"자동차에서 알루미늄이 왜 그렇게 흔한 걸까?" 또는 "알루미늄의 어떤 점이 차체에 그토록 훌륭한 소재가 되는 걸까?"라고 자문하게 될지 모릅니다. 하지만 알루미늄이 자동차 제조에 자동차 초창기부터 사용되어 왔다는 사실을 깨닫지 못하고 있는 것입니다. 1889년 초부터 알루미늄은 대량 생산되어 자동차에 주조, 압연, 성형되었습니다.
자동차 제조업체들은 강철보다 성형하기 쉬운 소재를 사용할 기회를 잡았습니다. 당시에는 더 순수한 형태의 알루미늄만 존재했는데, 이 알루미늄은 특징적으로 더 부드럽고 성형성이 뛰어나며 시간이 지나도 변함없는 뛰어난 내식성을 가지고 있습니다. 이러한 요인들로 인해 자동차 제조업체들은 모래 주조를 통해 넓은 차체 패널을 제작한 후 수작업으로 용접하고 광택을 냈습니다.
20세기 중반에는 부가티, 페라리, BMW, 메르세데스, 포르쉐 등 유수의 자동차 제조업체들이 알루미늄을 자동차에 적용하기 시작했습니다.
왜 자동차에 알루미늄을 선택해야 할까요?
자동차는 약 3만 개의 부품으로 구성된 복잡한 기계입니다. 차체, 즉 차량의 뼈대는 자동차 제조에서 가장 비싸고 중요한 부분입니다.
여기에는 차량의 형태를 형성하는 외부 패널과 보강재 역할을 하는 내부 패널이 포함됩니다. 패널은 기둥과 난간에 용접되어 결합됩니다. 차체는 앞뒤 도어, 엔진 빔, 휠 아치, 범퍼, 후드, 승객실, 전면 패널, 루프 패널, 그리고 바닥 패널로 구성됩니다.
차체의 가장 중요한 요건은 구조적 견고성입니다. 하지만 차체는 가볍고, 생산 비용이 저렴하며, 녹슬지 않아야 하며, 소비자들이 원하는 매력적인 특성, 예를 들어 우수한 표면 마감 특성도 갖춰야 합니다.
알루미늄은 다음과 같은 몇 가지 이유로 이러한 요구 사항을 충족합니다.
다재
알루미늄은 매우 다재다능한 소재입니다. 알루미늄은 성형성과 내식성이 뛰어나 작업과 성형이 용이합니다.
알루미늄 시트, 알루미늄 코일, 알루미늄 판, 알루미늄 튜브, 알루미늄 파이프, 알루미늄 채널, 알루미늄 빔, 알루미늄 막대, 알루미늄 각도 등 다양한 형태로 제공됩니다.
다재다능한 알루미늄은 크기, 모양, 항복 강도, 마감 특성 또는 내식성 등 다양한 특성이 요구되는 다양한 자동차 응용 분야에서 선택 가능한 소재가 될 수 있습니다.
작업 용이성
베이크 경화, 가공 및 석출 경화, 인발, 어닐링, 주조, 성형, 압출 등 다양한 제조 공정을 통해 성능 품질과 다양성을 향상시킬 수 있습니다. 용접 기술의 발전으로 알루미늄 접합이 더욱 쉽고 안전하게 이루어질 수 있게 되었습니다.
가볍고 내구성이 뛰어납니다
알루미늄은 무게 대비 강도가 높아 가볍고 내구성이 뛰어납니다. 알루미늄 자동차 트렌드는 차량 경량화에 집중되어 왔는데, 이는 더욱 엄격해진 배기가스 규제를 충족하기 위한 업계의 주요 목표입니다.
드라이브 알루미늄(Drive Aluminum)의 연구에 따르면 자동차에 알루미늄을 사용하면 차량 무게가 줄어들고 연비와 주행 거리가 늘어나는 것으로 나타났습니다. 소비자 수요와 환경적 인센티브가 전기차 생산 증가로 이어지고 있으므로, 배터리 무게를 상쇄하고 배출량을 줄이기 위한 방안으로 차체에 알루미늄을 사용하는 비중이 앞으로도 계속 증가할 것으로 예상됩니다.
합금화 능력
알루미늄은 강도, 전기 전도성, 내식성 등의 특성을 증폭시키기 위해 다양한 원소와 합금할 수 있기 때문에 자동차 제조에 널리 사용됩니다.
알루미늄은 주요 합금 원소에 따라 합금 계열로 구분됩니다. 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx 알루미늄 합금 계열에는 모두 자동차 차체에 사용되는 합금이 포함됩니다.
자동차 차체의 알루미늄 등급 목록
1100
1xxx 시리즈 알루미늄은 시중에서 가장 순수한 알루미늄입니다. 순도 99%의 1100 알루미늄 판은 매우 가단성이 뛰어납니다. 또한 뛰어난 내식성을 자랑합니다. 1100 시리즈는 차량에 사용된 최초의 합금 중 하나였으며, 오늘날에도 주로 단열재로 사용되고 있습니다.
2024
2xxx 시리즈 알루미늄은 구리와 합금됩니다. 2024는 높은 강도와 뛰어난 피로 저항성을 나타내므로 피스톤, 브레이크 구성 요소, 로터, 실린더, 휠 및 기어 제조에 자주 사용됩니다.
3003, 3004, 3105
3xxx 망간 계열 알루미늄은 성형성이 뛰어납니다. 3003, 3004, 3105를 가장 많이 볼 수 있습니다.
3003은 높은 강도, 우수한 성형성, 가공성 및 인발 가공성을 자랑합니다. 자동차 배관, 패널링, 그리고 하이브리드 및 EV용 파워 캐스팅에 자주 사용됩니다.
3004는 3003과 많은 특징을 공유하며, 카울 그릴 패널과 라디에이터에도 추가적으로 사용될 수 있습니다.
3105는 우수한 내식성, 성형성 및 용접 특성을 가지고 있습니다. 자동차 차체 시트, 펜더, 도어, 바닥 패널 등에 사용됩니다.
4032
4xxx 시리즈 알루미늄은 실리콘과 합금됩니다. 4032는 뛰어난 용접성과 내마모성을 보여주므로 피스톤, 압축기 스크롤, 엔진 구성품에 사용됩니다.
5005, 5052, 5083, 5182, 5251
5xxx 시리즈는 알루미늄 차체에 가장 많이 사용되는 소재 중 하나입니다. 주요 합금 원소는 강도 향상에 효과적인 것으로 알려진 마그네슘입니다.
5005는 차체 패널, 연료 탱크, 스티어링 플레이트, 파이핑에 사용됩니다.
5052는 가장 내구성이 뛰어난 합금 중 하나로 여겨지며, 그 결과 다양한 자동차 부품에 사용됩니다. 연료 탱크, 트럭 트레일러, 서스펜션 플레이트, 디스플레이 패널, 브래킷, 디스크 및 드럼 브레이크를 비롯한 여러 비필수 자동차 부품에 사용됩니다.
5083은 엔진 베이스와 차체 패널과 같은 복잡한 자동차 구성품에 매우 적합합니다.
5182는 차체의 구조적 핵심으로 등장합니다. 구조용 브래킷부터 도어, 후드, 프런트 윙 엔드 플레이트까지 모든 것을 포함합니다.
5251은 자동차 패널에서 볼 수 있습니다.
6016, 6022, 6061, 6082, 6181
6xxx 알루미늄 시리즈는 마그네슘과 실리콘으로 합금되어 있으며, 최고의 압출 및 주조 성능을 자랑하며, 이상적인 표면 마감 특성을 보여줍니다.
6016과 6022는 움푹 들어간 곳의 내구성이 중요한 자동차 차체 커버, 도어, 트렁크, 지붕, 펜더 및 외부 플레이트에 사용됩니다.
6061은 뛰어난 표면 마감 특성, 내식성, 그리고 높은 강도를 자랑합니다. 크로스 멤버, 브레이크, 휠 프로펠러 샤프트, 트럭 및 버스 차체, 에어백, 리시버 탱크 등에 사용됩니다.
6082는 내충격성이 매우 뛰어나 하중 지지 프레임에 사용됩니다.
6181은 외부 차체 패널로 사용됩니다.
7003, 7046
7xxx는 아연과 마그네슘을 합금한 가장 강력하고 강도가 높은 합금 종류입니다.
7003은 충격 빔, 시트 슬라이더, 범퍼 보강재, 오토바이 프레임, 림 제작 시 용접 형상에 주로 사용되는 압출 합금입니다.
7046은 중공 압출 성능과 우수한 용접 특성을 가지고 있으며, 7003과 유사한 용도로 사용됩니다.
자동차용 알루미늄의 미래
1800년대 후반 자동차 제조업체들이 주목했던 사실이 오늘날에도 여전히 유효하다고 믿을 만한 충분한 이유가 있습니다. 바로 알루미늄이 차량에 탁월한 선택이라는 사실입니다! 알루미늄이 처음 도입된 이후, 합금과 향상된 제조 기술은 자동차에서 알루미늄의 사용을 더욱 증가시켜 왔습니다. 지속가능성과 환경 영향에 대한 전 세계적인 관심과 더불어, 알루미늄은 자동차 산업에 상당히 광범위하고 심도 있는 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
저자: 사라 몬티조
출처: https://www.kloecknermetals.com/blog/aluminum-in-cars/
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MAT Aluminum의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2023년 5월 22일
