산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2026.02

GR GT, 도요타 최초의 전체 알루미늄 자체 골격
저압 주조를 채택해 중공 구조 실현

도요타자동차는 차체 골격 전체에 알루미늄 합금을 채택한 신형 스포츠카 ‘GR GT’를 2027년에 출시할 계획이다. 골격 전체에 알루미늄 합금을 사용하는 것은 도요타로서는 최초이다. 알루미늄 합금 채택으로 철강재 골격에 비해 가볍게 만들 수 있다. 접합 방식을 개선하고 모래 금형을 이용한 저압 주조를 채택해 강성도 높였다. 운동 성능을 높여 레이스에서 이길 수 있는 양산차를 실현하여 브랜드 가치 향상으로 이어나갈 방침이다.

-- 중공(中空) 구조로 경량화와 강성을 양립 --
GR GT의 차체 골격은 레이스 사양 차량 ‘GR GT3’의 베이스가 된다. 경량화와 높은 강성을 양립할 수 있게 된다면 GR GT3의 서킷 주행 시의 가속 성능과 회전 성능을 향상시킬 수 있다. 일반적으로 철강재 등을 사용한 골격의 무게는 수백 킬로그램으로 무겁다. 과거 독일의 Audi가 전체 알루미늄 차체를 개발했을 때에는 차체 골격의 무게가 거의 절반으로 줄었다고 한다.

GR GT에서는 복잡한 형태의 대형 부품에 알루미늄 주조재, 그 사이를 연결하는 직선 부재에는 알루미늄 압출재를 사용한다. 주조는 형상의 자유도가 높고 강성을 높이기 쉽다. 또한 복수의 부품을 일체화함으로써 부품 수를 줄여 경량화할 수 있다는 장점도 있다.

주조 부품을 채택하는 곳은 전후 서스펜션 체결부, A필러 하단부 부근, 전후 센터 터널 부근 등 총 7곳이다. 프론트 서스펜션 결합부는 좌우를 일체화해 부품 수를 줄였다.

주조의 대형 부품에는 중공 구조를 많이 사용, 폐단면 형태로 함으로써 경량화와 높은 강성을 양립했다. 도요타는 “비틀림 강성을 높이기 위해서는 열린 단면보다 닫힌 단면으로 하는 것이 좋다”라고 설명한다.

중공 구조의 주조 부품 생산에는 ‘저압 주조’라고 불리는 방법을 채택했다. 모래 금형을 이용해 만든 중자가 세팅된 주형에 녹인 알루미늄 합금을 부어서 중공 부품을 성형한다. 저압 주조는 실린더 헤드 등에서는 사용되지만, 차체의 대형 구조 부재로 채택되는 사례는 드물다. 특히 이번처럼 중자에 모래 금형을 사용하는 경우, 사용할 때마다 부수어야 하기 때문에 생산성이 낮다. 도요타는 “모래 금형을 부수는 공정을 고려하면 생산성이 높다고는 말할 수 없다”라고 한다.

알루미늄 부품을 대량 생산할 때에는 고압의 다이캐스트 등이 일반적이다. 하지만 다이캐스트로 중공 구조를 만드는 것은 어렵다. 중자를 이용한 저압 주조는 복잡한 형상을 만들거나, 강성을 높이기 용이하다. 플래그십 차종인 GR GT는 가격이 비싸 생산량이 적을 것으로 예상된다. 도요타는 생산성보다 성능 향상이 더 중요하다고 판단한 것으로 보인다.

-- 용접이나 접착제 등 여러 방법으로 접합 --
알루미늄 합금을 차체 골격에 사용할 때 어려웠던 것이 부품 간 결합 방법이다. 알루미늄 합금의 용접은 일반적으로 난이도가 높아 차체 골격에 많이 사용되는 철강재용 노하우를 적용할 수 없다. 도요타는 아크 용접, 스폿 용접, 구조용 접착제, 리벳 등 복수의 접합 방식을 차체 각 부위에 맞게 구분해 사용함으로써 다수의 알루미늄 합금 부품을 결합했다.

-- 끝 --
 

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