비는 17%를 저감하고 있다고 한다. 

기본적으로 XE의 차체 골격에 있어 알루미늄 합금의 사용 부위와 소재의 종류를 살펴 보자. 프론트, 센터, 루프의 각 필러와 사이드 멤버 등 주요한 차체 골격은 6000계 알루미늄 합금재로 구성되어 있다. AC300을 이용한 압출재는 범퍼 빔과 사이드 멤버, 프론트 크로스 멤버, 루프 멤버 등에 사용된다. AC300의 다이캐스트재는 서스펜션 마운트와 앞뒤 크래시박스 등에 채용됐다. 

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AC600은 AC300과 같은 강도이면서 성형성에 뛰어난 재료로 프레스 성형한 부품이 엔진 후드와 사이드 패널에 사용되고 있다. 

XE에는 앞뒤 도어와 트렁크리드, 뒤쪽 언더 보디에 강판을 채용하고 있다. 전후 중량 배분을 50 : 50 으로 하기 위한 것인데 비용저감의 의미도 있을 것으로 보인다. 센터 필러는 알루미늄 합금과 강판에 의한 하이브리드 구조다. 판재 사이에 고밀도 발포재를 주입한 핫 프레스 강판을 사용해 알루미늄합금 골격에 보강을 실시하고 있다. 알루미늄 합금재와 강판과의 접합에는 셀프 피어싱 리벳과 에폭시계 접착재를 사용하고 있다. 

서스펜션은 신세대 모듈러 아키텍처를 채용하는 F타입과 XE, XF, F-Pace가 공통이다. 앞 더블 위시본 서스펜션은 알루미늄/마그네슘 합금제 부품으로 구성된다. 뒤 인테그럴 링크는 멀티링크식을 개량한 것으로 스프링 하질량 경감을 위해 토 컨트롤 링크와 상부 컨트롤 암의 단조 알루미늄 합금, 너클과 하부의 컨트롤 암에 주조 알루미늄 합금을 채용했다. 

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XF에서는 새로운 플랫폼의 채용으로 인해 190kg의 중량 저감을 실현했다. XE와 마찬가지로 차체 표면적의 약 75% 이상에 알루미늄 합금재를 채용해 가볍고 비틀림 강성을 선대보다 28% 높인 2만 1,700Nm로 향상시켰다. 

XE와 마찬가지로 각 필러와 사이드 멤버 등의 차체 골격을 시작으로 앞쪽 충격흡수용 멤버를 표함한 크래시박스의 부재도 6000계 알루미늄 합금재다. 외판에서는 엔진 후드와 펜더도 알루미늄 합금재다. 

차체 측면부도 6000계의 알루미늄 합금제 판재를 사용했다. 일체 구조를 채용한 도어 개구부 주위를 감싼 대형 사이드 패널은 단체로 질량이 6kg에 미치지 못한다고. 

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센터 필러에는 초고장력 핫 프레스 강판을 보강재로 사용하고 있다. 이처럼 XF의 차체 골격 구성은 차체 크기가 확대되는 것 외에는 XE와 공통이다. 

XE와는 다른 형상인 6라이트의 사이드 윈도우 주위와 뒤 윈도우 개구부의 주변접합부를 보면 셀프 피어싱 리벳을 사용하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 XE와 마찬가지로 차체 앞 범퍼 서포트와 벌크 헤드 뒤쪽에 설계된 스티어링 행거 빔에는 마그네슘 합금의 다이캐스트 품을 사용하고 있다. 

재규어랜드로버는 알루미늄 합금용 모델은 F-Pace를 포함해 리사이클한 재료를 사용하고 있다. 노벨리스사와 재규어랜드로버사가 공통으로 개발한 RC5754라고 하는 고강도의 알루미늄 합금에는 리사이클재류가 많이 포함되어 있다. 

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재규어랜드로버는 2008년에 노벨리스사와 REALCAR(REcycled ALuminium CAR)라고 하는 자동차용 알루미늄 합금 리사이클 프로젝트를 시작했다. 이에 근거해 자동차의 알루미늄 합금과 생산시에 발생하는 폐재 등을 재이용하고 있는 것이다. 

예를 들면 알루미늄 프레스 부품의 생산시에 만들어진 부분 등은 직접 알루미늄 메이커인 노벨리스사에 위탁해 재생 가공을 하도록 하고 새로운 알루미늄 합금 리사이클재로 출하된다고 한다. 

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이어서 등장한 재규어 브랜드의 첫 번째 SUV 인 F-PACE도 알루미늄 인텐시브 모노코크 플랫폼을 베이스로 하고 있다. 알루미늄 사용 비율이 80퍼센트를 넘고 여러 소재가 혼합된 트렁크 문과 마그네슘이 들어간 크로스바 빔, 프런트-엔드 캐리어 등이 합쳐져 경량화를 구현했다. 

리어 플로어에 고강도 강철이 사용된 구조는 2616개의 셀프 피어싱 리벳과 72.8미터의 구조용 접착제, 566개의 접용점으로 연결이 되어 있다. 여기에 서스펜션 시스템이 결합해 비틀림 강성을 높였다. 이는 주행 성능, 핸들링, 승차감을 향상시킨 요인이다. 

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고압력 다이캐스트 알루미늄 프런트 서스펜션 터렛(turrets)이 원하는 지상 간격과 서스펜션 트레블(travel)을 만들어내기 위해 새롭게 설계됐다. 프론트 크로스 맴버(front crossmembers)의  크기가 커졌다. 서브프레임과 서브프레임 설치 위치는 중량이나 외형의 변형 없이도 강성을 높이는데 기여하고 있다. 
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