더 멀리 가기 위해 더 가볍게 만들기

배터리 때문에 더 무거운 전기차에게는 다이어트가 필수다.

2톤에 달하는 자동차를 움직이려면 많은 에너지가 필요하다. 학교에서 배운 운동 에너지와 위치에너지 모두 질량에 비례한다는 사실을 기억할 것이다. 일반적으로 1500kg 정도의 승용차 무게를 10% 줄이면 연비는 4%, 가속 성능은 8% 까지 향상된다고 한다. 차를 가볍게 만드는 일이 큰 엔진을 쓰는 것만큼 효과적이지만 충돌 안전을 보장할 정도의 강성을 가지면서도 가벼운 소재를 적용하는 것은 비용이 많이 든다. 그래서 F1 경주용 차량 등에만 주로 적용되었다.

차량 무게를 10% 줄였을 때의 장점들 - 현대자동차 저널 자료 참조

그러나, 전기차 시대로 접어들면서 차량 경량화 기술들이 다시 주목을 받고 있다. 자동차를 움직이기 위해 필요한 많은 에너지를 보관할 배터리는 무게가 만만치 않아. 일반적으로 내연기관 자동차보다 전기차가 4~500kg 더 무겁다. 한번 충전해서 갈 수 있는 주행 거리를 늘리기 위해서 배터리를 늘리면 그만큼 더 무거워지고, 효율은 떨어질 수밖에 없다. 배터리 때문에 무거운 전기차에게 다이어트는 필수인 셈이다.

테슬라 기가 프레스를 통한 부품 단순화 - 포스코 연구 보고서 참조

일단은 차체의 구조를 바꿔서 사용되는 부품의 수를 줄이는 방법이 적용되고 있다. 대표적인 예가 테슬라다. 테슬라는 기가프레스라는 초대형 차체 제작 설비를 제작해 차체 후방 부품을 기존 70여 개에서 하나로 만들었다. 여러 개의 부품을 나사나 볼트로 조립하지 않아도 되니까 무게를 줄이면서도 필요한 차체 강성을 확보했다.

BMW i3에 적용된 카본 차체 Life Module - BMW 홈페이지 참조

탄소섬유 강화 플라스틱이나 알루미늄을 섞은 경량 강판 같은 신소재를 적용해서 차를 가볍게 만들기도 한다. BMW는 i3에 카본을 이용해서 어른 두사림이 들 수 있는 차체를 적용하고 있다. 또한, 전기차 배터리의 에너지 밀도를 높여 같은 무게에도 더 많은 에너지가 들어갈 수 있도록 하는 연구도 활발히 진행 중이다. 전기차의 경쟁이 더 치열해질수록 차를 더 가볍게 만들기 위한 기업들의 노력은 더욱더 확대될 것이다.