아이언맨 수트처럼 단단한 철, 어떻게 만들까?
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아이언맨 수트처럼 단단한 철, 어떻게 만들까?
  • 김종율 기자
  • 승인 2020.12.01 12:20
  • 댓글 0
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자료제공 현대제철
1. [자동차 섀시 구조. 울트렉스는 현대제철이 미래 글로벌 시장 경쟁력을 높이기 위해 고강도 강재 개발에 박차를 가해온 노력의 결실이다]

현대제철이 아이언맨 수트처럼 외부 충격에 강하고 단단한 강철만을 만드는 고강도 강재 브랜드 울트렉스(ULTREX)를 선보였다. ‘ULTRA’와 ‘STRENGTH’, ‘EXCELLENT’를 조합한 단어는 '외부충격에 강한 단단한 철'을 의미한다.

울트렉스 초고장력 강재(고장력 강재보다 항장력이 높은 강재)는 자동차 내외판과 구조재 및 섀시 부품에 최적화됐는데, 이유는 충격을 흡수하는 기능이 우수해 운전자 안전을 보장할 수 있기 때문이다. 그렇다면 울트렉스 제품들은 각각 자동차 어떤 부위에 어떻게 쓰일까?

ULTREX FB(Ferrite Bainite)

2. [자동차 서스펜션 구조. FB강재는 리어 트레일링 암과 프런트 로어암에 쓰인다]

자동차 하체 서스펜션을 구성하는 리어 트레일링 암과 프런트 로어암은 단단하면서도 구멍과 곡선이 많아 다양하고 복잡한 구조를 만들어내는 신장플랜지성(홀확장성)이 좋아야 한다. 즉, 단단하면서도 변형성이 좋은 강재를 사용해야 한다는 것. FB강재는 연신율(재료가 늘어나는 비율)이 좋아 가공성이 뛰어난 조직인 페라이트(Ferrite)와 상대적으로 경질인 베이나이트(Bainite)로 구성된 강재다. 페라이트와 베이나이트의 상간 경도차가 적어 신장플랜지 성형에 유리해 리어 트레일링 암과 프런트 로어 암에 사용하기 좋다.

ULTREX HSLA(High Strength Low Alloy)

3. [상용차 메인 프레임. HSLA강재는 상용차 메인 프레임에 쓰인다]

상용차 메인 프레임은 엄청난 무게를 짊어져야 한다. 현대자동차 엑시언트 10 X 4 카고 차량의 경우 25톤 이상의 무게를 견뎌야 하는데, 그래서 강재의 중요성은 더 높아진다. HSLA강재는 미량의 합금원소를 통해 강도를 확보한 강재를 의미한다. 그만큼 인장강도(재료가 절단되도록 끌어당겼을 때 견뎌내는 최대 하중)가 높고 피로 파괴(재료에 충격을 반복해서 가하면 특정 횟수 이상에서 일어나는 파손)에 강하다. 또한, 나노 크기의 석출물을 조직화해 결정립(금속이나 합금의 아주 고운 입자)을 미세화하고, 저탄소 설계를 통해 용접성이 우수한 것도 특징이다.

ULTREX DP(Dual Phase)

4. [센터 필러 인너 패널. DP강재는 센터필러 인너 패널과 리어 플로어 사이드멤버 등에 쓰인다]

센터필러 인너 패널과 리어 플로어 사이드멤버는 앞 좌석은 물론 뒷좌석 승객을 보호하는 역할을 한다. 특히 리어 플로어 사이드멤버는 후방충돌 안전성을 보장하는 부위로, 충돌 방향에 따라 꺾는 방향을 미리 설정해 충격이 생겼을 때 뒷좌석 승객을 보호하게 된다. 그래서 중고차를 살 때 사고 여부를 판단하기 위해 꼭 확인해야 한다. 이 부품에는 연질의 페라이트(Ferrite)와 경질의 마르텐사이트(Martensite)로 구성된 강재인 DP강재를 사용한다. 항복비(강의 항복강도를 인장강도로 나눈 값, 항복비가 클수록 변형되기 어려움)가 낮아 충격 흡수를 잘하면서도 강도가 높기 때문이다.

ULTREX ACP(Advanced Complex Phase)

5. [펜더 에이프런 아우터. ACP강재는 펜더 에이프런 아우터 패널에 쓰인다]

리어 플로어 사이드멤버가 뒷좌석 승객을 보호한다면, 펜더 에이프런 아우터 패널은 앞자리 동승자와 운전자를 보호한다. 이 부품에는 ACP강재를 주로 사용한다. 이 강재는 페라이트(Ferrite), 베이나이트(Bainite), 마르텐사이트(Martensite)가 모두 섞여 복잡하게 구성된 CP(Complex Phase)강재에 용접 특성을 더욱 높인 것이 특징이다. 그래서 굽힘성이 좋고 용접성이 우수한 ACP강재는 구조가 복잡하고 타 부품과의 용접성 확보가 필요한 프론트필러 인너 로어에도 쓰인다.

ULTREX MS(Martensitic Steel)

6. [사이드실. MS강재는 프론트 범퍼빔과 사이드실 등에 쓰인다]

사이드실은 사람으로 따지면 등뼈와 같다. 사이드실이 튼튼하지 않으면 전방이나 측후방 추돌사고가 발생했을 때 마치 압축기에 넣은 것처럼 자동차가 찌그러질 수도 있다. 범퍼빔 역시 사고가 날 때 가장 먼저 충격을 받는 곳이기 때문에 가장 강한 강재를 사용해야 한다. MS강재는 경질인 마르텐사이트(Martensite)로 구성된 것로서, 울트렉스 중 가장 높은 강도를 가졌다. 그래서 자동차 사고 시 외부충격을 효과적으로 흡수해야 하는 부위인 프런트 범퍼빔이나 실사이드 아우터 등에 쓰인다.

ULTREX TRIP(Transformation Induced Plasticity)

7. [프론트 사이드 멤버 인너. TRIP강재는 프론트 사이드멤버 인너에 쓰인다]

TRIP강재는 페라이트(Ferrite) 또는 베이나이트(Bainite)에 잔류 오스테나이트(Austenite)로 구성된다. DP강재보다 높은 성형성을 확보할 수 있어 고성형 구조 부품에 주로 사용된다. 특히 인장강도와 연성의 밸런스가 좋아 자동차 경량화에 적합한 소재이기도 하다. TRIP강재는 프런트 사이드멤버 인너, 프런트 필라 아우터 로어 등에 사용된다.

8. [자동차 섀시. 울트렉스는 미래 핵심 강종인 3세대 강도 개발하고 있다]

 


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