SSAB에서 재료 선택을 위한 "EV 성공 지수"를 만듭니다

내용: Michael Nash, www.automotivemanufacturingsolutions.com

잠재력이 있는 수많은 기술과 솔루션을 손쉽게 사용할 수 있는 상황에서, 자동차 설계자는 자사의 새로운 전기 차량(EV)에 어떤 재료를 사용할 것인지 중요한 결정을 내려야 합니다. 이러한 결정을 내리는 데 도움이 되고자 SSAB의 전문가들은 ‘EV 성공 지수'를 만들었으며, 이는 성능, 비용, 무게 및 환경에 미치는 영향에 기반하여 재료 솔루션을 평가하는 지표입니다. 또한 이 전문가들은 무게 대비 성능비의 중요성뿐만 아니라 초기의 설계 단계에서부터 비용 효율적인 솔루션을 구현하는 것의 중요성을 강조하면서 철강이 결정적인 요소임을 시사하고 있습니다.

커다란 CO₂ 과제

"모빌리티 산업은 탄소 중립을 이루기 위해 야심찬 목표를 설정했습니다"라고 SSAB 사업 개발부 모빌리티 매니저인 Jonas Adolfsson은 말합니다. "SSAB는 회사로서 2045년까지 탄소 중립을 이룬다는 목표를 갖고 있습니다. 우리는 탄소 저배출 재료를 더 많이 사용하고 재활용된 재료로 순환성을 높이는 등 다양한 목표를 수립했습니다. 이 모든 것은 기후 상황을 해결하는 데 있어 매우 중요합니다."

탄소 중립을 이루는 것은 OEM 뿐만 아니라 재료 전문가와 주요 공급업체들에게도 주요 과제가 될 것입니다. Adolfsson은 차량 연구 및 개발 속도가 느려 이 분야에서 탄소 배출량 감소의 진전을 방해하고 있다고 주장하면서 자동차 제조업체가 이러한 속도를 높여야 한다고 강조합니다. 이러한 접근 방식을 중국 OEM가 채택하였고, 이중 많은 수가 EV 포트폴리오를 급속하게 확장하고 있습니다.

"차량을 개발하고 새로운 재료를 개발하는 데에는 시간이 걸리지만, 우리는 그저 기다릴 수는 없습니다"라고 Adolfsson은 강조합니다. "우리 모두는 탄소 중립을 향한 여행을 오늘부터 시작하여 배출량을 급격하게 감소시켜야 합니다."

평균적인 차량은 원자재 조달을 포함하여 생산과 사용 단계를 망라한 전체 수명 주기 동안 약 60톤의 CO₂를 배출합니다. Adolfsson은 이 배출량의 대부분은 배기가스 배출관에서 나온다고 덧붙입니다. 따라서 당연한 진행 과정으로 전 세계 차량을 완전히 전기화해야 한다고 그는 주장합니다. 그 이후에는 재료와 관련된 생산 단계와 배출에 초점을 둬야 합니다.

배터리와 알루미늄에 사용되는 희토류는 그 다음으로 CO₂ 를 많이 배출하는 요소이며, 철강이 그 뒤를 잇습니다. Adolfsson은 현재 시중의 평균적인 신규 차량에는 철강이 약 900kg 가량 포함되어 있으며, 이 차량 제조 시 생산 방식에 따라 약 1.8톤의 CO₂를 배출한다고 밝혔습니다. 이를 다른 재료의 배출량을 이용하여 바로 측정할 수 있지만, EV 성공 지수를 계산할 때에는 다른 요소들을 고려해야 합니다.

비율 평가

철강 생산 방법을 바꾸면 CO₂ 배출량을 크게 낮출 수 있습니다. 예를 들어 SSAB의 Zero 강종은 생산 시 재활용 강재와 화석 연료 제로 에너지를 사용하고 있어, 기존의 현대식 고로 철강과 비교해 볼 때 CO₂ 배출량이 약 70% 가량 감소되었습니다. SSAB의 자동차 부문 수석 디자인 전문가인 Robert Ström은 이는 상당한 개선이기는 하지만 EV 성공 지수를 만들기 위해서는 수많은 요소를 고려해야 한다고 설명하고 있습니다.

그는 "우리가 하는 재료 선택은 EV의 수명 주기 배출량에 상당한 영향을 미친다"라는 점에 동의합니다. "지수는 총 수치를 제공하여 비교할 수 있어 좋긴 하지만 이 총 수치는 매우 다양한 하위 수치로 구성되어 있습니다.

예를 들어 우리가 고려해야 하는 명백한 요소 중 하나는 비용입니다. 그렇지만 다른 핵심 요소로 무게 대비 성능비를 들 수 있습니다."

Ström은 현재 시중에 있는 대부분의 EV가 내연 기관 차량에 비해 상대적으로 비싸다는 사실을 인정합니다. 그러나 출시되는 모델이 늘어나고 기술이 개선됨에 따라 가격이 서서히, 그렇지만 확실히 낮아지고 있습니다. Ström은 무게 대비 성능비의 경우 SSAB와 같은 재료 전문가들이 가장 관심을 갖는 사안이라고 지적합니다. 다른 솔루션을 개발하고 있는 회사들이 이 지수를 이용하여 철강 공급업체를 압도하고자 할 수 있기 때문입니다.

"무게 대비 성능비는 항상 중요합니다, 이 성능비가 좋지 않을 경우 OEM들이 관심을 갖지 않을 것이기 때문입니다"라고 그는 주장합니다. "무게 대비 성능비 측면에서 최상의 재료는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)이지만 이 재료는 재활용이 불가능하고 비싸기 때문에 대량 생산되는 차량에 상당량으로 사용될 가능성은 낮습니다. 따라서 철강은 마찬가지로 무게 대비 성능비가 우수한 알루미늄과 경쟁해야 합니다."

공급업체는 초고장력강을 사용하여 차량 무게를 줄일 수 있었습니다. 롤 성형된 초고장력강은 무게 대비 성능비가 우수하며, 올바른 설계를 적용할 경우 알루미늄처럼 가벼울 수 있습니다. 생산 공정은 친환경적이면서도 비용 효율적일 수 있으며, 이는 값비싼 알루미늄을 능가하는 장점이 된다고 Ström은 말합니다. EV 성공 지수를 만들 때 이 모든 요소들을 고려해야 하며, 이를 통해 EV를 생산 및 설계할 때 선택 가능한 최상의 재료에 대한 전체적인 통찰력을 얻을 수 있습니다.

폐기물 제로, 잉여 제로

자동차 산업에서 탄소 중립을 달성하려는 목표는 의심할 여지 없이 차량 제조업체와 공급업체 모두에게 커다란 과제가 될 것입니다. 이들은 아직 널리 사용되지 않는 CO₂ 감소 방법을 활용해야 하며, 이중 일부는 기존의 방법이 아닐 수 있습니다.

Adolfsson은 재활용과 순환성의 중요성이 점점 커지고 있다고 강조하면서, 철강 공급업체는 이 분야에 도움이 되는 기술과 공정에 투자를 높일 것이라고 말합니다. 이미 차량 생산용 재료를 재활용하는 데 전문화된 회사들이 여러 개 있지만 이와 관련된 모두가 함께 순환 고리를 형성하여 원자재에 대한 의존도를 줄여야 한다고 믿고 있습니다.

개선해야 할 또다른 영역으로는 설계, 차량 총중량 계산 및 고품질 부품을 생산하는 데 실제로 필요한 재료량 계산을 들 수 있습니다. 불필요한 질량을 줄이면, 무게를 더 많이 낮추고 에너지를 더 적게 소비할 수 있어 CO₂ 배출량을 줄일 수 있습니다.

끝으로, 그리고 가장 유망한 방법을 들자면, 모든 제조 및 생산 공정에서 청정하고 재생 가능한 에너지로 전환하는 것입니다. "우리는 전체 에너지 시스템을 화석 연료와 CO₂ 배출에서 벗어나 청정한 전기로 전환하고자 노력하고 있습니다"라고 Adolfsson은 말합니다. "이는 매우 민감한 과정으로, 우리가 생산하는 것과 재정적으로 벌어들이는 것 사이에서 균형을 이뤄야 하기 때문입니다. 하지만 어쨌든 우리는 사업을 운영하고 있고, 이 체인의 일부입니다. 우리는 우리의 역할을 다하는 것이 중요하다고 저는 생각하며, 이 체인의 다른 사람들이 확신과 역량을 갖고 각자의 역할을 다할 수 있기를 바랍니다. 모빌리티 산업이 탄소 중립의 목표를 달성하기 위해서는 우리는 서로를 필요로 하기 때문입니다. 협업과 공동의 노력을 통해 우리는 지속 가능한 미래를 창출할 수 있을 것입니다."

Jonas Adolfsson, SSAB 사업 개발부 모빌리티 매니저, 및 Robert Ström, SSAB 수석 디자인 전문가