LG Business Insight 1362

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1 경량화 2.0 소재의새로운가치요구하고있다 경량화 1.0 이경량화만을요구했었다면, 경량화 2.0 은제품디자인, 친환경성등추가적인가치도요구하고있다. 알루미늄, CFRP, 마그네슘등이자동차, IT 기기등에적용되기시작되며 경량화 2.0 시대를이끌어가고있다. 소재기업들은소재포트폴리오의확장, 이종소재기업과의제휴등을통해 경량화 2.0 시대를새로운성장의발판으로삼아야할것이다. 문희성책임연구원 이윤하선임연구원 만화속마징가 Z, 아이언맨등주인공들 은자유자재로하늘을난다. 하지만마징가 Z 가주제가대로무쇠팔과무쇠다리를가졌다면 불가능했을것이다. 너무무거워날수없고, 평소폭포속에숨어있기에녹슬어버리고말 았을것이다. 초합금 Z 라는가상의메탈덕에 매우가벼우면서도강한성능을가질수있었 다. 아이언맨은아이언 ( 철 ) 이아닌, 티타늄합 금으로만들어졌다. 사실티타늄맨이다. 가벼 우면서튼튼한소재덕분에적과잘싸울수 있었다. 이처럼경량화는만족스러운성능을 구현하면서가볍다는것을의미한다. 경량화, 계속풀어야하는숙제 < 그림 1> 세계주요국가의연비규제전망 (CO 2 배출량환산기준 ) 174 미국 한국 유럽 120 일본 자료 : 환경부 (2014) ( 단위 : g/km) 경량화는에너지효율을 높이기위한방안이다. 효율을높이는것은 100% 가아닌이상계속 되는숙제다. 대부분은 항공우주, 자동차등수 송분야의연비이슈에서 출발한다. 항공산업에서 는더많은승객과짐을 더적은연료로운송하고 자하는데에서연비경 쟁이시작된다. 때문에비교적가벼운알루미늄합금이항공기에많이적용되고있으며, 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP), 티타늄, 엔지니어링플라스틱등신소재들도적용이시작되고있다. 자동차에서의연비경쟁은더욱치열해지고있다. 특히온실가스감축과에너지효율화는각국정부들이자국의산업발전과함께내수시장의진입장벽을위해강화해나가고있다. < 그림 1> 과같이각국정부는배출가스와연비규제를강화하고있다. 경량화를통한연비강화는자동차의유지비절감외에성능향상효과도있다. 1.5톤승용차의무게를 10% 줄일경우, 가속성능 8% 향상, 제동거리 5% 단축, 조향성능 6% 향상및샤시내구수명 1.7 배증가효과를거둘수있다고알려져있다. 1 특히전기차의경량화는더절실하다. 전지용량의한계로인해한번충전으로가능한주행거리를늘려야한다. 가볍기만해서도안된다. 탑승자의안전규제도강화되고있기때문이다. 연비와안전문제는사용자입장에서는모두중요한요소다. 자동차기업들이연비만을높이기위해가벼운소재만을사용하다가강도가약해진다면안전에위협이될수있기때문이다. 이를위해 1 정우창, 차체경량소재도입동향및영향 (2015) LG Business Insight

2 경량화는에너지효율을높이는방안으로선택이아닌, 필수요소가되고있다. 기업들은기존강철대비성능이우수한고장력강판 (AHSS: Advanced High Strength Steel) 을통해주로대응하고있다. 아르셀로미탈, 타타스틸, 신닛테츠스미킨 (NSSMC), 티센크루프등철강기업들은 AHSS 생산을늘리고있다. 최근신닛테츠스미킨은가장고강도의 AHSS, 하이텐 (Hi-ten) 을개발해미국, 인도네시아등으로생산지를확대해나가고있다. 고장력강판은알루미늄합금보다비용이저렴하고가공이용이하다. 그리고세계각지에서유사한품질의제품을현지조달하기쉽다는점을우위로보고있다. 그러나이미오래전부터개발, 적용해온고장력강판만으로는규제대응에한계가있을것으로보인다. 자동차기업들은이미오랫동안철강을사용해제작한관성이있기에쉽게바꾸려하진않는다. 그러나경량화의요구가가속되고있는상황을거스를수는없을것이다. 경량화에요구되는새로운가치최근고객들은경량화요구와함께, 제품디자인, 방열, 친환경성등새로운가치까지동시에충족되기를기대한다. 근래주목받고있는미니멀화 (Minimalism) 트렌드에따라화려함보다는절제되고심플함을강조하는메탈릭디자인이주목받고있다. 이는메탈원재료그대로의광택과질감을살려제품에반영한것을의미한다. 이러한트렌드는모바일 IT분야에서특히활발히일어나고있다. 메탈소재는 도회적이고세련된느낌 을주는것으로소비 자들에게인식되어있어프리미엄가치를제공 하고있다. 애플에서시작된스마트폰에서의 메탈소재채택이삼성에이어샤오미, ZTE 등중국기업까지확대되었다. 그리고이파장 은모바일악세서리까지이어져관련기업인 벨킨 (Belkin) 등은메탈릭디자인이적용된 제품들을선보이고있다. 미니멀리즘은최근가전제품영역에서도 강조되고있다. 냉장고, TV 등의다양한가전 의디자인프리미엄측면에서메탈이인기를 이미얻고있다. 이제는움직임이요구되는무 선청소기나로봇청소기등으로확대될수있 다. 일반가전에비해충돌빈도가커고강도 가요구된다. 동시에사용시간이길어져야하 므로전기자동차와비슷한이유로경량화역 시중요하다. 이러한가전에서의메탈사용은 경량화나고강도같은기능측면에더해디자 인이라는가치를더해줌으로써고객에게새로 운가치를제공하고있다. 소비자뿐아니라정부역시경량화와동시 에다양한가치를요구하고있다. 연비규제강 화를통해자동차기업들에게경량화를요구 하고있고, 자동차의재활용까지자동차기업 에서책임지도록요구하고있다. EU 는폐자동 차를처리할때소재들이재활용될수있도록 자동차의설계단계부터각각의부품들이어 떤소재로구성되어있는지, 어떻게재활용이 될수있는지를명기하게하였다. 2 그리고자동 년부터시행된폐자동차처리지침 (End-of-Life Vehicle Directives) 으로주로재활용률목표달성, 재활용정보제공등의내용으로구성 38 LG Business Insight

3 경량화 2.0 시대는경량화뿐만아니라제품디자인, 친환경성등추가적인가치가요구된다. 차의 95% 까지재활용이가능하도록규제하였다. 자동차기업들은가볍지만재활용이가능한소재를개발해야하는것이다. 경량화 1.0에서 2.0 시대로의전환경량화하는것도어렵지만이것만으로는차별화가부족한시대가도래하고있다. 예를들어, 경량화만을추구한다면스마트폰에알루미늄같은메탈이굳이사용될이유가없다. 과거에주로사용되던일반플라스틱이야말로가볍고저렴하다. 물론메탈보다강도는약하지만대신교체비용이아주저렴하기때문에고객들의사용편의성이높다. 여기서강도를높이는것이필요하다면엔지니어링플라스틱같은고강도의플라스틱소재를사용할수도있다. 하지만고객들은단순히가벼운스마트폰을원하는것이아니다. 경량화에추가적인가치제공을통한차별화가필요하다. 지금까지의경량화는가격보다는성능이우선시되는항공우주, 국방, 스포츠카가주요적용분야였다. 연비규제가있었지만, 소재외에도엔진배기량을줄이는등다른방법으로해결이가능했다. 단지선택의문제였다. 그러나규제가강화되고차별화가요구되면서경량화는필수의시대가되고있다. 여기에제품디자인, 친환경성, 열제어등가치제공이더해지는시대, 즉 경량화 2.0 시대를맞이하고있다. 적용분야도기존분야를포함해대중적인양산차, 웨어러블 / 모바일기기, 드론 (Drone) 등으로확장되면서경량소재의사용량도늘고 < 그림 2> 경량화 2.0 시대에요구되는가치 제공가치 Appllcation 경량화 1.0 성능중심 소재경량화 항공우주 국방 자동차 ( 스포츠카, 럭셔리카 ) 경량화 2.0 가치및가격중심 제품디자인 친환경 ( 재활용 ) 열관리등 Mass 급자동차 모바일기기 드론등로봇 철도챠량 있어경량소재의필요성을뒷받침하고있다. 알루미늄, 하늘의메탈에서지상의메탈로 경량화 2.0 시대의대표적인소재중하나는 알루미늄이다. 이는지구상에철보다더풍부 한자원이다. 철보다약 1/3 의수준으로가볍 고열전도율도우수한메탈이다. 다양한원소 의첨가를통한합금의종류는 1000 번대시리 즈부터 9000 번대시리즈까지다양하다. 3 음료 캔, 호일부터항공기, 자동차까지사용범위가 매우넓다. 비교적부가가치가높은항공분야 에는알루미늄합금이여객기한대당보통 60~70% 가량사용되고있다. 다른소재가대 체된다해도항공기동체사용비중은일정이 상으로유지될것으로보인다. 이제는알루미 늄의적용분야가자동차분야로확대되면서 지상의메탈로진화하고있다. 알루미늄차체 를사용한자동차는아우디, 재규어랜드로버 등이미있다. 그러나모델의판매량이크지 3 알루미늄에구리, 마그네슘을첨가한 2000 번대, 마그네슘, 규소를첨가한 6000 번대등첨가물질과가공에따라 AL7075 등숫자로합금을구분한다. LG Business Insight

4 경량화의대표소재인알루미늄은하늘의메탈에서지상의메탈로진화하고있다. 않은프리미엄급세그먼트여서자동차시장전체에서비중이작다. 알루미늄수요를모두합쳐도변화에미치는영향은작다. 그러나혁명에가까운시도가최근일어나고있다. 경량화 2.0의출발점, 포드의알루미늄혁명미국포드 (Ford) 는대중적인양산차세그먼트인픽업트럭 (F-150) 차체에알루미늄을적용, 2014 년하반기에출시했다. 포드는강화되고있는연비규제에선제적으로대응하기위해경량화에나섰다. 픽업트럭은우리나라사람들에게는생소하지만, 해외, 특히미국에서는판매순위 1위인베스트셀링모델이다. F-150 은지난 32년간북미에서가장많이팔린차로, 지난해만 76만대가팔렸다. 대표적인베스트셀링모델중하나인도요타캠리 (Toyota Camry) 의판매대수가 46만대였으니수량으로비교해보면인기를실감할수있다. 포드가최고급세그먼트가아닌대중적인모델에알루미늄을선도적으로적용한것에업계모두주목하고있다. 포드는알루미늄차체적용을통해차량당 700파운드 (318kg) 를감량하였다. 이는전체무게의 13% 로 10% 이상의연비절감효과가있다. 소재변경에따른포드의비용상승분은 1천달러정도된다고알려져있 다. 포드로서는확신에찬도전을통해자동차업계를주도하면서 기술의 Ford 라는명성을이어가고자한다. 포드외에벤츠, 재규어, GM 등자동차기업들도알루미늄합금적용을늘리며경량화에나서고있다. 벤츠 C클래스는알루미늄합금을외판과골격에모두사용해서차량무게를이전모델대비약 70kg 감량했다. 재규어랜드로버는재규어XE 에알루미늄모노코크차체를적용, 차체의 75% 를알루미늄으로하였다. GM은캐딜락대형세단신모델 CT6에알루미늄을포함한경량신소재를적용 ( 알루미늄합금비중 64%) 해차체중량을기존철강차체보다 90kg 절감했다. 자동차에알루미늄적용비중이대폭커지면서알루미늄수요도증가할것으로전망하고있다. 시장조사기관인더커 (Ducker) 에따르면, 2025년까지자동차내알루미늄소재사용비율이현재의 2배이상증가할것으로전망하고있다. 특히포드의 F-150 물량을연 50만대, 알루미늄적용차종확대를가정하면미국시장은 2013년 10 만톤규모에서 2020년에는 100~150 만톤규모로급성장할것으로보고있다. 이러한전망에따라포드에알루미늄을공급하는알코아 (Alcoa) 와노벨리스 (Novelis) 등알루미늄소재기업들은각각 5억달러규모의생산설비증설투자를추진하고있다. 포드의픽업트럭 F-150 과알루미늄바디 IT 기기로확대되는알루미늄전쟁 애플은 IT 기기에서메탈채용의선두주자다. 40 LG Business Insight

5 모바일 IT 기기에서경량화와프리미엄디자인충족등을위해메탈채용이확대되고있다. 이미 2008년부터맥북노트북에알루미늄유니바디 (Unibody) 디자인을적용해오고있다. 또한 2010 년에아이폰4의테두리부분을시작으로, 아이폰6에서는바디전체에알루미늄을채용함으로써스마트폰에서의메탈사용확대에불을지핀바있다. 애플이시작한알루미 늄의채용은이제고가스마트폰뿐아니라중국기업중심의저가스마트폰에까지적용이확대되었다. 애플은아이패드에도알루미늄을, 최근출시된애플워치 (Apple Watch) 에는스테인레스, 금 (Gold) 까지메탈소재를확대전개하며고강도 경량화뿐아니라프리미엄디 경량메탈의대표주자, 알루미늄 세계대전에서진가를발휘한알루미늄알루미늄은보크사이트라는광물로지구상에흔하게존재한다. 그러나 19 세기에제련법이발명되면서부터사용되기시작했다. 당시에알루미늄은은 (Silver) 보다비싼메탈이었다. 알루미늄을좋아했던프랑스의나폴레옹 3 세는가장귀한손님에게는은식기보다는알루미늄식기로식사를대접했다고알려져있다. 산업재로서의알루미늄은 1930 년대에군사용무기개발을하면서꽃을피웠다. 대표적인사례가알루미늄합금인 두랄루민 (Duralumin) 이다. 이합금은 2 차세계대전중독일의제플린, 일본의제로센등항공기에사용되며본격성장하였다. 공기저항을견디는강도 (Strength) 가우수하면서도가벼웠기때문이다. 특히일본은미국과의태평양전쟁을치르면서전투기의항속거리를늘리고싶었다. 중국대륙깊숙이또는동남아나미국진주만까지활동반경이필요했다. 기체무게를최소화하기위해스미토모메탈은초초두랄루민 (Extra Super Duralumin) 을개발하였다. 제로센전투기의경량화는긴항속거리및빠른공중회전이가능하게해뛰어난전투력을입증했다. 아우디, 알루미늄을통한경량화기술의진보자동차시장에서알루미늄을통한경량화의선두는사실독일아우디 (Audi) 다. 이미 20 년전인 1994 년부터플래그십모델 A8 에알루미늄바디를적용해오고있다. 기반은 ASF( 아우디스페이스프레임 ) 이라는독자적인알루미늄기반차체기술이다. 그렇다면아우디는다른자동차기업에비해유독이렇게선제적으로경량화에관심이높을까? 그이유는두가지로볼수있다. 첫째는아우디의전신 ( 前身 ) 기업중하나인독일 NSU 에게알루미늄차체개발경험이있었기때문이다. 지금의아우디는여러자동차기업들의합병을통해탄생했다. 연혁을거슬러올라가면, NSU 는 1900 년대초반에이미오토바이로유명한기업이었다. 이들은경주용자동차도제작했는데, 스피드를내기위해경량화가필요했다 년에 NSU 8/24 라는알루미늄차체의경주용자동차를개발했다. 이것이오늘날아우디기술의모태가되었고, NSU 거점이었던곳에서지금도아우디의알루미늄차체를생산중이다. 또하나는아우디의사명, 기술을통한진보 (Vorsprung durch Technik) 에서알수있다. 아우디는전륜구동, 사륜구동, 아연도금등자동차역사에서기술혁신을주도하고있는기업이다. 자동차의기술은빠르게진보해나갔지만차체의무게는차이가없거나오히려무거워졌다. 아우디엔지니어들은 기존강철만큼내구성을가지면서가벼울수는없는가? 를고민해왔다. 자동차기능향상에따른무게증가라는순리를깰수는없는가는결국알루미늄차체라는기술혁신을이뤄냈다. 테슬라의알루미늄을이용한전기차경량화전기자동차의경량화도전지팩무게를감안할때주행거리를늘리기위해서는필요하다. 전기자동차분야의혁신기업인테슬라 (Tesla Motors) 는모델 S 라는리튬이온전지기반의스포츠카를출시했다. 개발당시차체바닥에리튬이온전지팩을설치하면서차체무게가무거워졌다. 기존동급차량과같이철강소재로는주행거리가짧아지고기동력이나빠지는문제가생겼다. CEO 엘론머스크 (Elon Musk) 는경량화문제에있어서는알루미늄이유일하며합리적인대안이라고생각했다. 주변의자동차기업들도알루미늄가공노하우가별로없었다. 테슬라개발팀은직접알루미늄소재를사용한부품을직접테스트해보며노하우를쌓았고원가절감을해서차체적용에성공했다. 현재모델 S 는 2012 년출시이래연 2 만대이상판매고를올리고있으며, 2015 년에는상반기에만 2 만대이상의판매고를올리며전기차업계 1 위를달리고있다. LG Business Insight

6 CFRP 도 BMW 를시작으로가격과생산성극복을통해양산차시장진입을시도하고있다 시리즈의알루미늄을사용한애플워치의뒷면사진 자인을선도하고있다. 스마트폰적용초기에는메탈과전파간의간섭문제가있었지만, 기술적으로해결된이후적용이더욱가속화되고있다. 차기 모델인아이폰6S에는기존 6000시리즈보다더강한, 7000시리즈의알루미늄합금 ( 슈퍼울트라두랄루민계열 ) 을사용할것으로알려져있다. 메탈보다강한플라스틱, 탄소섬유경량화 2.0 을주도하는또하나의소재는탄소섬유이다. 전세계적으로자동차업계에서는최근 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 를주목하고있다. 탄소섬유는철의 50%, 알루미늄의약 80% 수준으로가벼우면서도훨씬고강도이기때문이다. 따라서메탈을대체할경량화소재로서각광받고있다. 또한탄소섬유는모든화석자원에포함되어있는탄소가주원료이기때문에다른메탈소재들과달리고갈, 수급안정등의문제가없다는강점도가진다. 따라서전세계자동차산업에도입되는탄소섬유는 2013년의 3,400 톤에서 2030년에 9,800 톤으로약 3배증가할것으로전망된다. CFRP 역시장점만을가지는소재는아 니다. 그중에서실질적으로 CFRP의확산에가장걸림돌이되는문제는가격과생산성이다. 하지만최근 BMW를중심으로빠르게해결되는양상을보이고있다. 이전에도탄소섬유및 CFRP를슈퍼카, 컨셉카등에적용한경우는많았지만, 가격과생산성의문제로양산차에적용한경우는없었다. 하지만 BMW 는탄소재료전문기업인 SGL 카본과의 JV 체결을기반으로 CFRP 개발및생산을내재화했다. 이를통해가격을양산차에적용가능한수준으로낮추었다. 또한, 자동화접착공정등의다양한기술개발을통해생산성도대폭개선했다. 2014년 BMW는최초로 CFRP를채택한양산차인 i3를출시하였다. 출시가발표된후에도과연이러한고급소재가양산차에적용이가능할것인가, 안전성등의문제를인지하고도고객들이선택할것인가등에대해서다양한시선들이존재했다. 하지만이러한우려의시선에도불구하고 i3는전세계적으로출시후 2만 6천대이상을판매하였으며, 우리나라에서도 2014년 3월출시후순수전기차라는한계에도불구하고 200 대이상이판매되었다. 이러한 BMW i3의선전에도불구하고아직도탄소섬유를양산차에적용하기에는가격이라는장벽이존재한다. 현재탄소섬유의가격은 1kg당 10달러이상이며, CFRP의가격은 1kg당 40달러이상이다. 자동차기업에서양산차채용을위해서는탄소섬유자체의가격은 1kg당 7달러이하, CFRP 가격은 1kg당 10달 42 LG Business Insight

7 펄프가주요성분인 CNF 는강도가강철의 5 배인반면무게는 1/5 에불과하다. 경량화의미래를여는소재및가공기술 Apple 의선택, 리퀴드메탈 애플은알루미늄을뛰어넘어리퀴드메탈 (Liquid Metal) 에주목 하고있다. 리퀴드메탈은지르코늄 (Zr) 에티타늄 (Ti), 구리 (Cu) 등을섞어만든합금이다. 일반적으로메탈은결정 (Crystal) 구 조를갖는데리퀴드메탈은이름처럼결정이아닌비정질 (Amorphous) 구조이다. 그래서비정질합금이라고도불린다. 리퀴드메탈은강도와탄성이매우높은반면에부식은없으며, 고온에서플라스틱처럼자유로운성형이가능하기때문에상업 적으로높은관심을받고있다. 애플은 2010 년유일한지르코늄계리퀴드메탈상업화기업 인 LMT(Liquid Metal Technologies) 의가전용리퀴드메탈독점 협력권을확보했다. 또한독자적으로도관련특허를지속적으 로확보하고있다 년에는리퀴드메탈로만든베젤과전면 의사파이어글래스를결합하기위한특허도취득했다. 따라서 아이폰 6 바디에리퀴드메탈이적용될것이라는추측이제기되 었으나, 당시에는 SIM 제거부위에만리퀴드메탈이적용되었 다. 올해들어서도지속적으로애플은리퀴드메탈관련된다양 한특허를취득하고있으며, 2015 년 6 월에는기존에 LMT 와체 결한독점협력권계약을 3 번째로갱신하기도했다. 따라서향 후출시될아이폰 7 에서는리퀴드메탈이바디의주요소재로사 용될것이라고추측되고있다. 종이로만드는자동차, CNF 탄소섬유및 CFRP 는차세대경량화소재로서자동차의연비향 상등에기여하고있다. 하지만탄소섬유소재자체의친환경성 에대해서는의문이존재한다. 제조과정, 특히탄화과정에서 사용되는열에너지때문이다. 탄소섬유 를탄화하기위해서는 2,500 도이상의 고온이필요한데, 이때비용도비용이 지만엄청난양의화석연료, 전기에너 지등이소모되기때문이다. 일본을중심으로 CNF(Cellulose Nanofibers, 셀룰로오스나노섬유 ) 라는 신소재개발이이루어지고있다. CNF 는식물유래의신소재이다. 종이를만 들때처럼펄프가주요성분이된다. 펄 프를물리적, 화학적방법으로잘개쪼개어 CNF 를만들게되는 것이다. CNF 는강도가강철의 5 배, 무게는 1/5 에불과하다. 탄 소섬유처럼플라스틱같이다른재료와결합하여강도등의특 성을향상시켜자동차등에도사용될수있을것으로보인다. 따 라서장기적으로는탄소섬유나유리섬유를대체할수도있을것 으로기대되고있다. 일본에서는일본제지, 오사카가스등이 CNF 개발에힘쓰고 있다. 일본제지는 2007 년부터 CNF 연구에착수하여 2016 년 생산을목표로하고있다. 탄소섬유와달리탄화과정이필요없 기때문에에너지및생산비용절감이가능해탄소섬유대비 제조비용을 1/6 수준으로낮출수있을것으로기대된다. 1kg 당 5 달러이하의가격이될것으로예상하고있다. 일본에서는 개별기업뿐아니라국가차원에서도 CNF 의가능성을높게보 고있다 년 6 월에는경제산업성을중심으로 160 개기관이 참여하는 나노셀룰로오스포럼 을발족했다. 이들은 2030 년 1 조엔시장규모로확대하는것을목표로하고있다. 3D 프린팅을통한경량화 맨왼쪽의부품을경량화하기위해서는오른쪽부품과같이복잡한형상으로설계되는데 3D 프린팅을이용하면기존가공보다더빠르게제조할수있다. 기존의주조, 단조, 사출등전통적인제조방식을넘어부품 디자인의자유도를높이는방식으로경량화를구현하려는시 도도있다. 3D 프린팅이대표적이다. 플라스틱, 메탈, 세라믹 등다양한소재를통한부품제조노력이최근들어활발히일 어나고있다. 경량화효과는아무래도플라스틱소재보다는 밀도가큰메탈분말소재를이용한것이클것이다. 3D 프린 팅방식중하나인 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 방식은 알루미늄이나티타늄메탈분말을레이저로녹여부품을만드 는것이다. 항공우주, 자동차등의산 업에서의관심이높다. 보잉, GE 등은 메탈소재를기반으로 3D 프린터를 이용한제트엔진용블레이드, 연료노 즐등의적용을추진하고있다. 아우디 는 3D 프린터로제작한자동차용메 탈부품을적용하려하고있다. 이방 법이적용된다면불필요한부품의제 거를통한경량화효과를얻을수있 을것으로보인다. LG Business Insight

8 마그네슘은알루미늄대비 2/3 수준의무게를장점으로경량화시장에도전하고있다. 러이하로내려가야할것으로보고있다. 이를위해다양한연구들이진행되고있다. 탄소섬유생산에있어혁신적으로비용을낮출수있는분야는새로운전구체 (Precursor) 기반의탄소섬유를개발하는것으로보고있다. 현재는 PAN(Poly-acrylonitrile) 계탄소섬유가 90% 이상차지하고있다. 하지만석유부산물기반의피치 (Pitch) 계, 혹은폴리올레핀계전구체 (Precursor) 가기술적인장벽을뛰어넘고상용화될수있다면현재의반이하로가격이낮아질수있을것으로예측된다. 가격장벽이해결될경우 2025년에는차량바디소재중에서 CFRP가 45% 까지차지할수있을것이라는예측도있다. 마그네슘의도전마그네슘은대표적인경량소재인알루미늄과비교해도 2/3 수준으로가벼운이상적인경량화소재중하나이다. 하지만철이나알루미늄대비매장량이제한적이며, 부식성이높은등의단점이존재한다. 따라서알루미늄, 탄소섬유강화플라스틱등과같이자동차구조재의주재료로사용되기는어려울것이라고보는시각이일반적이다. 하지만분명히초경량및진동흡수성등의특성에서는타소재대비강점을지니고있다. 따라서이러한특성이필요한특수부분에는마그네슘이충분히활용될수있다. 일례로벤츠의스포츠카인 AMG-GT 차체는알루미늄합금으로만들어졌다. 그러나헤드램프및보닛을잡아주는지지대역할 을하는부분은마그네슘으로만들어졌다. 고속운전시헤드램프의진동은안전에영향을미칠수있다. 마그네슘은타메탈대비진동을잡아주는특성이뛰어나므로, 이러한부분에서는가격및여러단점에도불구하고알루미늄을대체할수있었다. 마그네슘은또한 IT 제품에도적용되고있다. 마그네슘리튬합금은 1960년대미국항공우주국 (NASA) 에서개발했다. 이는가볍다고알려진다른마그네슘합금에비해서도 25% 나더가벼운소재다. 노트북기업들은마그네슘리튬합금을프리미엄급모델에적용하면서경량화에나서고있다. LG PC 그램 의경우마그네슘리튬합금적용을통해 14인치는 1kg 미만, 15.6인치노트북의무게는 1.39kg 으로낮추었다. 일반적인 15.6 인치노트북의경우가볍다고해도무게가 2kg에근접한경우가대부분이다. 소재기업들의적극적행보소재기업들은경량화 2.0 시대를대응하기위해적극적행보를보이고있다. 1 소재선제안및협력을통한수요창출노력 CFRP분야글로벌 1위인일본도레이 (Toray) 는자신들의탄소섬유가항공기에적용되도록보잉 (Boeing) 에무려 20년전부터적극적으로제안을해왔다. 그결과, 향후 10년간 10조원규모의소재독점계약을체결했다. 도레이는보잉과의장기적협력관계를갖기위해미국 44 LG Business Insight

9 경량화 2.0 시대가도래하면서다양한경량화소재로인해소재간접합등의새로운문제가대두되고있다. 사우스캐롤라이나에 10억달러를투자, 2017 년까지공장을건설할계획이다. 항공기와동시에도레이는자동차기업들과협업을강화해왔다. 이를위해 2008년에 A&A(Automotive & Aircraft) 센터를설립, CFRP 및엔지니어링플라스틱관련소재및가공기술에대해고객사에적극적으로대응하고있다. 탄소섬유 2위기업인테이진 (Teijin) 도미국자동차빅3의거점인디트로이트에테이진복합소재개발센터를설립하여자동차시장에진출하고있다. 좋은소재를만들어홍보만하면고객이알아줄것이라는시대는지났다. 경쟁이치열해지면서소재기업들의적극성이요구되고있다. 인미국 RTI를각 1조 6천억원에인수하면서확고히탈알루미늄전략을추진하고있다. 피인수된기업들이항공우주소재부품기업이지만향후에는이들의기술개발역량과의결합으로알코아의경량화 2.0 의대응력을더욱높여줄것으로보인다. 일본의고베제강소는메탈소재업계에서독특한기업이다. 일반적으로메탈소재기업은철강기업과비철 ( 非鐵 ) 기업군으로나눠진다. 그러나고베제강소는철과알루미늄등다양한메탈소재를모두다루는기업이다. 경량화 2.0 시대로의변화속에서고베제강소는고객에보다유연하게대응할수있는소재포트폴리오를갖추고있다. 2 소재포트폴리오의확장글로벌알루미늄기업알코아 (Alcoa) 는 100년이상알루미늄사업만을해온기업이다. 이미포드의알루미늄차체개발시요청에적극적으로대응해알루미늄수요성장의수혜를입고있다. 그러나 CEO는최근인터뷰에서 우리는소재불가지론자 (Material-agnostic) 다 라고말하며고객이필요로한다면알루미늄이외에다루지않던제품도제공하겠다는전략을내세우고있다. 이런배경하에 2014 년니켈과티타늄합금기반의항공우주부품기업인영국퍼스릭슨을약 3조원에인수한뒤연이어티타늄및알루미늄기업인독일티탈 (TITAL) 을인수했다. 알코아는알루미늄기업에서벗어나 경메탈 (Lightmetal) 엔지니어링기업 으로변신을꾀하고있다 년에티타늄부품기업 3 이종소재기업과의제휴를통한혁신경량화 2.0 시대가도래하면서다양한경량화소재로인한새로운문제들이대두되고있다. 그중하나는이종소재간의접합문제이다. 소재의다양화로인해소재간접합기술이중요해지고있다. 이종소재간의접합은단일소재간의접합보다훨씬어렵고복잡한문제이다. 철과알루미늄, 알루미늄과 CFRP는용접을할수도없으며, 단순접착제로도접합이불가능하다. 이를해결하기위해기계적강도가강한구조용접착제 (Structural Adhesives) 가주목받고있다. 구조용접착제는일상생활에서쓰는접착제보다월등히높은접착성능이요구된다. 항공기나자동차에는기존공법을사용하지않고접착제를사용함으로써경량화효과까지얻을수있다. 포드의 F-150 에서도알루미늄차 LG Business Insight

10 소재다원화시대로가면서소재기업과수요기업간의견고한협력관계가재편될수있다. 체적용으로인해접착제사용량이종전에비해 3배이상증가할것으로전망하고있다. 시장조사기관에따르면, 항공기, 자동차등에사용되는구조용접착제시장은 10년전 15억달러수준에서최근 20억달러규모로성장하였으며앞으로도 5% 이상의꾸준한성장세가전망되고있다. 이러한환경하에서경량화소재기업과가공기술을보유한기업간의제휴를통한혁신이활발해지고있다. 글로벌알루미늄기업인노벨리스 (Novelis) 는최근글로벌접착제 1 위기업인헨켈 (Henkel) 과알루미늄적용확대를위한접착제기술관련제휴를체결했다. 자동차에서접착제는구조용접착제로서도중요한역할을할뿐만아니라표면코팅에서도중요한역할을한다. 알루미늄에컬러코팅이잘되게하기위해서는접착제기업에서제공하는사전처리제품이필수적이다. 따라서알루미늄기업과접착제기업이공동개발을통해자동차기업에솔루션을제공한다면소재만단독으로공급하는것대비차별화된가치를제공할수있을것이다. 이렇게경량화 2.0 로봇이구조용접착제를사용해 BMW i3 CFRP 바디를접합하고있다. 시대는경량화소재기업뿐아니라접착제같은가공관련소재기업에도큰영향을주고있다. 헨켈 (Henkel), H.B. Fuller, 3M 등의접착제기업들이적극적인제휴및혁신노력을기울일경우, 경량화 2.0 시대의수혜자가될수있을것이다. 경량화 2.0은소재다원화시대의출발점소재경량화 2.0 시대, 즉경량화를위한소재다원화시대 (The era of Multi-Materials) 로가면서소재산업과소재관련산업에서다양한혁신이동반될것이다. 항공기의경우알루미늄의대세속에서 CFRP, 티타늄등의침투율이높아지고있다. 자동차기업들도경량화이슈해결을위해소재종류를가리지않고고려하고있다. 예를들어아우디 (Audi) 는알루미늄프레임 (ASF) 을개발했지만이를고집하진않는다. 최근의전략은 MSF(Multimaterial Space Frame) 이다. 알루미늄외에복합소재, 마그네슘등의소재를적재적소에사용, 경량화의극대화를이룬다는것이다. 소재기업들로서는순식간에자신의사업에해당하는소재의수요가대폭감소하는경쟁상황으로내몰릴수도있고새로운기회가생길수도있다. 소재경쟁력에따라특정소재기업과수요기업간의견고한협력관계가재편될수있다. 소재기업들에게소재의경량화뿐아니라소재의포트폴리오, 소재간창의적인결합등을통한추가적인가치발굴의중요성도커지고있다 LG Business Insight