포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합 브랜드 e Autopos 언박싱 두 번째 시간! 지난번 친환경차의 차체와 섀시에 적용된 e Autopos 솔루션을 살펴본 데 이어 이번엔 구동모터를 자세히 들여다보도록 하겠다. 친환경차의 구동모터는 내연기관차의 엔진, 사람으로 따지면 심장과 같은 역할을 한다. 자동차를 실질적으로 움직이게 만드는 중요한 부품이라는 말인데, 과연 구동모터에는 어떤 e Autopos 솔루션이 쓰였을까? 지금부터 함께 알아보자!

l e Autopos의 구동모터 소재 솔루션, ‘전비(전기자동차의 효율)’ 높이는 Hyper NO!

이번에도 언박싱에 앞서 박스 위에 적힌 설명 표부터 살펴보겠다. 오호라~ 친환경차 구동모터에 적용된 e Autopos 솔루션은 ‘Hyper NO’로군! 자동차의 심장을 뛰게 하는 Hyper NO는 어떤 소재이고, 여기에 포스코의 어떤 기술력이 더해졌는지 박스를 열어 차근차근 알아보도록 하자.

박스를 열자 원통 모양의 구동모터가 등장했다. 앞서 언급했듯 구동모터는 내연기관차의 엔진에 해당하는 부품이다. 내연기관차의 엔진이 화석연료를 에너지원으로 쓴다면, 친환경차의 구동모터를 움직이는 힘은 ‘전기’다. 전기를 덜 쓰면서 모터를 더 많이 회전시킬 수 있다면 에너지 효율이 좋아지고 환경에도 도움이 될 터! 이에 포스코는 구동모터의 고정자 철심(Stator Core)과 회전자 철심(Rotor Core)에 쓰이는 특별한 소재를 개발했다.

박스 위 설명표에서 본 Hyepr NO가 바로 그 주인공. Hyper NO는 포스코가 만든 무방향성 전기강판으로 전력 손실이 낮아 구동모터의 효율을 향상시키는 데 도움을 준다. 무방향성 전기강판은 모든 방향으로 전력손실이 균일한 강판으로 회전자 철심이 회전하는 모터 등 회전기기의 소재로 제격이다. 무방향성 전기강판에는 등급이 있는데, 철손*량에 따라 철손값이 3.5W/kg(1.5T/50Hz)이하일 때 Hyper NO로 구분이 되고, 철손값이 낮은 Hyper NO로 구동모터를 제작하면 모터 효율이 상승한다.

포스코 Hyper NO는 전기에너지를 회전 에너지로 변화시키는 과정에서 필연적으로 생기는 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높일 수 있도록 개발돼 기존의 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮다. 전기강판은 두께가 얇을수록 철손량이 줄어드는데, 포스코는 Hyper NO 두께를 0.15mm까지 초극박 생산이 가능해 더 낮은 철손을 구현할 수 있다.

딩~동! 단잠을 깨우는 소리에 벌떡 일어나 현관문을 열었다. “이게 웬 박스지?” 문 앞에 전기차가 그려진 커다란 박스와 카드 한 장이 놓여 있다. 박스에는 포스코와 e Autopos 두 단어가 쓰여 있고, 카드에는 “e Autopos 언박싱”이라고 적혀있다. 지금부터 포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합브랜드 ‘e Autopos’ 언박싱을 시작한다.

l 미션 접수! 언박싱 전에 박스부터 살펴볼게요

박스를 본격적으로 열기 전에 겉부터 꼼꼼히 살펴보겠다. 전기차 그림 위에 적힌 e Autopos는 포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합 브랜드다. 풀어서 설명하자면 전기차와 수소차에 쓰이는 포스코의 철강 및 이차전지소재 제품과 이를 활용하는 고객 맞춤형 솔루션 패키지를 말한다. 환경친화적(eco-friendly), 전동화(electrified)를 뜻하는 e, 포스코의 솔루션을 뜻하는 (AUTOmotive Solution of POSco)를 합쳐 e Autopos라 이름 붙였다.

e Autopos 솔루션은 친환경차의 차체와 섀시부터 구동모터, 배터리팩, 수소연료전지에 이르기까지 다양하다. 오늘은 차체와 섀시에 사용된 솔루션을 소개한다. (나머지는 차차 소개할 테니 기대해 주시길!) 돋보기를 들고 박스 위에 적힌 표를 들여다보니 차체와 섀시 옆에 ‘기가스틸, 1500MART, 980XF, 1180TRIP’ 암호 같은 게 적혀 있다. 이게 뭐지?

l 본격 언박싱! e Autopos 차체 굉장히 멋지죠?

박스를 열자 가장 먼저 눈에 들어오는 건 은은한 빛과 함께 탄탄함이 느껴지는 차체다.

e Autopos 제품이 적용된 차체는 가벼우면서도 강하다. 환경을 지키기 위해선 자동차를 가볍게 만들어야 한다. 자동차가 무거울수록 에너지 소모량이 늘어나고 이에 따라 온실가스 배출도 증가하기 때문. 전기차는 배터리팩 무게로 인해 내연기관 차량 대비 200kg 가량 더 무겁기 때문에 전기차에 있어 ‘경량화’는 필수 과제다. 하지만 무턱대고 차체를 가볍게만 만들 수도 없는 일. 탑승자의 안전을 위해 가벼우면서도 튼튼한 차체를 개발하는 게 중요하다. 차체는 차량 사고 시 충격을 흡수, 분산하여 탑승자의 안전을 지켜주고 전기차의 경우 배터리 파손을 방지하는 역할을 하기 때문이다.

이에 포스코는 ‘기가스틸’을 사용한 포스코 고유 전기차 차체 솔루션인 PBC-EV(Posco Body Concept for Electric Vehicle)를 개발했다. PBC-EV는 기가스틸을 45% 이상 적용하여 기존 동일 크기의 내연기관 차량 대비 약 30%의 경량화를 달성했다. 기가스틸은 최근 자동차 차체 적용이 증가하고 있는 알루미늄보다 3배 이상 강하며, 1mm² 면적 당 100kg 이상의 무게를 견딜 수 있다.

e Autopos 차체 솔루션에는 포스코의 첨단 강종이 다수 포함되어 있다. 외부 충격 시 승객 및 배터리 공간은 변형이 되지 않도록 설계되어야 하고, 전방의 구동모터 공간, 후방의 트렁크 공간, 측면 공간 또한 충분한 충돌 에너지를 흡수하도록 설계되어야 하기 때문이다.

차량 전방의 충격을 흡수하는 프론트 사이드 멤버(Front Side Member)에는 기가스틸급 인장강도^*와 우수한 연신율^**을 가진 980XF를, 전방보다 공간이 좁은 측면에서 충격을 흡수해야 하는 사이드 실 이너 레인프(Side Sill Inner Reinf)에는 강도와 연신율이 좀 더 높은 1180TRIP강을 적용했다.

충돌 시 전·후방 및 측면에서 흡수되고 남은 에너지는 차량 내부의 승객과 배터리 공간으로 전달되는데, 이를 막아주는 역할을 수행하는 강재의 선정도 중요하다. 기본적으로 충돌 부위에 사용되는 강재보다 강도가 높아야 한다.

즉, 프론트 사이드 멤버에서 흡수되고 남은 에너지는 익스텐션 멤버 프론트 사이드 아우터 리어(Extension Member Front Side Outer Rear)로 전달되고 이 부품은 변형이 되지 않고 버텨줘야 한다. 이에 상대적으로 형상이 복잡하므로 900℃ 정도의 고온에서 강판을 가열 후 금형에서 냉각하면서 성형하는 1.5GPa급의 1500HPF를 적용해 성형성과 충돌 내충돌성을 동시에 확보하였다.

차량의 충돌 시 차체의 변형을 억제해 탑승자를 보호하는 대쉬 크로스 멤버 아우터(Dash Outer Cross Member Outer)와 시트 크로스 멤버(Seat Cross Member)에는 1500MPa의 높은 인장강도를 갖는 1500MART를 적용해 차체 변형을 최대한 방지했다.

l 친환경차 섀시도 e Autopos가 책임집니다

▲ 전기자동차 섀시 구조

이번엔 자동차의 기본인 주행기능을 담당하는 ‘섀시’ 부분을 꼼꼼히 들여다볼 차례! 차체의 바닥부에 연결된 섀시의 역할은 크게 주행과 충격 흡수 두 가지다. 섀시는 차량이 달리는 데 필요한 최소한의 기계 장치인 현가장치(Suspension), 허브베어링(Hub Bearing) 그리고 노면의 충격을 흡수하는 현가스프링(Suspension Spring), 쇼크업소버(Shock Absorber) 등으로 구성된다.

e Autopos 차체 솔루션에서 소개한 기가스틸은 현가장치에도 동일하게 적용된다. 포스코는 기가스틸을 적용해 더 가볍고, 더 오래 사용할 수 있는 현가장치를 개발했다. 자동차 휠에 장착되어 바퀴가 회전하도록 도와주는 허브 베어링에는 포스코의 베어링강이 쓰인다. 포스코 베어링강은 탑승자의 안전과 직결되는 바퀴에 사용되는 부품이기 때문에 가장 엄격하게 품질이 관리되며 마모, 균열, 변형에 강하다는 특징이 있다.

e Autopos의 솔루션이 적용된 타이어는 웬만해선 펑크가 나지 않는다. 포스코 타이어코드 선재가 적용되어 있기 때문! 타이어코드는 차량의 무게를 지탱하고 타이어 모양을 유지할 뿐 아니라 타이어 수명을 늘여주는 강선으로 포스코의 타이어코드 선재는 고강도탄소로 가공성이 우수하고 강도가 높아 경량화 및 주행 안정성이 탁월하다.

노면에서 전달되는 충격이나 떨림을 최소화해 편안한 승차감을 책임지는 현가스프링에는 포스코의 스프링강이, 쇼크업소버에는 포스코의 기계구조용 탄소강이 적용된다. 특히 포스코 스프링강은 일반적인 스프링강보다 강도가 200MPa 이상 높으면서도, 스프링 강선이 감긴 횟수가 적어 15%가량 가벼워 경량화에 제격이다. 친환경차 섀시 구석구석에도 e Autopos의 솔루션이 적용되어 있군!

오늘의 언박싱은 여기까지! 포스코의 e Autopos 솔루션이 적용된 가볍고 튼튼한 차체와 섀시는 에너지 소모량을 최소화해 깨끗한 지구를 만드는 데 도움이 된다는 사실. 탑승자의 안전을 더 확실하게 확보해 주는 것은 물론이다. 50여 년 갈고닦은 기술력과 노하우를 토대로 전 세계 Top 자동차사에 자동차 강판을 공급하는 ‘글로벌 Top 자동차 소재 제조사’ 포스코의 활약을 기대하시라.

다음 편에는 내연기관차의 엔진에 해당하는 구동모터에 적용된 e Autopos 솔루션을 열어보도록 하겠다!