[EBN산업포럼] 전기차 안전성 강화, 핵심은 ‘핫스탬핑’

송고 2023.11.23 16:59 | 수정 2023.11.24 10:16
EBN 신주식 기자 (winean@ebn.co.kr)

전기차 시장 확대와 함께 안전성 우려 높아져
초고강도강 적용으로 가볍고 안전한 차체 개발
세계철강협회, 미래 전기차 SEM 솔루션 제시

이동열 현대제철 자동차부품기술팀장.[제공=EBN]

“탄소중립을 위해 전기차 수요가 늘고 있으나 차량 무게가 늘어나면서 사고시 충돌에 의한 충격도 커지고 배터리 안전성에 대한 우려의 목소리도 높아지고 있습니다. 차량의 약 60%가 철강 소재인 만큼 철강사들도 더 가볍고 튼튼한 소재 개발에 적극 나서고 있습니다.”

이동열 현대제철 자동차부품기술팀장은 23일 서울 서초구 양재동 호반건설 스튜디오에서 열린 ‘EBN 제7회 글로벌 혁신성장 포럼모빌리티’ 포럼을 통해 “전기차 및 자율주행차에 적용되는 철강 소재에 대한 연구개발도 활발하게 추진되고 있다”고 말했다.

전기차 시장이 확대되면서 전기차의 안전성 제고를 요구하는 목소리도 높아지고 있다.

대용량의 배터리가 탑재되는 특성으로 인해 전기차는 내연기관 차량보다 17~25% 무거우며 이로 인해 사고시 차량에 전달되는 충돌에너지도 늘어난다.

전기차에서 발생하는 화재의 빈도는 내연기관 차량보다 높지 않은 것으로 알려졌으나 화재시 열폭주가 발생하면 순간적으로 온도가 800~1000도까지 오르며 사고로 의식을 잃은 승객을 구조하기 어렵다.

이에 따라 각국은 전기차 안전성 강화를 유도하기 위해 충돌 안전 평가를 강화하고 있으며 내년에는 국내 KNCAP(자동차 안전도 평가)에서 차대차 충돌시험을 시행할 예정이다.

이동열 팀장은 자동차 철강소재에 초고강도강 및 핫스템핑이 확대될 것으로 전망했다.

초고강도강은 강도가 800MPa 이상의 소재로 일반적인 자동차 도어나 외판(280MPa)보다 3배 이상의 강도를 갖는다. 핫스탬핑은 차체에 적용되는 최고 강도의 소재로 1500MPa가 일반적이다.

이들 소재는 강도가 높은 만큼 충돌시 차체 변형을 줄이는 부품에 많이 적용되며 탄소배출량은 알루미늄보다 6.6배 적은 수준이다.

폭스바겐은 준대형 전기차인 ID.7에 핫스탬핑을 BIW 기준 30% 적용하고 있으며 벤츠도 핫스탬핑 비중을 기존 8%에서 17%까지 확대 적용하고 있다.

알루미늄 소재는 경량화 및 드라이빙 성능 향상을 위해 압출, 판재, 주조의 공법으로 차체에 적용되는데 테슬라를 기점으로 최근에는 다양한 자동차 제조사들이 알루미늄 주조 공법을 전기차 중심으로 확대하고 있다.

도요타는 일체형 알루미늄 주조 공법을 적용해 전기차를 개발하겠다는 계획을 밝혔는데 이는 부품 개발비와 공장 투자비를 절반으로 줄일 수 있기 때문이다.

[EBN 7회 혁신성장 포럼] 이동열 현대제철 팀장 “미래 모빌리티 WAS 컨셉카”

이동열 팀장은 “예전부터 알루미늄 주조 공법은 고급 차량의 주행 향상을 위해 사용됐으나 현재는 미래 전기차 신규설비 투자를 위한 솔루션으로 검토되고 있다”며 “탄소중립 이슈와 차량 제조원가를 고려하면 럭셔리 차량이 아닌 일반적인 차량으로 확대될 지 여부는 지켜봐야 할 것”이라고 말했다.

세계철강협회도 모빌리티 산업 변화에 따라 산하 기관인 자동차분과위원회를 중심으로 철강사들과 다양한 과제를 진행하고 있다.

자동차분과위는 올해 SEM(Steel-E Motive)라는 미래 자율주행형 모빌리티 컨셉을 발표했다.

신개념 도심형 전기차인 SEM은 B-Pillar를 없애는 등 개방감을 극대화했는데 개방감을 강조할수록 안전성을 낮아질 우려가 있다.

하지만 SEM은 1.5~2GPa 강도의 핫스탬핑 소재를 32%, 1.2GPa 이상 강도의 냉연 초고강도강은 16.2% 적용하는 등 강도는 높이고 차체 중량은 줄였다.

SEM은 기존 차량 대비 중량을 25% 줄인 반면 스틸배터리케이스를 구현해 충돌 안전성능은 IIHS 기준 최고 수준을 확보했다.

이동열 팀장은 “철강사들은 탄소중립 소재를 개발하고 충돌 성능 확보를 위해 기존보다 더 강한 초고강도 소재에 대한 연구를 진행하고 있다”고 말했다.

이어 “자동차 소재 관련 철강소재는 핫스탬핑 등 초고강도 소재 중심으로 확대되고 고급 럭셔리 전기차 중심으로 알루미늄 주조 부품 적용이 늘어나고 있다”며 “향후 자율주행차량의 충돌 안전 규정 등이 언제 확정될 것인지는 불확실하나 SEM 솔루션은 좋은 아이디어를 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

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[EBN산업포럼] 전기차 안전성 강화, 핵심은 ‘핫스탬핑’

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